厚板坯连铸结晶器流场数值模拟

针对鞍钢新轧钢第一炼钢厂厚板坯连铸结晶器建立了三维湍流数学模型和三维实体模型.应用有限元软件对厚板坯连铸结晶器内的流场进行了模拟,计算了铸机拉速、浸入式水口出口倾角和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动的影响.对比表明,数值模拟结果与水模实验结果相符.     

宽板坯连铸结晶器内钢水流动的数值模拟

以150mm×1600～3250mm宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了1个三维有限体积模型,对结晶器内钢液的流动进行数值模拟.研究了拉速、浸入深度、水口倾角、断面宽度等工艺参数对结晶器内流场和窄面冲击压力的影响.结果表明:随着拉速的增大,表面流速和钢液对窄面的冲击压力都显著增加,采用较大的水口倾角和浸入深度,可以抑制液面波动,减少卷渣.     

板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

利用Fluent软件对1650mm×220mm板坯结晶器建立了三维稳态数学模型,对三种方案条件下结晶器内钢液流动进行模拟.结果表明,结晶器的宽度对结晶器表面速度分布影响显著,随着结晶器宽度的增加,结晶器表面的速度分布越来越不均匀.表面的最大速度受到多种参数的影响,包括浸入式水口入口钢液的速度、水口出口角度和水口浸入深度等,其中入口钢液的速度影响最为显著.最优方案为：铸坯宽度1100mm,底部结构为山形和出口角度向下30°的水口,水口浸入深度120mm,流量为11.6m³·h^-1,入口速度为0.8384m·s^-1.     

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流流动进行数值模拟，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影响，同时还将计算结果与水模实验结果进行了比较，二者吻合较好。     

板坯结晶器内电磁制动过程流场的数值模拟

应用描述结晶器电磁制动过程的三维流动数学模型,并利用所开发的计算程序ＭＯＬＤ－ＥＭＢＲ３Ｄ１．０进行了数值模拟,结果表明：电磁制动能明显减缓钢水主流股的流速,缓解对铸坯窄面的冲击,有效地抑制表面波动,减小钢水的冲击深度;磁场和流场的相互作用程序直接影响电磁制动效果,磁场位置的升高或降低会出现双涡现象。     

1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场与温度场数值模拟

为研究连铸工艺参数对结晶器内部钢液的作用规律,对涟钢1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场和温度场进行了系统的数值模拟,研究了不同吹氩量(0～7 L/min)、不同水口浸入深度(110～150 mm)和不同拉速(0.9～1.2 m/min)对结晶器内钢液行为的综合影响。结果表明,随着吹氩量增加,自由液面的钢液流速和温度总体呈现降低的趋势;随着水口浸入深度增加,自由液面的钢液流速先降低后增加;随着拉速增加,自由液面的钢液流速增加;水口浸入深度和拉速对温度场的影响较小。当吹氩量为5 L/min、水口浸入深度为130 mm、拉速为0.9 m/min时,结晶器自由液面具有较小的钢液流速和湍动能,同时液面具有较好的温度均匀性。通过数值模拟研究,为合理选择结晶器相关工艺参数提供了理论依据。     

二钢板坯连铸结晶器流体流场的研究

用水模拟的方法，对结晶器流场进行研究，选择合适、高效的连铸用水口形式，使生产顺行，并且使铸坯质量得到改善。     

宽规格板坯连铸结晶器浸入式水口的数值模拟

利用Fluent计算软件建立三维数学模型对马钢板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场进行数值模拟研究,并进行正交试验,分析了水口浸入深度(150～190 mm) 、水口侧孔倾角(-10°～-16°) 、水口侧孔与中孔的截面积比值(2,2～3.2)对拉速0.9 m/s,230 mm×1800 mm结晶器内钢液流动的影响。研究结果表明,水口浸入深度和倾角对结晶器液面波动F数和凝固坯壳厚度的影响较为显著。对于浇铸断面230 mm×1800 mm的结晶器浸入式水口的最佳工艺参数为:浸入深度170 mm、水口侧孔倾角13°、侧孔出口与中孔面积比2.7。     

板坯连铸结晶器内非对称流动现象的数值模拟

基于流体力学基本原理,采用Fluent软件建立板坯连铸结晶器及浸入式水口的三维有限元体积模型,模拟研究了水口不对中和水口单孔结瘤条件下结晶器内流体的流动特征和温度场分布状况.结果表明:水口对中不良时,结晶器两侧回流明显不对称,液面会产生旋涡,水口偏向侧温度高于水口偏离侧;水口出口单孔结瘤时,未结瘤侧流股增强,液面流速增大,并且液面有涡流产生,结瘤侧新鲜钢液减少,温度偏低.     

板坯连铸结晶器流场优化

利用开发的三维流场计算软件，研究了操作参数对武钢二炼钢板坯连铸机结晶器内钢液流动的影响。结果表明：采用国库券在的水口浸入深度可以减小表面速度，抑制液面滤波，避免钢渣卷混的产生；与圆形水口相比，长方形水口能有效地减小卷渣发生的可以性。     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200 ～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热...     

Numerical simulation of fluid flows in a slab continuous casting mold under electromagnetic stirring

This study established a three-dimensional mathematical model to determine the fluid flowin a slab continuous casting mold under an electromagnetic stirring force. The flowstructure and distribution were studied with respect to different continuous casting parameters and stirring current. Based on the calculation results,the mold flux entrapment index in free surface and velocity uniformity index were used to evaluate the flowfield in the mold. The theoretical basis for the optimization of the flow field structure was provided. The study also suggested an optimization method for electromagnetic stirring parameters.     

宽厚板连铸黏结漏钢的工艺因素

以钢厂宽厚板连铸黏结漏钢的实测样本为基础,重点考察了断面、拉速、液位等主要工艺因素对铸坯黏结的影响,统计和分析了黏结发生时的结晶器热流及其变化规律,对可能诱发黏结的浇铸参数和结晶器热流等进行了分析和探讨.     

Numerical simulation of fluid flow and solidification in continuous slab casting mould based on inverse heat transfer calculation

Abstract

A mathematical model based on an inverse heat transfer calculation was built to determine the heat flux between the mould and slab based on the measured mould temperatures. With K–? turbulence model, a mathematical model of three-dimensional heat transfer and solidification of molten steel in continuous slab casting mould is developed. Solidification has been taken into consideration, and flow in the mushy zone is modelled according to Darcy’s law as is the case of flow in the porous media. The heat flux prescribed on the boundaries is obtained in the inverse heat conduction calculation; thus, the effect of heat transfer in the mould has been taken into consideration. Results show that the calculated values of mould temperature coincide with the measured ones. Results also reveal that the temperature distribution and shell thickness are affected by the fluid flow and heat transfer of slab which is governed by the heat flux on the mould/slab interface.     

连铸结晶器在线热像图绘制的方法

为实现结晶器过程可视化和辅助漏钢预报技术,提出一种等值线区域填充法快速高效绘制直观的结晶器在线热像图的方法.该方法通过离散数据网格化、等值线生成和等值多边形填充绘制云图.其中,等值线生成采用网格序列法和单元剖分法结合,避免了已往的等值线追踪和二义性问题,高效准确,实现简单.将该方法与扫描母元法相比,前者绘制云图速度快,保证了精度和质量,优于后者,且算法复杂度的分析也证明了前者时间效率较高.实际应用结果表明,该方法绘制的结晶器在线热像图能很好地反映正常和非正常情况下结晶器内部温度场的特征,可满足实际生产要求.     

板坯连铸中间包内控流装置结构的优化

以国内某钢厂板坯连铸中间包为原型,进行控流装置的物理和数值模拟优化,提出优化方案.对比物理模拟和数值模拟结果发现,对于不使用抑湍器的控流方案,数值计算获得的结论与实验模拟结果较一致;而对于使用抑湍器的方案,数值模拟可以减少示踪剂和流体的分离流动对停留时间分布曲线的影响,更准确地反映实际流场.     

小方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

借助有限元分析软件ANSYS,对150mm×150mm小方坯连铸结晶器电磁搅拌在电流为150A,频率变化情况下的钢液内部磁感应强度和电磁力进行了数值分析,并分析了结晶器厚度对钢液内部磁场的影响以及不同时刻钢液内部电磁力的分布。模拟结果表明,在结晶器电磁搅拌时,同一个断面上,4个角部的磁感应强度最大;随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,钢液边部电磁力在4~5Hz时最大;钢液内部的电磁力在1个周期的不同时刻,形成了同一个方向的力偶,在这个力偶的作用下,完成了对钢液的搅拌;结晶器厚度对钢液内部磁场影响很大,厚度增加,钢液内部磁感应强度降低。     

板坯连铸中间包内夹杂物去除的数值模拟

以某厂50tT型2流中间包为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了三维有限体积模型,采用多相流模型对中间包内钢液的流动特性、温度分布与夹杂物去除规律进行了数值模拟,重点研究了不同堰-坝组合方式、湍流抑制器形状、拉速、夹杂物粒径等工艺参数对中间包内钢水平均停留时间、夹杂物上浮率的影响。结果表明:湍流抑制器对夹杂物的上浮去除影响不大;随着夹杂物粒径的增大,夹杂物的上浮率迅速增大;20μm以下的夹杂物则很难在中间包内上浮去除;随着拉速的增大,夹杂物的上浮率是不断减小的;采用堰A=300cm、坝B=400cm、方形瓦楞湍流抑制器、过滤器组合式控流装置时夹杂物的上浮去除效果最好。