隔热结构浸入式水口的传热模拟

1.前言 为了确认具有隔热结构的浸入式水口(见图1)的隔热效果,采用有限元法对操作中的水口温度分布变化情况进行了分析,并在已实用化的隔热层中充填陶瓷纤维和空心球。但是,有关隔热特性多不明确。因此,在本研究中根据模型试验及其结果进行数值分析,并将两水口的隔热效果进行了比较。2.操作中的分析     

吹气式浸入式水口的透气性

1 前言 连铸工艺中使用的吹气式浸入式水口,其Al_2O_3附着及夹杂物成了阻碍全连铸和造成钢坯质量缺陷的原因。为了防止Al_2O_3附着及促使夹杂物上浮,浸入式水口具有通过其内壁吹人惰性气体的功能,由于这种类型水口的透气性对钢质量的影响很大,所以对这种特性进行控制是极其重要的。 以前关于透气性已有很多报道,但这次研究的是透气质碳材料对该种浸入式水口狭缝内孔材质透气性的效果,其内容报道如下。     

MOGUL型浸入式水口

为防止钢水在浸入式水口中的再次氧化，研制开发了一种新型的被称之为MOGUL的内衬结构，并用水模型进行了模拟试验。通过流速分布、流型特性等分析，指出新型浸入式水口(SEN)能有效抑制水口和结晶器内发生的钢水偏流现象，改善了钢水质量。     

阶梯式浸入水口的开发与应用

侵入式水口(简称SEN)的形状对钢坯质量影响很大。虽然已有许多文章提到过关于排出孔的问题,然而,对浸入式水口中心孔的形状研究甚少。因此,我们用水进行了模拟试验,以详细说明内腔形状对流体流动状态的影响。 通过水模拟试验研制出的阶梯式浸入水口,预计能调节由滑板节流引起的紊流状态。 这种特殊的浸入式水口已实际应用在钢坯生产中,效果很好。使结晶器内流体流动均匀化,并减少了氧化铝的堵塞。     

采用水模拟进行浸入式水口到结晶器的钢水流分析

采用水模拟和计算机模拟的流动分析,研究了浸入式水口流出孔及面内底部形状对钢水流的影响,并对两种方法的分析结果进行了比较。     

连铸高氧钢用新型浸入式水口的开发

Al2O3-C系是连铸高氧钢用浸入式水口的典型材料,浸入式水口的蚀损带来许多问题,为防止蚀损,一种新型浸入式水口已研制成功并在连铸条件下实践应用,其与钢水接触面由尖晶石或尖晶石－C（低量）纸成,在所有试验中,新型浸入式水口几乎没有蚀损,钢质量极大改善,钢流稳定,使用寿命延长。下列反应造成Al2O3-C蚀损：a)钢水造成脱碳[C(固）→C],b)Al2O3gn与钢水中溶解状元素反应[Al2O(固）＋Mn Fe 20→（Mn,Fe)o.Al2O（固）];c)(Mn,Fe)O.Al2O3与钢水中MnO-FeO杂质反应[Mn,Fe)O.Al2O3(固）＋MnO-FeO(固）→MnO-FeO(液）]。尖晶石几乎不与钢水中的溶解状态元素反应,即使与钢水中的杂质反应,也不生成液相。这些就是尖晶石耐侵蚀性能优良的成因。     

无碳高铝质浸入式水口的开发

通过试验发现耐火材料中的碳是造成氧化铝附着在水口上的主要原因，因而开发了无碳水口，并在实机上进行浇铸试验。结果证实了使用无碳水口后，氧化铝不易附着在水口上。     

MOGUL砌衬的浸入式水口

浸入式水口在结晶器中能控制钢水流动。研究对比了环状阶梯式浸入式水口和MOGUL砌衬的浸入式水口,用水模型试验检测了MOGUL结构特性,指出MOGUL浸入式水口对抑制水口和结晶器内的偏流非常有效,同时还可以改善钢质量。     

An Innovative Submerged Entry Nozzle Design for Billet and Bloom Casting

Fluid flow in the mold has a significant impact on the quality of continuously cast steel products.Since it is strongly influenced by the SEN design,attention h...     

钙处理钢水中夹杂物在连铸用水口上的附着机理

经过钙处理的钢水在连铸过程中造成浸入式水口发生堵塞，调查和研究了夹杂物附着的实际状态。与此同时，还实施了氧化铝附着实验。根据这些结果，对夹杂物在钙处理钢水用浸入式水口上的附着机理进行了研究。结果发现CaO一6Al2O3和钢水中的TiO2-CaO—Al2O3一起附着在浸入式水口的内壁上，造成浸入式水口在钙处理钢连铸过程中迅速堵塞。     

浸入式水口壁厚对结晶器内钢液速度场和温度场的影响

利用CFD软件计算模拟了浸入式水口壁厚的变化对结晶器内部及液面温度场和速度场的影响.研究表明,壁厚的增加会导致流股的冲击深度增加,涡心高度降低,使钢液的热中心向下移动,同时结晶器水口附近和结晶器1/4处的平均速度约降低了一半,而在结晶器窄边的速度增加了一倍.结晶器下部温度比27.5mm厚水口高2K左右;而在水口附近和1/4处的温度比27.5 mm厚水口低2～3 K,不利于保护渣的熔化,粘结及裂纹率会增加.     

水口出口结构对大方坯连铸结晶器内流体流动的影响

基于相似理论,采用0.6:1的缩小水模型研究了采用不同出口结构的水口浇注时连铸大方坯结晶器内钢液、液渣以及气泡的运动行为.结果表明,使用直通型水口浇注时,液面波动较小,液渣层分布均匀,气泡和流股的冲击深度较深,气泡上浮困难,不宜采用吹氩工艺;使用双侧孔水口浇注时,液面波动合理,液渣分布较均匀,流股及气泡冲击深度较浅,流股冲击深度较直通型水口小30 mm左右:采用四侧孔水口浇注时,液面波动均匀,液渣分布均匀且活跃,气泡和流股冲击深度很浅,气泡容易上浮,四侧孔水口适用于浇注内部质量要求较高的钢种.     

连铸用浸入式水口砖--现状与发展远景

探讨了连铸用石英质及刚玉石墨质侵入式水口砖的生产工艺、性能及应用的现状。刚玉石墨质水口砖具有较低的抗热震性、较高的空气渗透性及在环保方面存在着危险性。在浇铸不脱氧钢及其它牌号钢时，采用以已知的方法改进的刚玉石墨质水口砖时仍未能解决铸孔堵塞的问题。按照传统工艺制造的石英质水口砖则消除了上述缺点，但是在浇铸低合金刚时，由于钢的构均不相同的石英质浸入式水口砖的对比试验结果表明，以石英玻璃为原料生产用于浇铸普通钢及低合金钢的制品的新型工艺和方法是有发展前途的。为了浇铸普通品种的钢，研制了结构经过改进的石英质浸式入水口砖，用它在板坯连铸机浇铸时，其寿命达720t钢，而资源性寿命为1200t钢。为了浇低合金钢，推荐采用经过变性处理的石英质水口砖，其使用寿命为360t钢，而资源性寿命为540t钢。     

具有保护涂层的浸入式水口的应用及其使用结果

探讨了连铸用刚玉石墨质浸入式水口铸孔表面产生沉积物的原因。采用不含碳的特殊涂层及自动调节氩气流量,可降低铸孔堵塞的风险,并延长其使用寿命。所采用的技术措施在工业条件下进行了试验：浇钢次数从4批增加至7批。     

不同水针口径下的水辅助注射成型数值模拟

使用流体力学软件,对使用溢流法的三维120°～150°弯曲圆管件进行了水辅助注射成型可视化研究。分别改变水针口径尺寸、注水延迟时间、注水压力与熔体温度,分析其对制件内部水穿透行为的影响。结果表明,水针口直径为7 mm时,能显著增加制件的内部穿透长度并得到残余壁厚更薄的制件;受水针结构影响,注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250℃时,水穿透长度最优能增长400%,壁厚减少20%;在注水延迟时间为1 s、注水压力为10 MPa、熔体温度为230℃时,穿透长度最大达到298 mm;注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250℃时,比熔体温度为210℃和230℃的实验组受水针影响严重;缩短注水延迟时间、增加注水压力、升高熔体温度都能有效增大制件的中空率,成型出更薄的管件,但是水针对水辅助注射成型的影响不容忽视,其微小变化能极大地改变成型制件的内部型腔,有效提高水穿透行为的效率。     

浸入式水口防堵塞材料的评价

在连铸过程中,氧化铝堵塞不仅限制着耐火构件的寿命,而且会造成钢质量缺陷。浸入式水口内层压制的无碳铝-硅防堵塞材料是一种目前被用作解决堵塞问题的方法。然而,在某些操作条件下,仍然发现了氧化铝附着,考虑应用低热导率的本体材料解决这个问题。除此之外,开发增加碳含量的铝-硅防堵塞材料应用在出口处控制氧化铝附着。