两流非对称中间包流场准对称化的数学物理模拟

通过水模型实验和数值模拟,研究了不同湍流控制器下两流非对称中间包内流体流动特性。数值模拟结果表明：湍流控制器几何结构对两流非对称中间包流体流动特性有明显影响。圆形湍流控制器内流场涡心靠近底部,出口处流体流速垂直向上;中间包流场涡心靠近长水口,涡心高度与挡墙高度基本同高,中间包表面波动大,容易发生卷渣现象。不对称长方形湍流控制器底部为不对称波浪形,流场涡心靠近出口,流体以一定角度从湍流控制器出口流出;其右侧出口面积大于左侧,水口右侧流体流量大于左侧;由于增大了出口面积,出口处流体速度减小,中间包表面平稳。水模型结果表明采用不对称湍流控制器中间包两流之间的平均停留时间差比圆形湍流控制器中间包减少1/4,算术平均值增加5.3%,说明非对称湍流控制器增强了中间包去除夹杂物能力且能有效缩小两流之间流体流动的差异。     

两流非对称中间包内控流装置优化的水模型研究

通过水模型实验和数值模拟,研究了两流非对称中间包采用不同控流装置时流体流动的特性.结果表明:圆形湍流控制器与单挡墙组成的控流装置中间包两出口流体流动差异较大;非对称长方形湍流控制器和多孔挡墙组成控流装置的中间包,两流之间的平均停留时间差异是圆形湍流控制器和单挡墙组成控流装置中间包的2/3,且近长水口侧出口的平均停留时间...     

重钢5流方坯连铸中间包控流装置的数理研究

对重钢24t中间包控流装置进行水力学模型试验和数值模拟,通过测定停留时间分布(RTD)曲线和夹杂物的排除量,研究了不同尺寸湍流控制器对中间包流体流动特性的影响。研究结果表明,使用合适的湍流控制器和现有挡墙设置组合,可以延长水口响应时间及平均停留时间,提高活塞流区体积分数30%及降低死区体积分数50%,中间包内流体流动特性得到改善。     

单流板坯连铸中间包流体流动控制与效果

通过物理模拟实验,研究了南钢板坯连铸不同结构中间包的流动特性,优化了中间包结构.中间包结构优化后,最小停留时间提高120%,浓度峰值时间提高97%,死区体积分率降低72%.实验结果表明,开发的异型边结构的湍流控制器可以更好地改善单流中间包的流体流动特性.现场实际应用的结果表明,中间包结构优化后,铸坯夹杂物面积比下降了32%.     

中间包湍流控制器结构优化的水力学模拟

通过水力学模拟实验,研究了湍流控制器结构对中问包内流体流动特性的影响.结果表明:湍流控制器的结构埘巾间包流体流动特性有较大的影响.湍流控制器内腔形状为槽形,顶缘长度为30mm且其底部形状为平底时,流体在中间包内的斤始响应和平均停留时间最长,死区体积分数最小,活塞流与死区体积的比值最大,而且最有利于中问包内的夹杂物上浮去除.同时,相对于湍流控制器的内腔形状和底部形状,其顶缘长度对中间包内的流场影响最大.     

湍流控制装置的结构对中间包流体流动特性的影响

通过水力学模型实验，研究了不同结构的湍流控制装置对中间包流体流动特性的影响，结果表明，湍流控制装置的几何结构对中国包流体流动特性有明显的影响，方形无顶缘和圆形无顶缘的湍流控制装置对抑制钢包注流的动能作用不大，而方形带顶缘和圆形带顶缘的湍流控制装置能够较好地改善中间包流体的流动特性，本实验采用长宽比为1．44的矩形湍流控制装置，无论其是否带有顶缘，均难以改善中间包的流动特性。     

湍流控制器形状对中间包内流体流动的影响

通过水模实验,以平均停留时间、活塞区体积特征时间为衡量标准,研究不同形状的湍流控制器在不同挡墙与导流孔的组合下对中间包内流体流动的影响,得出无挡墙、直挡墙、U挡墙和弧挡墙下湍流控制器与挡墙导流孔的优化组合,优化中间包内流体流动。     

两流非对称中间包结构优化与应用研究

采用水模型实验、数值模拟相结合的方法分析了原型中间包和优化中间包在钢流流场、中间包流动特性方面的差异.结果表明:优化中间包2#水口平均停留时间延长了8.0%,两水口流体平均停留时间之差下降了36.3%.流体在优化中间包内流动轨迹更加复杂,延长了流体在中间包内停留时间.通过工业实验证实了优化方案的可行性.工业试验表明:采用圆形湍流控制器加单挡墙组成控流装置的原型中间包,两水口钢液平均温差为5℃,浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.7 mg;而采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包,两水口钢液平均温差为3℃或2℃,约为原型中间包两水口钢液平均温差的1/2;浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.2 mg,约为原型中间包的1/3.说明采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包对两水口温度的均一性起到了显著作用,且更能有效地去除钢液中的夹杂物.     

侧孔长水口两流非对称中间包流场优化

 中间包流体流动直接影响连铸坯的质量,为了缩小非对称中间包两流之间的流动差异,利用水模型和数值模拟方法,研究了侧孔长水口中间包流体流动特性。研究结果表明：直通型长水口、圆形湍流控制器和单挡墙结构中间包两出口流体差异较大,侧孔长水口和多孔挡墙结构中间包两流之间平均停留时间差异是直通型长水口中间包的3/4,且近长水口侧出口的平均停留时间延长7.7%。     

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。     

薄板坯连铸中间包内抑湍器的模拟研究

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的排除有重要影响,为此建立了模拟薄板坯连铸中间包流动情况的水模型。通过测定停留时间分布(RTD)曲线,研究了不同组合控流装置对中间包流体流动特性的影响。结果表明,结构及尺寸合理的抑湍器能延长水口响应时间及平均停留时间、提高活塞流区体积分数及降低死区体积分数;抑湍器与单坝组合的控流装置在控制流体流动方面效果极佳,而抑湍器与单墙单坝、单墙双坝组合的控流装置的控流效果不太理想。     

二流T型23 t中间包控流装置的数值模拟和结构优化

通过计算流体力学软件FLUENT建立的数学模型对钢厂200 mm×1 600 mm铸坯二流T型23 t中间包现挡墙和坝、湍流控制器和坝、湍流控制器和现挡墙以及新挡墙4种结构方案进行三维数值模拟,研究原中间包及安装不同控流装置后的钢水流动特性。结果表明,在所有的设计方案中安装有湍流控制器和坝的中间包能够达到最佳优化效果;中间包的死区体积分率由30.18%降到16.51%,活塞流区与死区的体积分率比R_Vp/Vd由55.80%增大到129.44%;中间包内流动稳定,有利于夹杂物的上浮。     

带过滤器63t中间包钢液流场的物理和数学模拟

通过采用几何相似比0.29:1的水模型和数学模型分别对(a)湍流抑制器和挡墙+坝(原结构),(b)湍流抑制器,挡墙+坝和过滤器,以及(c)湍流抑制器,挡墙和过滤器3种结构两流板坯连铸中间包钢液流场、温度场和夹杂物运动轨迹进行模拟研究。结果表明,原中间包结构(a)活塞区体积偏小,死区体积偏大;加入通道式钢液过滤器(b)后短路流基本消失,中间包死区减小6.83%,钢液的平均停留时间由287.04 s延长至373.76 s,有利于夹杂物的上浮去除,且过滤器的加入对钢液的温降影响不大;用钢液过滤器代替挡坝(c)后优化效果最为明显,中间包钢液平均停留时间由287.04 s延长至404.26 s,峰值时间由原来的95,4 s延长至190.8 s,死区体积由36.10%减小至8.76%。     

Water Modeling of Swirling Flow Tundish for Steel Continuous Casting

A conventional turbulence inhibitor is compared with a swirling chamber from the points of view of fluid flow and removal rate of inclusion in the tundish. Comparing the RTD curves, inclusion removals, and the stream-lines in water model experiments, it can be found that the tundish equipped with a swirling chamber has a great effect on improving the flow field, and the floatation rate of inclusion is higher than the tundish with a turbulence inhibitor. Because of the introduction of the swirling chamber, the flow field and inclusion removal in a two-strand swirling flow tundish are asymmetrical. Rotating the inlet direction of swirling chamber 60 degree is a good strategy to improve the asymmetrical flow field.     

40t单流中间包控流装置的优化配置

采用水模型和工业验证的方法针对40 t单流中间包的控流装置进行优化配置研究.通过对单独湍流抑制器控流装置、湍流抑制器+下挡墙组合控流装置、湍流抑制器+下挡墙+上挡墙组合控流装置的研究表明,下挡墙在改善钢液流动形态和减少中间包内死区方面所起的作用大于上挡墙.平均停留时间随下挡墙与长水口的距离增加呈先增大后减小的趋势.确定了单流中间包以湍流抑制器+下挡墙的优化组合形式,死区比例由原来的25.9%降低到了13.6%.通过系统取样分析发现优化后中间包内T.O和N含量大幅降低,正常坯中的大型夹杂物质量分数也由原来的8.4×10-7降低到3.2×10-7.      

Water Modeling of a Swirling Flow Tundish for Steel Continuous Casting

 A conventional turbulence inhibitor is compared with a swirling chamber from the points of view of fluid flow and removal rate of inclusion in the tundish. Comparing the RTD curves, inclusion removals, and the streamlines in water model experiments, it can be found that the tundish equipped with a swirling chamber has a great effect on improving the flow field, and the floatation rate of inclusion is higher than the tundish with a turbulence inhibitor. Because of the introduction of the swirling chamber, the flow field and inclusion removal in a two-strand swirling flow tundish is asymmetrical. Rotating the inlet direction of swirling chamber 60 degree is a good strategy to improve the asymmetrical flow field.     

单流板坯中间包内湍流抑制器对流场的影响

通过水力学模型实验,研究了湍流抑制器对单流板坯中间包内钢液流动的影响,并比较了有无湍流抑制器时中间包内钢液流动的特性。湍流抑制器使钢液由长水口注入中间包后再返回,从而消除了中间包短路流,发展了表面流,延长了滞止时间和平均停留时间,有利于中间包内夹杂物的去除。湍流抑制器与单挡坝的结构在控制中间包内钢液流动方面效果较好。     

Water Modeling of Optimizing Tundish Flow Field

 In the water modeling experiments, three cases were considered, ie, a bare tundish, a tundish equipped with a turbulence inhibitor, and a rectangular tundish equipped with weirs (dams) and a turbulence inhibitor. Comparing the RTD curves, inclusion separation, and the result of the streamline experiment, it can be found that the tundish equipped with weirs (dams) and a turbulence inhibitor has a great effect on the flow field and the inclusion separation when compared with the sole use or no use of the turbulent inhibitor or weirs (dams). In addition, the enlargement of the distance between the weir and dam will result in a better effect when the tundish equipped with weirs (dam) and a turbulence inhibitor was used.