圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

圆坯结晶器铜管温度场模拟

为了延长结晶器的使用寿命,必须了解铜管的温度场分布,故建立了圆坯结晶器铜管温度场的二维稳态柱坐标数学模型,并用该模型模拟了包头钢铁公司Х３５０ｍｍ大圆坯连铸机结晶器铜管的温度场。得出的计算结果与实测结果相符,证明该结晶器铜管的设计合理。     

圆坯结晶器铜管温度场模拟

为了延长结晶器的使用寿命 ,必须了解铜管的温度场分布 ,故建立了圆坯结晶器铜管温度场的二维稳态柱坐标数学模型 ,并用该模型模拟了包头钢铁公司35 0 m m大圆坯连铸机结晶器铜管的温度场。得出的计算结果与实测结果相符 ,证明该结晶器铜管的设计合理     

圆坯连铸中间包温度场的数值模拟

对原型、U型和Y型挡墙中间包温度场进行了数值模拟。模拟结果表明：原型中间包挡墙形式不合理,中部和边部水口的温差较大;U型挡墙中间包温度场虽较原型有一定程度的改善,但也存在一定的问题;Y型挡墙中间包较原型和U型温度场分布更加均匀,温降更小,是较合理的挡墙形式。     

大圆坯连铸用新型旋流水口的数值模拟

通过调整多侧孔水口侧孔射流方向来实现结晶器内钢流的旋转,并设计了一种易于加工、使用寿命长的多侧孔新型旋流水口。建立了圆坯结晶器内三维流动、传热数学模型,计算分析了直筒形水口和新型旋流水口条件下结晶器内的流场和温度场。结果表明：通过调整多孔水口侧孔射流方向可以实现结晶器内钢流的旋转,新型旋流水口能显著降低钢水的冲击深度,促进夹杂物上浮,使热中心上移,提高弯月面的温度。     

薄腹板近终形异形坯连铸温度场数值模拟

 薄腹板异形坯更体现了近终形的特点。采用有限元数值模拟计算了薄腹板异形坯连铸温度场,分析了不同拉速、比水量对连铸过程温度、坯壳厚度和液芯长度的影响。结果表明：异形坯不同位置的温度和坯壳厚度不均匀,当异形坯腹板较薄时,腹板处凝固传热较慢,腹板处和R角处坯壳最薄弱,比翼缘边部薄约4mm;拉速每提高0.1m/s,异形坯出结晶器时的表面温度会提高约80～100℃,坯壳厚度会减薄0.8～1.2mm,液芯长度增加1.2～1.6m;比水量每提高0.05L/kg,异形坯出二冷段时的表面温度会降低约8～16℃,液芯长度缩小0.13m。     

薄板坯连铸结晶器三维流场和温度场的数值模拟

针对ＩＳＰ型薄板坯连铸结晶器，利用数值模拟的方法，计算结晶器的内流体的三维流场和温度场，比较和分析水口结构形状，插入深度及拉坯速度对结晶器内流场和温度场的影响，为薄板坯连铸结晶器以及相适应的伸入式水口结构形状选型提供参考。     

关于连铸坯凝固传热有限元数值模拟的研究

建立了结晶器内连铸坯凝固传热的有限元数值计算模型，并就模型中两种凝固潜热处理方法，两种三点时间格式以及两种热容矩阵的应用进行了比较，同时研究了时间步长和计算网格大小对数值模拟结果的影响。     

大断面连铸圆坯中心裂纹的成因和控制研究

针对某钢厂 Φ600 mm AISI4130钢连铸大圆坯存在的中心裂纹,通过低倍观测到裂纹分布在V型偏析区内,采用原位分析发现中心主要为碳、硫偏析,采用扫描电镜观察裂纹形貌发现裂纹为凝固前沿卵形树枝晶开裂形成的空隙,分析裂纹成因是凝固末期低熔点元素富集芯部,同时凝固收缩使铸坯中心产生较大的拉应力使卵形树枝晶开裂.运用A...     

大圆坯连铸二冷配水设计模型的开发

根据钢厂新建Φ600 mm圆坯连铸机的主要技术参数,建立柱坐标一维非稳态连铸坯凝固传热数学模型,运用有限差分法求解并编制相关程序,分析拉速、过热度、冷却强度对铸坯温度的影响,实现在给定水量下连铸坯温度场的计算。浇铸Φ500 mm轴承钢GCr15SiMn计算得出拉速每提高0.1 m/min,出结晶器处凝固坯壳厚度减薄约7.9 mm,凝固终点延长6.7 m。     

板坯连铸结晶器铜板温度场的数值仿真

针对 14 0 0mm× 170mm板坯连铸机结晶器铜板的结构优化改造 ,基于控制容积的有限差分方法对改造前后两种铜板结构参数和深入式水口结构参数条件下结晶器铜板的三维稳态温度场进行了数值仿真研究。由仿真得出的结果表明 ,结晶器宽面铜板经优化改造后 (螺栓间距由 16 0mm改成 135mm、冷却水槽由 6 3条改为 5 5条 )传热效果明显增强 :在拉速为 1.4m min时弯月面附近区域改造后结晶器内弧和外弧宽面热面铜板最高温度值分别比改造前结晶器降低了 15℃和 16℃。     

H型坯连铸结晶器内钢液传递特性的数值模拟

以950 kg/m H型连铸坯结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度125 mm和175 mm时拉速（0.6~1.2 m/s）对结晶器内钢液传递特性的影响。结果表明,不同拉速条件下H型坯结晶器内钢液流态相似,但随着拉速的增大,结晶器内钢液流股冲击深度增大和结晶器自由表面流速增大,保护渣熔化状况有改善趋势,同时结晶器液面波动和钢水对凝固坯壳的冲刷有增大趋势。而各粒径夹杂物上浮去除率随拉速的增大而降低,其中大颗粒夹杂物去除率降低显著,当拉速由0.6 m/min增至1.2 m/min时,100μm夹杂物的去除率由16%降至10%。该模拟条件下,20~100μm夹杂物去除率在4%~16%。     

304不锈钢棒线材热连轧温度场的数值模拟

采用三维大变形热力耦合弹塑性有限元法,借助商业有限元软件MSC.Marc,建立了辽宁特钢 304不锈钢棒线材18道次连轧过程的三维数学模型。采用3组连续模型模拟了该过程,道次出口处采用刚性 面控制轧件前进,各模型之间的数据通过插值方式传递,得出304不锈钢轧件同一截面上心部、中部和表面点 从出炉到18道次轧制过程的温降曲线。计算结果与实测值吻合,误差为5~50℃.     

大方坯结晶器圆角半径大小对铸坯角部热-机械状态影响

通过采用Marc软件建立包括结晶器与大方坯凝固坯壳之间动态热交换的热-力耦合模型,分析了结晶器圆角大小对铸坯和结晶器热-力学状态温度、应力和应变分布的影响。结果表明,对于280 mm×380 mm断面铸坯,结晶器圆角半径应选17.5～20 mm为宜,结晶器圆角半径过小,铸坯偏离角部10～20 mm区域表面温度波动较大,不利于坯壳均匀生长;结晶器角部半径过大,结晶器与坯壳之间在角部摩擦严重,易导致坯壳龟裂。     

水口倾角对150 mm x380 mm矩形坯结晶器流场的影响

为减少矩形坯角裂、漏钢等缺陷,提高铸坯质量,进行改变浸入式水口出口倾角角度以优化结晶器流场的研究。通过Fluent软件,对150 mm×380 mm矩形坯结晶器钢液流动和凝固耦合过程进行数值模拟,得出水口倾角（15°~30°）对表面流速、表面湍动能和冲击深度的影响。结果表明,随水口倾角增加,平均表面流速下降,冲击深度增加,有利于稳定液面;但随倾角增加,液面波动小,不利于钢液搅拌和夹杂物去除,下部回旋区过低,坯壳变薄,容易产生漏钢;综合得出,150 mm×380 mm铸坯的水口倾角宜为25°。应用结果得出使用优化水口后,铸坯中夹杂物总数减少36%。     

板坯连铸充型过程流场温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对内外复合冷却结晶器内钢水充型过程流场温度场耦合作用下的 流动和凝固状况进行数值模拟,得到了流场温度场的分布图和充填过程中自由表面的位置和形状图。分析了 板坯连铸充型过程中流场温度场对钢水凝固的影响。结果表明内冷却器可改善钢水的流动,有利于钢液中的 夹杂物上浮,加快结晶器内钢液的凝固     

0.8 m/min拉速H异型坯中间包控流装置对传递性能影响的数值模拟

根据长8 m,钢水液位0.8 m的3流H型连铸坯中间包,采用FLUENT软件建立三维几何模型模拟研究了弧形挡墙导流孔直径D（100~200 mm）,导流孔高度H（350~550 mm）和两导流孔夹角θ（20°~50°）对中间包内钢液的流场和温度场分布、钢液的混合状况及不同粒径夹杂物上浮去除的影响,结果表明导流孔直径D 100 mm、导流孔高度H 550 mm、导流孔夹角θ 50°时,中问包综合传递性能最优,各流平均停留时间差和各出口钢水温度差较小,大颗粒夹杂去除率达76%。     

连铸中间包用耐火材料冲蚀的数值模拟

建立了中间包内钢液-夹杂物两相流对耐火材料冲蚀的数学模型,并对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝中间包耐火材料的冲蚀特性进行了数值模拟计算。计算结果表明,中间包内冲蚀率最大的位置在湍流控制器内,其次是注入区近渣线处包壁、挡渣堰与挡渣坝迎向钢液流动一侧壁面,其他区域耐火材料的冲蚀很小,可以忽略不计。     

板坯连铸结晶器钢液流场的数值模拟和优化

用CFD三维计算软件,采用k、ε双方程模型在给定的数值计算条件下,对900 mm高的板坯连铸结晶器内钢液流场进行了数值模拟,研究结晶器工艺参数对结晶器液面湍动能和窄边冲击压力的影响。结果表明:对于断面尺寸为220 mm×900 mm的板坯结晶器,水口插入深度为180 mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.6～1.8 m/min时,结晶器内钢液具有较好的流动方式。