板坯连铸结晶器水口优化试验研究

对断面为210 mm×1 300 mm板坯连铸结晶器进行了水力学模拟试验,研究了SEN的结构对结晶器内钢液流动状态的影响及变化规律。试验结果表明：在断面为210 mm×1 300 mm下, SEN结构及参数选用凹型底、水口剖面为圆形、S侧/S中为1.9、出口倾角为15°,插入深度为120～180 mm能有效改善结晶器内的流场。     

基于PIV技术的结晶器液面波动指数优化

针对国内某钢厂1 150 mm×230 mm断面尺寸的铸坯在冷轧过程经常出现线状缺陷、翘皮缺陷等问题,建立相似比为0.6的水模型,选择结晶器拉速、浸入式水口(Submerged Entry Nozzle, SEN)出口倾角和浸入深度进行三因素三水平正交试验。利用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, PIV)技术对不同工况下的结晶器流场进行测速,得到结晶器内钢液流动形态与钢液流速,通过结晶器液面波动指数(F数)分析不同工况对结晶器流场的影响规律。结果表明,通过PIV可以得到结晶器钢液流股的射流角度、流股对窄面的冲击点、冲击速度和冲击角度等参数,可应用F数对结晶器内钢液流动形态与液面波动进行表征。在正交试验中,各因素影响重要性为拉速>出口角度>浸入深度,最优工况为拉速1.5 m/min, SEN倾角为-30°,浸入深度为175 mm。与优化前工况对比,优化后的工况射流角度和冲击深度增大,上回流范围逐渐增大,F数减小且更接近目标值,液面波动幅度减小,卷渣发生的几率降低。     

板坯连铸结晶器电磁搅拌参数优化数值模拟研究

摘 要：采用数值模拟的方法,对电磁搅拌下板坯结晶器内的流场进行了计算,考察了不同连铸工艺和搅拌电流作用下的流场结构和分布特征,提出了自由液面的卷渣指数（MFEI）和结晶器内流场均匀性指数（VUI）,介绍了上述指数对板坯结晶器内流场电磁搅拌效果的判定方法,进而提出了搅拌参数的综合优化方法。     

利用结晶器专家系统对中薄板坯连铸机参数的优化

结晶器专家系统上显示的结晶器流场分布可以直接通过镶嵌在结晶器铜板上的热电偶变化趋势来反映.通过参照结晶器专家系统研究连铸机工艺参数的调整对结晶器热电偶的影响来优化结晶器的流场,最终提高连铸坯的质量和连铸机的生产效率.     

异形坯连铸结晶器内三维流场的数值模拟

根据湍流理论及异形坯连铸的特点, 建立了异形坯结晶器三维流场数学模型, 对不同条件下的流场进行了数值模拟, 分析了水口结构和工艺参数变化时异形坯结晶器内涡心深度的变化规律及液面湍动能的分布状态. 结果表明 采用上倾式水口, 水口夹角为120°, 拉速为0.9m/s时, 结晶器内流场分布较为合理, 液面较稳定. 模拟结果与水模实验结果吻合较好. 该模型可对连铸过程进行离线分析, 确定最佳参数, 并可作为在线控制模型的基础.     

吹气情况下异型坯结晶器水口结构的物理模拟

为改善某钢厂异型坯结晶器的流场,以此钢厂异型坯连铸结晶器为原型进行物理模拟研究,并优化其水口结构。试验主要以不同吹气情况下的流场显示、波高测量、电导率测量来研究不同水口结构对结晶器流场的影响以及不同水口结构下结晶器流场的变化规律。结果表明,底孔直径为17mm、吹气量为3L/min的试验条件下结晶器液面波动情况更佳,结晶器内有更好的粒子和墨水流场,这在实际生产中有利于结晶器内温度和成分的均匀,有利于形成良好凝固坯壳,且浇铸过程中不容易产生卷渣。     

连铸结晶器冷却水道设计思路

通过分析不同情况下冷却水流速、压力等各种因素对冷却过程所产生的影响，认为对结晶器冷却水道进行优化设计的关键在于准确掌握水道内冷却水流场，对于各种具体生产情况，可通过调整结晶器的外形结构及几何参数来控制冷却水流场，达到提高生产效率及铸坯质量的效果，进而提出了连铸结晶器冷却水道的总体设计思路。     

邯钢板坯连铸机结晶器流场优化研究

以邯钢第三炼钢厂2号板坯连铸结晶器为原型,通过水模拟实验,研究了浸入式水口底部形状、出口倾角、出口面积,以及水口插入深度等对结晶器流场的影响,确定了适宜的水口结构参数。现场生产实践表明,采用优化后的浸入式水口,能有效地改善结晶器流场,减少漏钢事故。     

超薄大断面异型坯结晶器非对称流场和温度场的优化

建立0.7∶1的水力学试验模型优化水口结构来改善超薄大断面异型坯结晶器流场,并对实际生产工况下结晶器及其二冷段内钢液的三维流场和温度场进行了数值模拟。结果表明,现有直通型水口结晶器内流场分布极不对称,结晶器内各位置响应时间相差较大,造成结晶器内温度、成分等分布不均匀。优化后的三侧孔一底孔型水口浇铸有效地解决了结晶器各位置响应时间较长且不一致的问题,有效改善了单点直通型水口浇注时的严重不对称流场,浇注侧和非浇注侧的温度差异明显缩小,沿拉坯方向的温度变化也较为合理,有利于良好凝固坯壳的形成,为实际生产提供了指导。     

连续铸造板坯结晶器中流动与液位波动模拟研究

采用SIMPLER迭代方法进行数值计算,针对连续铸造过程中的结晶器内部紊流流场和结晶器弯月面表面的液位波动情况,进行了三维数值模拟和水模拟试验验证,并使用表面动能法定量表征液面波动情况.通过对不同拉速、水口浸没深度和水口出流角度下的紊流流场及液位波动情况的模拟计算,分析各工艺参数对于连续铸造结晶器内部流场分部和表面波动幅度的影响,为合理地设计水口结构和选取合适的浇铸工艺参数提供了可靠的理论依据.     

薄板坯高拉速浸入式水口研究与优化

为了满足薄板坯连铸工艺高拉速对结晶器流场和温度场的要求,对浸入式水口的结构进行了研究。通过数值模拟研究,对薄板坯连铸浸入式水口进行了优化,优化后的新型浸入式水口可以获得高拉速状况下稳定的结晶器流场和温度场。同时对新型浸入式水口进行了水模分析,验证了数值模拟结果的有效性。现场试验新型浸入式水口,发现结晶器液面平稳、热相图稳定,板卷质量良好,铸机拉速较原水口提高22%。     

浇铸IF钢的FC结晶器工艺参数优化试验

在铸坯断面与浸入式水口型式一定的前提下,考虑塞棒吹氩流量、浇注速度、水口浸入深度3因素对结晶器流场的影响。针对IF钢生产,制定了3种FC结晶器工艺参数试验方案,并进行了试验,通过对IF钢板夹杂情况进行了统计分析,摸索出最佳的FC结晶器工艺参数为:浇注铸坯断面为230 mm×1400 mm的IF钢,正常浇注速度为1.35~1.40 m/min,FC结晶器上线圈工作电流为+240 A;下线圈实际工作电流为-274 A。     

板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动及流动行为的数值模拟

建立了板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动行为的三维数学模型,利用数值模拟方法研究了磁场与流场耦合作用下不同工艺参数和电磁参数对结晶器内钢/渣界面波动行为及流场的影响,通过VOF方法对不同条件下的钢/渣界面进行捕捉,讨论不同磁极位置、水口倾角、拉速及线圈电流强度对结晶器内钢/渣界面波动行为和流动的影响。模拟结果表明：电磁制动的施加可以显著降低钢/渣界面波高,减小射流对结晶器窄面的冲击。拉速和水口浸入深度恒定时,磁极位置和水口角度直接影响结晶器内流场形式：当[P＝]40 mm时,增加线圈电流可以降低结晶器内钢/渣界面波高和表面流速,从而减小由液面波动引发卷渣的概率;当磁极距离水口较远时[（P＝]80 mm）,随着线圈电流强度的增大,水口射流的冲击方向向上偏转,引起上回流的流动强度增强,导致钢/渣界面波高增加,增大卷渣发生的概率。     

中薄板坯连铸结晶器浸入式水口的优化设计

应用数值模拟软件对唐钢中薄板坯连铸结晶器及浸入式水口内的钢水流场、温度场进行数值模拟,分析了水口结构、拉速、浸入深度和铸坯断面对流场和温度场的影响,在此基础上确定了水口的最佳结构和浸入深度,并在生产中进行了验证,不但提高了铸坯质量和产量且稳定了连铸生产。     

近终型异型坯连铸用扁平浸入式水口的设计开发

针对莱钢异型坯连铸机实现全保护浇注的要求,开发了一种超扁平形状的浸入式水口。该水口工作端采用了双侧孔结构,并结合不同浇注断面和拉速进行了导流方式优化,主要依据来自于结晶器内钢水流动、自由液面波动以及传热凝固等综合冶金行为的数值预报结果。热态生产试验指出,采用单支扁平形状浸入式水口实现异型坯连铸全保护浇注是可行的,所设计浸入式水口具有显著稳定结晶器熔池液面和促进保护渣熔化的作用,使用寿命初步达到要求,铸坯内外质量得到明显改善。     

板坯连铸结晶器内钢液流动数值模拟

利用商业软件PHOENICS建立一个三维有限差分模型,对板坯连铸结晶器内钢液流动进行了数值模拟.重点研究了浸入式水口结构尺寸和工艺参数对连铸结晶器内液面紊动能和窄面冲击压力分布的影响.计算结果与水模实验结果吻合较好.     

结晶器液面结壳的原因分析及预防

通过对济钢三炼钢1号连铸机结晶器液面结壳的原因进行研究分析,发现水口参数的最优化、合格的钢水质量、保温效果良好的保护渣以及严格操作是消除液面结壳的关键.     

板坯连铸结晶器偏流下电磁制动去除夹杂物的模拟分析

为研究水口部分堵塞和磁场对板坯连铸结晶器流场以及夹杂物去除的影响,引入滑板控流模拟水口部分堵塞现象,通过商业软件FLUENT进行结晶器流场的三维数值仿真计算。计算结果显示:未施加磁场时,滑板开启80%时,非金属夹杂物颗粒的去除率最高;加入磁场后,结晶器内钢液流态和夹杂物去除率发生改变;在自由液面下350mm处施加一静磁场,能提高细小非金属夹杂物颗粒的去除率,此时滑板开启率的变化和磁场大小的改变对夹杂物颗粒去除的影响较小。