板坯连铸机滑动水口出流特征的数学模拟(Ⅱ)

用Fluent软件研究了滑动水口滑板下方的液流回旋区域大小、水口出口主射流的出流角度、水口的有效出流面积等.结果表明,随滑板开启率(面积比)增大,滑板下方液流回旋区域的范围线性降低,在滑板开启50%～70%时,水口两侧出流角度差△θ变化不大,以后随滑板开启率进一步增大而快速下降;水口为凸型底结构或水口出口倾角较小时,两侧出流角度差较小.在水口出口,钢液大部分由出口下部流出,且在滑板不全打开时,一侧出口有效出流面积始终大于另一侧.     

板坯连铸非对称操作工艺对结晶器液面涡流的影响

利用水模拟研究了连铸操作工艺对板坯结晶器液面涡流的影响规律,分析了各参数对液面涡流的影响. 结果表明,形成涡流的原因是表面流的湍动性造成的水口两侧表面流动量不对称和操作工艺导致的水口两侧表面流不对称. 相同拉速下,液面涡流在滑板全开启时出现的次数较不全开启时减少7~9次/min;增加水口滑板下方浇管长度对调整滑板不全开启时浇管内的液流流态有利,但对降低液面涡流出现的频度效果有限;当水口出口部分堵塞时,涡流出现的频度迅速上升,滑板开启40%和60%时,单侧出口堵塞70%时的液面涡流频率是未堵塞时的2.2和2.9倍.     

连铸板坯滑动水口三维流场湍流计算模型比较

分别采用标准k-e模型、雷诺应力模型(RSM)和超声波多普勒测速(UDV)方法对滑板控制浇注流量浸入式水口内部和出口流动特征进行对比分析,并探讨湍流模型对滑板浇注系统数值模拟的适用性. 结果表明,由于滑板的节流作用,在滑板下方的水口内出现高度约为80 mm的二次流,在滑板下方100 mm处出现高度为50 mm的分离流,并在水口出口出现旋转出流,其方向由滑板堵塞侧、经水口底部向滑板开启侧旋转. 标准k-e模型计算的水口出流的旋转方向与UDV测量的旋转方向相反,RSM计算结果与实验测量结果比较吻合,具有更好的适用性. 并从分子动力理论角度、各向同性假设和历史效应等方面,分析了标准k-e模型存在的理论缺陷.     

板坯结晶器内钢液非均匀流的数值模拟

利用Fluent软件,对板坯连铸结晶器内钢液流态进行数值模拟,研究了拉速对结晶器中随机偏流的影响.结果显示,拉速的改变会明显改变结晶器流场,拉速越大,水口出流,左右两侧出流越趋于不均匀,其两边液面回流的流速和流量偏差越大,自由液面波动加剧,易在水口浇管周围出现漩涡.     

宽板坯连铸结晶器流场的水模拟研究

采用水模拟试验,研究了宽板坯用浸入式水口的出口面积比(分别为1.2、1.5、1.8、2.1)和出口倾角(分别为0°、15°、30°)对结晶器内流场和表面波动的影响.结果表明:(1)水口出口面积比对射流在结晶器窄壁的冲击强弱影响显著,随出口面积比变大,对窄壁的冲击逐渐减弱;液面波动随水口出口面积比变大而减弱.(2)水口出口倾角对上回流强弱影响显著,随水口出口倾角变大,上回流主涡旋强度逐渐减弱,当出口倾角为向下30°时,上回流大涡旋消失;液面波动随水口倾角变大而显著减弱.(3)综合分析后认为,水口出口面积比为1.8,出口倾角为0°时,液面较活跃,且下涡心位置较高,有利于钢液中夹杂物上浮及凝固壳的生长.     

超宽板坯结晶器内流场和温度场的耦合数值模拟

以南钢3250超宽板坯结晶器为研究对象,基于商业软件FLUENT,建立了超宽板坯结晶器三维有限体积模型,对结晶器内钢液流动状况和传热行为进行了耦合数值模拟,研究了超宽板坯结晶器流场和温度场特征,考察了水口结构参数和结晶器宽度尺寸、水口倾角、水口插入深度、拉速、过热度及冷却强度对超宽板坯结晶器流场和温度场的影响,多组对比模拟计算结果表明,当浸入式水口出口倾角为15°,插入深度为120～150mm,拉速为1.2～1.4 m/min时,结晶器自由液面速度和湍动能分布以及注流冲击点深度均较为适宜,流场较为合理;同时结晶器内钢液的温度分布相对均匀,有利于坯壳的均匀形成.数值模拟结果可为优化南钢超宽板坯结晶器浸入式水口结构以及确定合理工艺参数提供理论依据.     

常见的钢包滑动水口漏钢原因分析及改进措施

在对滑动水口常见的3种漏钢原因分析的基础上,采取措施改进滑动机构的结构,提高滑板砖的质量,规范相应的操作方法,使上水口砖与上滑板砖之间的漏钢率降低为零,滑板砖之间的漏钢由原来的0.05%降低至0.02%以下,避免了下滑板砖与下水口砖之间的漏钢,滑板砖的平均安全连浇炉数由2炉上升到2.7炉.     

连铸用浸入式水口内钢液流动行为

连铸结晶器内钢液流动的控制直接影响板坯及其产品的表面及内部质量。尽管结晶器内钢液流动缘于水口钢液流动,然而很少有人研究浸入式水口内的钢液流动。本研究中,用易熔合金模型和熔钢模型通过透明浸入式水口直接观察浸入式水口内钢液流动状况。其次,测量了商用结晶器弯月面排出的氩气。在易熔合金模型实验中,位势流和塞流的出现均与氩气流速、熔融金属流速及水口直径有关。减小氩气流速、增加熔融金属流速和减小水口直径会导致水口内弯月面高度上升。通过透明石英玻璃水口观察钢水流动。位势流和塞流的出现也都与氩气流速有关。通过对结晶器弯月面净氩气流速的测量,熔钢系统中,从上滑板吹入的氩气约20％被带入水口中。因此得出结论：在传统板坯结晶器中,钢水一定充满浸入式水口,并且在普通操作中,钢流一定像塞流。     

板坯连铸结晶器内流场的数值模拟

针对某钢厂板坯连铸机结晶器的结构和工艺参数,建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,用商用软件FLUENT,运用湍流动能Κ方程和湍流动能散耗率ε方程的Κ-ε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.通过模拟浇注初期钢液的流动状态,分析了结晶器内流场的基本特征.同时模拟计算了浸入式水口的出口倾角、插入深度以及拉速对钢液流动的影响.得出了满足断面要求的合理工艺参数:水口倾角为向下15°,插入深度为200mm,拉坯速度为1.3 m/min.     

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.     

吹氩对板坯连铸结晶器流体流动的影响

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下板坯连铸结晶器内的流场,重点研究了不同水口吹气量对结晶器内卷渣、渣层分布、液面波动、流股冲击深度等的影响.研究结果表明,随着水口吹气量增加,结晶器内的卷渣次数先减少后增加,水口附近的液面波动逐渐增强,流股冲击深度逐渐变浅.     

PIV用于板坯连铸结晶器流场的实验研究

将粒子图像测速技术应用于板坯连铸结晶器内流场研究.结合1550mm×160 mm板坯结晶器内腔尺寸,采用1:0.5水模型进行实验,研究了拉速、浸入深度、水口倾角等参数对结晶器流场的影响.结果表明,结晶器液面波动、流股对结晶器窄面的冲击及同流区涡心位置与以上3种参数直接相关.随着拉速增加,结晶器内的流速随之增大,液面波动明显,上下部回流区延伸范围增加,涡心位置下移:采用较大的水口浸入深度和水口倾角,射流在结晶器窄面的冲击位置下移,可以有效稳定液面,避免卷渣.     

日本京浜厂板坯连铸防止水口堵塞的措施

1 前言 在连铸中浸入式水口的堵塞,特别由Al_2O_3在内壁的附着引起的堵塞问题不仅给生产率带来非常不利的影响,而且由于生长的Al_2O_3被裹入方坯中,所以也成了产生质量恶化的原因。本文报道京浜厂板坯连铸用中间包上水口及滑板的种种改进过程及其对由Al_2O_3附着引起堵塞导致的降低效果。     

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。     

板坯连铸结晶器内钢液流动特征的模拟

研究了板坯连铸工艺参数对结晶器三维流场的影响.考察的工艺参数包括浸入深度、水口倾角和水口结构形状,考察指标为内部流场以及冲击深度和表面湍动能.利用CFX软件采用数值计算方法进行了实验模拟研究.模拟研究结果表明,水口浸入深度增加,熔池表面附近向上运动的回流区加大;水口倾角增大,上部回流区变大,下部回流中心下移;浸入深度增加,则冲击深度增加;水口倾角增大,冲击深度减小.浸入深度增加,表面湍动能减小;水口倾角增大,表面湍动能增大.本研究与实际工艺研究是相辅相成的,为工艺技术研究提供了一种灵活、方便、高精度的辅助工具.     

发展连铸用耐火材料建议书

近年来,我国连铸有较快的发展,1990年连铸比达22.4%,已建成122台总设计生产能力为2530万吨的连铸机.武钢二炼钢厂实现了全连铸,宝钢和鞍钢的3台大板坯连铸机也先后投产,特钢连铸已经起步,与此同时连铸用耐火材料得到了相应的发展,基本适应了连铸生产的需要.如研究开发了熔融石英质、铝碳质长水口和浸入式水口,铝碳—锆碳质复合浸入式水口,整体塞棒,铝锆碳质滑板,锆质定径水口,中间包用绝热板和涂料,以及连铸钢包用浇注料和镁碳、铝镁碳衬砖等.但与国     

板坯连铸结晶器内夹杂物运动行为的数值模拟

针对某钢厂板坯连铸结晶器的结构参数,建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,用Fluent软件对结晶器内钢液流动行为和夹杂物运动行为进行了模拟,分析了不同颗粒直径,不同颗粒密度,不同颗粒数量及不同加入位置对夹杂物上浮的影响.研究结果表明,夹杂物的轨迹与钢液的流线图相似;夹杂物颗粒数量对去除率影响不大;夹杂物密度为3500kg/m3、直径为400μm时可以完全去除;密度较小且靠近浸入式水口壁面的夹杂物易被除去.     

板坯连铸电磁制动下结晶器内金属流场的研究

以水银为实验工质,通过物理模拟实验研究电磁制动下,板坯结晶器内钢水流动规律. 实验通过超声多普勒测速仪获取不同电磁制动方式[单条型电磁制动(EMBr-Ruler)和流动控制结晶器(FC Mold)]、水口浸入深度和结晶器宽度下的液流特征. 结果表明,在EMBr-Ruler或FC Mold II电磁制动下,结晶器窄壁处形成"液流通道",不利于结晶器内快速形成向下的活塞流. 水口出口距下区磁场越近或被磁场所覆盖,则通道效应减弱; 结晶器宽度增大,亦可降低该通道内液流的冲击效果. FC Mold II下,液面流速和湍流度比EMBr-Ruler时低[液面水平流速最大值分别为0.155 (Case 1)和0.134 m/s (Case 2)],且加大水口浸入深度,可降低液流撞击结晶器窄壁的水平流速[其最大值0.071 (Case 2)和0.068 m/s (Case 3)]. 结晶器宽度的变化不改变水口浸入深度对结晶器流场的影响规律.     

提高大钢包水口自动开浇率的措施

连铸钢包实现滑动水口自动引流开浇,对于稳定连铸操作工艺,提高连浇率,保证钢水质量十分重要;同时也是连铸钢包采用保护套管、实现全保护浇注的重要前提条件。首钢第二炼钢厂有 ３座２１０ ｔ转炉,５台八流小方坯连铸机及一台双流板坯连铸机。目前,滑动水口自动引流开烧的水平较低,经常采用烧氧管吹氧引流的方式进行开浇,在一定程度上影响着连浇操作的顺利进行,同时也不利于环保,并限制了保护套管的应用。针对上述情况．借鉴其他钢厂的成熟经验,对钢包水口自动开浇技术进行了较为系统的研究和试验,采取了有效措施,提高了水口的…     

Ca合金处理钢用氧化锆质SN滑板

1.前言 作为净化钢水及铸造用耐火材料水口闭塞的对策,往往向钢水中实施添加含Ca合金。在铸造这样的Ca合金处理钢时,滑动水口的滑板耐火材料呈现非常特殊的熔损状况。作为其对策,着手开发了Ca合金处理钢相应的滑动水口用滑板材质。2.Ca处理钢的损毁形态 作为钢水最终脱氧、脱硫剂,向钢包中钢水添加含Ca合金,使钢中杂质形态和组成受到了影响。并且,添加含Ca合金作为防止铸造用耐火材料水口闭