去除水平连铸不锈钢中间包钢水夹杂物的水模型试验

通过对 16 0mm× 2 2 0mm矩形坯水平连铸中间包水模型试验 ,研究了中间包液面控制、长水口插入深度、铸坯拉速和中间包结构对钢水流场变化的影响。结果表明 ,保持中间包液面稳定 ,水口插入深度 4 0 0～ 6 0 0mm ,拉速～ 1.0m/min有利于优化钢水流场 ,促进夹杂物上浮 ;矩形中间包结构优于圆形中间包结构。     

长水口插入深度对连铸中间包流体流动影响的研究

长水口插入深度对中间包钢液的流动状态有重要影响。以相似原理为基础,进行水模实验,测定了有无控流装置时中间包钢液的停留时间分布曲线（RTD）;采用Fluent软件和数学模拟的方法,仿真计算获得了实际中间包内钢液的流动状态,分析比较了钢液流动的速度矢量图和流线图。从而确定了合理的长水口插入深度。研究结果表明,有、无控流装置时,建议长水口插入深度为110 mm左右。     

1400mm×230mm板坯结晶器流场优化的数值模拟研究

利用FLUENT对1400mm×230mm的板坯结晶器建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,以液体表面流速和射流冲击深度为主要参考指标,研究了拉速和水口插入深度对结晶器内流场的影响。结果表明:随拉速的增加,表面最大流速增大,射流冲击深度增加。当拉速超过1.2m/min时,表面最大流速增加明显;随着浸入式水口浸入深度的增加,表面最大流速减小,射流冲击深度减小,当浸入深度超过140mm时,表面流速减小明显。故满足断面要求的合理工艺参数:拉坯速度不大于1.2 m/min,且插入深度不小于140mm。     

板坯单流连铸中间包的流场优化

通过水模型实验,针对现场中间包流场存在的问题,对影响流场的关键因素进行正交优化试验并验证;本文主要在优化后最佳方案的基础上,对不同插入深度和湍流抑制器对中间包流场的影响进行研究,并研究了在非稳态浇注过程中,不同工况下中间包钢液最低液位的变化.试验结果表明:综合考虑RTD曲线和流场显示,保持中间包液面稳定,拉速为1.2m/min,在正交优化的最佳方案的情况下,采用圆形湍流抑制器,插入深度为90mm时,中间包内流场较好,死区比例小,平均停留时间长;非稳态浇注过程中采用有坝和圆形湍流抑制器的中间包时,钢液的最低液位比较合理.     

连铸结晶器内钢液流场的水模型研究

采用1:1水模型研究了260 mm×300 mm坯连铸结晶器中钢液在拉速0.5～0.8 m/min、浸入深度90～120 mm和5种水口结构时的流场。试验结果表明,合理的水口结构有利于降低冲击深度,现有的直筒型水口过大,优化后的水口可使冲击深度降低30%～40%;随拉速增大,冲击深度增加,而浸入深度对冲击深度影响不大。     

板坯连铸结晶器自由液面波动的水模型研究

针对某板坯连铸机,采用1:1的水模型,研究了不同浸入式水口的侧孔倾角、不同拉速和浸入深度对自由液面波动、冲击深度和平均停留时间的影响.研究结果表明:板坯尺寸为1 750mm×230mm时,建议采用的最优工艺参数为浸入式水口的倾角为向下15°,拉速为1.2～1.4 m/min,浸入式水口的浸入深度为200～250 mm.     

1 500 mm x230 mm板坯结晶器液面波动与卷渣行为水力学模型试验和应用

基于相似理论,以钢厂1 500 mmx230 mm板坯结晶器为原型建立1 ：2的结晶器水力学模型。结果 表明,吹气量一定时,水口中心处到窄边的液面波动先增大后减小,吹气量大于0. 8 lymin时,开始发生卷渣现象, 并且结晶器内的气泡数量变多。浸人深度的增加使液面波动减弱,浸入深度在65 - 95 mm时对卷渣影响的效果不 显著;拉速增加使流股的冲击深度增大,拉速大于LI m/min时有大渣滴被卷入;当结晶器的拉速为1.0 ~ 1.1 m/min, 吹气量为0.6~0.8 I/min,浸入深度为75 - 85 mm时较合理。C45E钢生产实践表明,当拉速由0.9-1.2 m/min调整 至1.0 ~ 1.1 m/min,浸入深度由130 ~ 190 mm改进为150 ~ 170 mm时,铸坯缺陷率由6%降至1.9%。     

连铸板坯结晶器内钢液流速的控制与应用

针对SPHC-S铸坯生产存在夹渣缺陷的现状，对不同工况条件下的结晶器流场进行了测定，并根据测试结果进行了工业试验验证。结果表明，水口倾角相同的情况下，当插入深度为140 mm时，随着拉速由1.7 m/min增大至2.0 m/min,结晶器表面流速由0.201 m/s增大至0.279 m/s;当插入深度为160 mm时，相同涨速范围内，结晶器表面钢液流速由0.167 m/s增大至0.234 m/s。当水口插入深度相同，倾角为15°时，拉速由1.7 m/min增至2.0 m/min,结晶器表面流速由0.179 m/s增大至0.258 m/s;当浸入式水口倾角为30°时，结晶器表面钢液流速随着拉速的变化由0.167 m/s提高至0.234 m/s。经过表检系统验证试验热轧卷板夹渣情况，发现结晶器表面钢液流速为0.22～0.24 m/s时，卷板夹渣指数最小。此流速对应的最优工况为浸入式水口倾角30°,水口插入深度为160 mm,拉速为2.0 m/min,且按照此工艺参数进行工业生产验证后，卷渣缺陷相比之前减少51%。     

太钢二炼钢结晶器液面波动的水模拟研究

对太钢二炼钢结晶器进行了水模拟实验,研究了水口倾角、水口浸入深度及拉速对结晶器液面波动的影响.根据实际生产情况,实验中拉速取值0.8 m/min、0.85 m/min、0.9 m/min;倾角取值10.、12.、15.;浸入深度取值60～160 mm(间隔20 mm).研究发现水口倾角、拉速对结晶器液面波动的影响较小,水口浸入深度对结晶器液面波动的影响较为显著,根据试验结果,将水口浸入深度由110mm调整为130 mm,OCrl8Ni9不锈钢冷轧板降级比例从6.38%降低到了4.80%.     

三流非对称中间包流场水模拟研究

在保证产量的情况下,为使夹杂物充分上浮去除,钢水温度均匀,进一步提高某钢厂320 mm×480 mm连铸方坯的生产质量,针对三流非对称中间包,设计1∶3水模拟试验和数值模拟,进行不同拉速和有无挡坝的研究。通过速度场和温度场的数值模拟以及不同拉速下的水模拟,可以发现,随着拉速的增加,三个水口的停留时间减小,并且三个水口的停留时间有一定差距。添加挡坝后随着拉速的增加,平均停留时间减小得更为缓慢。速度场和温度场的分布规律并不随拉速的变化而变化,但拉速的增加会使中间包内的速度和温度上升。     

方坯连铸结晶器钢液流场和温度场的数值模拟

借助PHOENICS软件,在拉速为1.1m/min的条件下,对220mm×220mm结晶器内流场和温度场进行了数学模拟。结果表明,采用5孔的水口在插入深度为130mm左右的效果较好,而4孔水口采用安装角度为10°,对流场和温度场有明显改善。     

连铸参数对中间包内控流元件冶金性能的影响

根据相似原理,以浇铸Φ380 mm铸坯的28 t 3流T型中间包为原型,通过实验相似比λ=1:2水模型,研究了拉速0.3～0.9 m/min、液位600～1200 mm连铸条件下,控流元件对中间包内流场特性的影响。结果表明,当实际生产的中间包液位为500 mm左右时,拉速<0.4 m/min时,控流元件改善其流场的作用不明显,不需加入控流元件;当拉速≥0.4 m/min和<0.7 m/min时,可选用带挡墙结构的中间包;当拉速≥0.7 m/min,可考虑挡墙加湍流抑制器的结构,以优化中间包内流场特性。通过对中间包内流场的分析得出,设置控流元件时,应尽量降低注流混乱度并使钢水湍动能尽可能多的消耗在浇铸区。     

基于示踪剂法板坯连铸40t中间包内钢液流动行为的物理模拟

通过中间包1:3水力学模型,利用激光片光源对中间包水模型进行切片照射、加入示踪剂显示流体流动特性等手段,研究了钢厂板坯连铸双流40 t中间包水模型挡墙挡坝的相对位置,长水口插入深度（50~105mm）和流量（拉速）(0.7~0.9 m³/h)对流动行为的影响。结果表明,流量0.8 m³/h、长水口插入深度93 mm、挡坝内移1 cm的工艺设计较为合理,优化后工艺条件下中间包流动状态较好,有利于减少"死区"比例和夹杂物上浮去除。     

单流板坯连铸中间包流场的物理模拟

通过对不锈钢连铸矩形连铸中间包水模型试验,分析其结构的合理性,针对流场存在的问题,就影响流场的因素,采用正交试验的方法对中间包内部控流元件进行优化验证。结果表明,下挡墙开口大小是影响流场的最关键因素。保持中间包液面稳定,在水口插入深度180 mm,拉速1.2 m/m in的情况下,综合考虑RTD曲线与流场显示,最佳的方案为上挡墙位置375 mm、上挡墙高208 mm、上下挡墙之间距离575 mm、下挡墙高100 mm、下挡墙开口0 mm。与原型中间包对比,能够很大程度地优化中间包流场,延长平均停留时间,减小死区比例,改善短路流现象,有效地均匀钢液和促进夹杂物聚集上浮。工业试验结果表明,采用优化挡墙组合控流中间包,能够较大程度提高铸坯纯净度,降低冷轧板废品率。     

高拉速板坯结晶器流场影响因素的模拟研究

采用1∶1物理模拟和数值模拟相互验证,分析了拉速、水口插入深度和断面宽度对结晶器流场的影响。结果表明,当断面为230 mm×1 490 mm,插入深度为150 mm时,拉速从1.3 m/min增加到1.7 m/min,最大表面流速从0.21 m/s增加到0.32 m/s,液面波动平均增幅为21.1%;当断面为230 mm×1 490 mm,拉速为1.7 m/min时,水口插入深度从190 mm降低到150 mm,最大表面流速从0.26 m/s增加到0.32 m/s,液面波动平均增幅为30.6%;结晶器断面宽度从940 mm增加到1 490 mm,由于通钢量增大,液面流速和液面波动都增大;各因素改变时,角部流速的增幅远小于其他部位流速增幅,角部在流场中属于死区;通过物理模拟研究可得,影响液面流速最大的因素是拉速,影响液面波动最大的因素是断面宽度。     

板坯连铸中间包内控流装置优化的物理和数值模拟

为优化连铸中间包内钢液的流动形态以有效去除非金属夹杂物,提出了一种带有不同孔径的多孔控流器。以某钢厂70 t两流板坯连铸中间包为原型,搭建1∶4的水力学模型测量RTD曲线,建立三维数值模型分析流场,研究了拉速和控流器安装位置对中间包钢液流动特性的影响,得到最佳控流装置组合。结果表明：安装控流器的中间包内钢液流动状态得到改善,运动轨迹得以延长,钢液平均停留时间增大,死区体积分数减小。当控流器与挡墙间距为150 mm时,安装孔长径比S_f=4的控流器效果较佳。拉速分别为1.0、1.2、1.4 m/min时,死区体积分数分别减小了17.42%、15.55%、28.72%,峰值时间分别延长了75、41、56 s,平均停留时间分别延长了78、87、126 s。     

220mm x 1600mm板坯连铸浸入式水口倾角优化的数值模拟和应用

使用数值模拟方法研究了拉速0.9m/min时,水口倾角-7°~-11°对220mm×1600mm板坯结晶器内坯壳厚度、坯壳温度和自由液面流动的影响。模拟和应用结果得出,以拉速0.8m/min,水口倾角-15°工艺下钢液流动为标准,通过对比计算结果与标准工艺曲线,确定在0.9m/min拉速时,水口倾角为-11°为最佳工艺方案。生产应用结果表明,采用优化工艺后结晶器窄面报警频率由原15次/月降至0次/月,铸坯表面质量也有一定改善。     

220 mm×1600 mm板坯连铸浸入式水口倾角优化的数值模拟和应用

使用数值模拟方法研究了拉速0.9m/min时,水口倾角-7°~-11°对220 mm×1600 mm板坯结晶器内坯壳厚度、坯壳温度和自由液面流动的影响。模拟和应用结果得出,以拉速0.8 m/min,水口倾角-15°工艺下钢液流动为标准,通过对比计算结果与标准工艺曲线,确定在0.9 m/min拉速时,水口倾角为-11°为最佳工艺方案。生产应用结果表明,采用优化工艺后结晶器窄面报警频率由原15次/月降至0次/月,铸坯表面质量也有一定改善。     

中间包滑动水口开启度和连铸机拉速对结晶器偏流的影响

通过对3种拉速和2个水口开启度下的结晶器流场进行数值模拟,得知滑动水口不全开是引起偏流的主要原因之一,而连铸机拉速由1．0m／min增大到1．3m／min会使中间包注流的冲击深度增大,同时会使中间包滑动水口不全开造成的偏流增大,上流股涡心向液面和结晶器窄面移动,易引起液面波动;当拉速为1．6m／min时,拉速提高造成的偏流增大现象将相对减小。     

单流板坯连铸中间包内钢液流动特性研究

以八钢30t单流板坯连铸中间包为研究对象,采用物理和数学模拟方法,研究了中间包内钢液停留时间分布,分析了呈双峰形状的停留时间分布曲线反映的钢液流动模式,并采用新的方法计算了包含短路流的钢液流动模式的特征参数,进一步阐述了中间包内钢液流动特性。得出结论:(1)中间包内钢液流动的停留时间分布曲线呈现双峰形状,主要原因是中间包内钢液存在一定程度的短路流(2)中间包底面宽长比是控制中间包内钢液短路流的最主要因素,当中间包底面宽长比为0.30时,中间包内钢液短路流完全消失。