异形坯结晶器三维流场模型的研究

依照湍动能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。运用该模型分析了不同水口参数及工艺参数条件下的流场分布 ,从而得出影响结晶器内钢液流动的因素有水口倾角、水口浸入深度及拉坯速度。结果表明 :采用上倾 15°有利于夹杂物上浮 ;拉速 0 .9m/s可使流场分布均匀 ;适宜的水口深度可选 2 0 0mm。利用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     

水口吹氩工艺条件下连铸结晶器内钢液流动行为的模拟和优化

采用冷态物理模拟方法研究了在吹氩工艺条件下板坯连铸结晶器内钢液的流动行为,考察了水口吹气量、水口插入深度和拉速等参数对连铸结晶器内钢液流动行为的影响,并在此基础上进行了优化设计.实验结果表明:在本实验条件下,当拉速大于0.8m/min时,水口吹气量可选择为4～6 L/min,水口插入深度可选择为180～200 mm.     

连铸宽厚板结晶器流场与水口数值模拟

基于国内某钢厂弧形宽厚板坯连铸机的设备参数和工艺条件,依据Navier-Stokes动量方程和湍流低雷诺数k-ε方程,建立了描述结晶器内钢液流动过程的三维数学模型,计算了三种不同结构和尺寸水口设计方案下的结晶器流场,考察和分析了水口形状和尺寸对流场形态、湍动能、表面流速和液面形状等因素的影响。本研究可为宽厚板结晶器流场和水口的优化设计提供参考。     

板坯连铸结晶器内钢液的三维流场数值模拟

采用数值模拟的方法,建立了描述某厂结晶器内钢液流动的数学模型;用有限体积法求解,研究了结晶器内的钢液流动行为,详细分析了结晶器浸入式水口(SEN)插入深度、侧孔倾角和拉速对结晶器内钢液流场的影响.得出了适合该厂连铸工艺条件的浸入式水口形式和拉坯速度,即水口合理的出口倾角应为向下15°左右;在水口结构一定条件下,水口插入深度140～170mm比较适宜;合理的拉速应控制在1.4～2.0m/min.     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

用流体力学的三维计算软件,运用湍流脉动动能k方程和湍流脉动动能散耗率ε方程的k-ε双方程模型在给定的数值计算条件下,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟.通过数值计算,研究了浸入式水口出口面积、水口插入深度、铸坯断面尺寸等工艺参数对结晶器内钢液的流动的影响,为结晶器及水口的优化设计提供了依据.     

大板坯连铸结晶器内熔体流动的DPIV物理模拟

采用DPIV技术(粒子图像测速技术)对大板坯连铸结晶器内熔体的流动进行了物理模拟。通过测试分析结晶器内流场,描述了结晶器内熔体流动的基本特征,研究了浸入式水口结构、浸入深度、拉坯速度对结晶器流场的影响。TECPLOT作为后处理软件进行速度向量、流线和各种等值云图的计算与分析,从而揭示金属液流动的规律,以便有目的地控制流动和水口工艺,改善连铸坯的组织性能。结果发现,0°水口与15°水口相比,流体在结晶器上部向上流动的趋势更加强烈,而冲击深度变浅;随着水口浸入深度的增加,液面流速降低,液面附近向上运动的回流范围变得越来越大,向下回流的涡心位置下移。试验表明:液面高度要控制在100～150mm;拉坯速度增加时,结晶器内的流速随之增大,自由表面变得更加不稳定,同时液流对窄面的冲击能量增强。     

板坯连铸结晶器浸入式水口结构研究

在实验室条件下,基于某厂实际水口结构及生产状况重新设计了4种不同结构的浸入式水口,然后采用1∶1的水模型对该厂600 mm×170 mm断面板坯连铸结晶器的流场特征进行试验,通过对比分析不同拉速下采用不同结构浸入式水口时结晶器内钢液的流场特征的变化情况,从而优选出适合该厂的浸入式水口结构。研究表明,在拉速≤1.6 m/min时,采用底部形状为凸底、出口倾角18°、侧出孔尺寸为40 mm×60 mm的椭圆形水口,结晶器内流场最为理想,即为最优水口结构。     

250 mm厚板坯结晶器浸入式水口结构的优化研究

以中国某钢厂厚度为250 mm厚板坯结晶器为研究对象,通过数值模拟方法,研究了浸入式水口结构和拉速对结晶器流场的影响,优化出合适水口结构和工艺参数:优化水口结构为3号水口,最佳匹配拉速为0.95 m/min。工厂验证试验说明,3号水口条件下液渣层厚度和钢水活跃程度合适,且减小质量分数为23.5%的铸坯夹杂物。     

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.     

宽厚板坯连铸结晶器内的钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,针对连铸结晶器的结构和工艺参数,利用商业软件fluent的k-ε湍流模型,实现了对结晶器内钢液流场的三维数学模拟。重点分析了浸入式水口的插入深度、水口侧孔倾角以及拉速等工艺参数对结晶器钢液流场的影响。结果表明：对于断面为2300mm×250mm的板坯结晶器,水口插入深度为150mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.2m/min时,结晶器内的流场较好。数值模拟结果可为宽厚板坯连铸结晶器确定合理工艺参数提供理论依据。     

太钢结晶器梯形水口不同工况的水模型试验研究

针对太钢二炼钢(新区)1 235×200(mm)断面的连铸结晶器,在现用的梯形水口下,研究了不同拉速下的水口插入深度对结晶器内钢液流动的影响,提出了最佳的水口插入深度,取得了较好的现场应用效果.     

电磁制动对宽板坯高拉速结晶器内流场的影响

以Fluent6.3为计算平台,采用数值模拟方法研究了电磁制动不同参数下宽板坯高拉速结晶器内的流场。结果表明,电磁制动可有效控制结晶器内钢液的流动,改变钢液的流动方向,改善钢液上下环流区的分配率。在静磁场作用下,上部环流区的流动增强,下部环流区流动减弱,自由液面的波动减轻。     

板坯高拉速连铸台阶状水口的水模型研究

采用全比例水模型研究了一种用于板坯高拉速连铸的新型台阶状水口的流场、液面特征、液渣分布与流股特征。研究发现： 与原水口相比,使用该水口后结晶器内流场对称性更好;新水口在拉速2.4 m/min下平均波高最大值为 5.3 mm,比原水口最大值（6.4 mm）小17%,液位波动的FFT分析表明：新水口下液面波动频率集中在1.2 Hz (振幅为0.46 mm),而原水口液面波动频率集中在1.1Hz,振幅0.7 mm;使用新水口在高拉速下结晶器的表面流速为0.28 m/s,比原水口(0.41 m/s)小32%,且自由液面波峰波谷差和液渣层裸露面积均小于原水口;水口作用机理分析表明：由于新水口台阶的混合作用,促使水口出口两侧流股对称性更好,更有利于稳定液面和减少卷渣。     

板坯连铸结晶器内钢液流场的水模拟研究

以某钢厂生产断面为165 mm×565 mm板坯连铸结晶器和水口为原型,采用1∶1的物理模拟,制作结晶器和浸入式水口模型。对结晶器流场进行水模拟试验。通过改变不同参数,研究不同因素对结晶器流场的影响,以便得到更适合现场生产的工艺参数。实验结果表明,生产断面为165 mm×565 mm板坯连铸结晶器浸入式水口倾角20°,拉速的调节范围在1.0~1.1 m/min,结晶器水口浸入深度在130~140 mm范围。更加有利于结晶器的顺利运行,提高钢坯质量。     

马钢低碳钢板坯高拉速连铸技术的应用

为了进一步解决连铸高拉速条件下的板坯质量问题,马钢有针对性地开展了低碳钢板坯高拉速连铸技术研发工作。通过采用高效连铸防粘结技术、高效强冷结晶器控制技术、低黏度保护渣优化控制技术、水口堵塞控制技术、动态二冷凝固控制技术等技术措施,解决了高拉速条件下出现的坯壳凝固不均匀、结晶器卷渣、铸坯质量等技术难题;稳定提升1 200 mm宽断面(厚度230 mm)低碳钢铸坯拉速至1.8 m/min;拉速由1.6提至1.8 m/min之后,炉均可减少浇铸时间2.5 min,连铸平均连浇炉数达到6炉以上。技术改进后,有效缩短了浇铸周期,提高了生产效率。     

宽板坯连铸结晶器工艺参数优化的水模拟研究

结合国内某钢厂宽板坯连铸结晶器的4种断面宽度,建立1∶1水模型,并结合正交试验方法,研究了浸入式水口的吐出孔数、水口吹气量、水口浸入深度、拉速和结晶器断面宽度等不同因素对结晶器流场的影响,得到了4种宽板坯连铸结晶器的最佳工况条件。     

宽断面板坯结晶器内钢水流动、传热和凝固过程的数值模拟

建立了求解宽断面板坯结晶器内的钢液流动、传热和凝固数学模型,研究了不同浸入式水口结构、铸坯宽度、铸坯厚度和拉速等工况条件下,宽断面板坯结晶器内的流动、传热和凝固行为。结果表明：随着铸坯的宽度从1 800 mm增加2 200 mm时,从浸入式水口侧孔出来的射流在结晶器下部的影响范围更广;宽断面结晶器中的浸入式水口结构对不同铸坯断面和拉速下的流动和凝固行为产生较大的影响;在生产中需根据宽断面结晶器的流动及传热特点进行水口结构及工艺参数的优化。     

电磁制动技术的发展及在板坯连铸结晶器中的应用

总结了板坯连铸结晶器中电磁制动技术的发展、研究状况以及冶金效果。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液的流动、稳定弯月面、减少卷渣现象,有利于结晶器内夹杂物的上浮及去除,从而提高铸坯的质量,且为提高铸坯拉速创造了条件。结果表明电磁制动的影响因素有板坯宽度、浇注速度、浸入式水口（SEN）的形状等。     

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。     

流动控制结晶器内钢液运动的规律

在连铸实验装置上 ,以低熔点Pb Sn Bi合金和硅油分别模拟钢液和保护渣 ,对流动控制结晶器内钢液流动规律进行了实验研究。结果表明 ,流动控制结晶器能够控制弯月面的波动和水口区域的流动状态 ,对改善连铸坯表面及内部质量具有良好的作用。