两流板坯连铸中间包结构优化水模实验研究

通过两流板坯中间包水模实验,研究了抑湍器以及不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响.结果表明,合理使用抑湍器能延长开始响应时间,提高平均停留时间和活塞流体积.抑湍器和垱坝组合控流效果良好,且结构简单.由抑湍器、垱坝和挡渣堰组成的控流装置使中间包流场更加合理,优化后的中间包平均停留时间由原先的188 s提高到218 s,活塞流体积分数由3.50%提高到15.41%,死区体积分数由41.57%降低到32.15%.     

四流矩形中间包冲击碗应用水模实验研究

通过四流矩形中间包水模实验,研究了不同结构的冲击碗与不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响,并比较了有无冲击碗对中间包流动特性的影响。合理使用适当结构的冲击碗能大大延长近中心流的响应时间,改善各流的流动特性的差异,提高平均停留时间和平均活塞区体积。冲击碗与单坝组合控流效果较好,而冲击碗与单墙单坝组合控流效果较差。提出了针对四流矩形中间包控流装置的优化设计方案。     

三流Τ型中间包内控流装置优化的物理模拟

通过三流T型连铸中间包物理模拟实验,研究了直挡墙、V型挡墙及其与抑湍器组合控流装置对中间包流动特性的影响。结果表明,直挡墙控流装置的控流效果优于无控流装置的中间包,但不如设计合理的V型挡墙控流装置;V型挡墙与挡坝组合控流装置（方案Ⅴ）的控流效果较好,在其基础上加入抑湍器后控流效果并不理想。因此,提出了针对三流T型中间包控流装置的优化设计方案。     

六流方坯连铸中间包结构优化水模实验

 通过六流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。采用笔者提出的多流中间包流动特性分析模型及各流流动特性一致性的分析方法进行了定量描述。结果表明,带横墙和不带横墙的“V”型挡墙均能明显改善各流流动特性的一致性,与不带横墙的“V”型挡墙组合挡坝的数量、高度均对流动特性有影响,在较优的“V”型挡墙与挡坝组合控流装置基础上加入抑湍器后控流效果更佳。通过实验研究,提出了优化方案。     

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.     

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...     

80 t两流板坯连铸中间包挡墙结构优化研究

根据国内某钢厂两流板坯连铸80 t中间包现场工艺及结构,在分析了其控流装置下的中包流场的基础上,研究了双层湍流抑制器下,挡墙位置和高度对中间包内流体流动特性的影响.结果表明:双层湍流抑制器下,挡坝距长水口2 000 mm,高400 mm时中包流场最合理,且抑湍器和坝组合控流装置结构简单,避免了钢水对堰等其他中包控流装置冲刷而污染钢水影响铸坯洁净度.对比优化前后的包内流体流动特性,平均停留时间由292 s提高到380 s,死区比例由37.3％降低至18.5％,活塞区与死区比值由0.35增大至0.65,有利于钢液温度和成分的均匀,增大了夹杂物上浮去除的几率,有助于提高铸坯洁净度.     

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。     

八流方坯连铸中间包控流装置优化的水模研究

通过八流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。研究表明:对比原挡墙,中间包的控流装置改为新挡渣墙后,表征中间包流动特性的流动特性因素有了明显的改善。在新挡墙的基础上,对稳流器和挡坝等控流装置关于控流效果的影响进行了实验研究,发现每个方案中的一个或者多个控流参数有利于进一步改善中间包的控流效果。通过对比和分析这几种控流方案对改善中间包内流体流动特性的效果,确定了最优方案。     

五流大方坯连铸中间包的水模型实验研究

通过水模型实验对苏钢五流大方坯连铸中间包现状进行了流体流动的模拟研究,发现了存在问题并提出改进方案。结果表明：五流中间包通过设置合理的控流装置（坝/墙）后,中间包内钢水的最小停留时间大大增加,峰值浓度时间和平均停留时间均增大,死区体积分率下降明显。     

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。     

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。     

几种中间包控流装置的作用及比较

 中间包内设置控流装置对钢水流动行为和夹杂物去除影响显著。采用物理模拟的方法,系统研究和比较了常规双挡墙、湍流控制器、导流挡板和透气砖吹氩对中间包流体流动特征的影响。结果表明,湍流控制器可起到减小钢水喷溅、防止二次氧化和改善流体运动路线的作用,并减少短路流的发生。导流挡板与双挡墙比较,最短停留时间变化不大,但死区体积更小。与双挡墙相比,透气砖吹氩的最短停留时间提高不多,但峰值时间增加明显,死区体积大大降低。     

Flow Control in Six-Strand Billet Continuous Casting Tundish With Different Configurations

A 1∶2.5 scale tundish model was set up in laboratory for a six-strand billet continuous casting tundish with different configurations to investigate fluid flow characteristics under different operational conditions by measuring residence time distribution curves.It was found that minimum residence time,maximum concentration time and average residence time of the three strands on the same side of the tundish with the former configuration under normal operation,that is,six strands were open,were small and non-uniform and the tundish had large dead volume fraction.Vortexes easily formed on the liquid surface in the pouring zone of the tundish.The fluid flow characteristics in the tundish with the optimal turbulence inhibitor and baffles were improved and became less non-uniform among the strands.Vortexes were not found on the pouring zone surface in the optimal tundish.For non-normal operation,that is,one strand was close,it was important to choose which strand to be closed for maintaining flow characteristics of the rest two strands.It was found from this investigation that fluid flow characteristics in the optimal configuration tundish with closing strand 2 were better than those with closing strand 3 on the same side.     

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.      

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%。     

连铸中间包湍流控制器水模实验研究

通过水模实验，研究了湍流控制器对连铸中间包流体流动的影响。合理结构的湍流控制器能够改善中间包流体流动特性，最小停留时间增加，活塞流体积提高，死区体积下降。实验观察发现，中间包采用湍流控制器后，在两块上渣堰之间的液面流动平稳，可以减少卷渣现象。     

Water Modelling Experiments of Argon Bubbling Curtain in a Slab Continuous Casting Tundish

Fluid flow characteristics in a two‐strand slab tundish with Ar bubbling curtain were studied in water modelling experiments. It was found that the Ar bubbling curtain can greatly improve the flow characteristics in the tundish with a weir, a dam and a turbulence inhibitor. It dramatically increased the peak concentration time and plug volume and greatly decreased the dead volume, but hardly influenced the minimum residence time. Therefore, the fluid flow characteristics in a tundish with Ar bubbling curtain were favourable to the flotation and separation of inclusions from molten steel. The flow characteristics with low gas flow rate and short distance of the Ar bubbling curtain from the tundish outlet were better than those with high gas flow rate and large distance of the curtain from the outlet.