薄板坯连铸中间包控流装置的数理模拟

采用水力学数理模拟的方法,研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对马钢薄板坯连铸中间 包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时,存在明显的短路流及较大死区;西马克公司提供的控 流装置其平均停留时间小,死区较大,实验效果并非最佳;改进后的优化方案使中间包内示踪剂开始响应时间 为无控流装置下的2倍多,平均停留时间由264.0s 增加到301.4 s,死区由无控流装置的25.54%降低到 15.39%,中间包的冶金性能有了明显改进。     

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。     

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。     

非对称五流圆坯连铸中间包水模实验研究

采用水模实验研究了控流装置对非对称五流圆坯连铸中间包内流场的影响.通过测定模型中间包内各水口的RTD曲线,计算了中间包流场的平均停留时间及死区、活塞区和混合区的体积.提出了控流装置的开孔位置、大小、角度和布置方式对多流连铸中间包流动特性的影响规律.提出了能够合理分配钢水和有效减小死区的控流装置结构.     

八流小方坯连铸中间包的数值模拟

针对八流小方坯连铸T形中间包,利用钢水流动、传热、传质的三维数学模型对其控流方案进行优化设计,对比分析不同控制装置下的钢水流场、温度场和停留时间分布(RTD)特征。研究结果表明:无控流装置时,中间包内存在短路流,死区较大,流动很不均衡,近流与远流的钢水停留时间和温度都相差较大;现用控流方案消除了短路流,减小了死区,但流动均衡性基本没有得到改善;优化方案比现用方案有了进一步的改善,各流停留时间相近,温差大幅减小,流动均衡性大大改善。     

唐钢中薄板坯连铸中间包流场数值模拟

应用数值模拟软件对不同控流装置的中间包内钢液流场进行了数值模拟计算,对钢液流动特性进行了分析研究,并在此基础上对唐钢中薄板坯连铸中间包的控流装置进行了优化设计.     

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.     

八流T形连铸中间包钢水停留时间分布特征研究

基于相似原理,建立了八流连铸中间包的1∶2物理模型,通过水模实验测定了1#～4#控流方案下中间包内的停留时间分布(Residence time distribution,简称RTD).通过推导提出了多流连铸中间包的RTD曲线分析方法,并以此分析了中间包内的流体平均停留时间、流动模式和各流流动一致性,进而对控流装置进行优化选择.研究结果表明,3#控流方案能较好地改善中间包内的流动特征.     

单流厚板坯连铸中间包结构优化

针对鞍钢一炼钢的厚板坯连铸中间包,采用冷态物理模拟方法,对中间包的控流装置进行了优化,对实际中间包钢水流动建立了数学模型,得到中间包优化前后钢液流动的速度场。实验结果表明,原结构的中间包的控流装置和布置位置不合理。中间包采用湍流控制器和结构优化后,提高了钢水在中间包的停留时间,死区体积明显下降。实际应用的结果表明,中间包结构优化后,中间包钢液、第1和第3块铸坯试样中的平均夹杂物面积比明显下降。     

控流装置对板坯中间包流场优化的影响

根据相似原理,用1:3水模型研究了230 mm×130 mm板坯连铸用60 t中间包内钢水的流动特征,通过测定模型中间包内停留时间分布曲线,计算其平均停留时间及死区,活塞区和混合区的体积。结果表明,采用下挡墙开孔能有效地改善中间包内流场,得出优化后合适的钢包控流装置组合为开孔下挡墙+湍流控制器,下挡墙高133 mm,距离冲击区765 mm。优化后的中间包比原中间包平均停留时间增加了24 s,死区体积由原来的14.8%下降至6.7%。     

大方坯中间包控流装置及冶金效果的研究

以某炼钢厂五流大方坯连铸中间包为研究对象,采用数值模拟方法,研究不同控流装置及操作参数下的中间包内钢液流动特性。研究结果表明,设计结构合理的湍流器、挡墙和挡坝组合的中间包结构,对钢液流动状态具有重要影响,可延长中间包内钢液停留时间,达到去除夹杂物和均匀各流钢水温度的冶金效果。优化后的中间包结构能够更好地满足高品质特钢质量的要求。     

单流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究

针对单流中间包连铸过程中流动状态不佳、钢液夹杂物含量较高等问题,提出了中间包控流装置的优化方案,采用数值模拟和水模试验研究了不同控流装置情况下中间包钢液流动行为及平均停留时间分布等特征。结果表明,最佳控流装置参数：堰距长水口距离1 090 mm,堰高度180 mm,坝堰间距260 mm,高坝高度340 mm时中间包钢液流场优化及夹杂物去除效果最佳。对比原方案中间包,优化后中间包钢液平均停留时间和活塞区均有所增加,死区降低7.14%;夹杂物平均去除率达到68.7%,较原方案平均去除率提高6.6%。     

多流中间包内钢液流动规律模拟研究

针对攀钢六流大方坯连铸中间包,采用等温和非等温物理模拟的研究方法,研究了钢水在中间包内的流动规律。实验结果表明自然对流对钢液的流动模式具有重要的影响,因此,对于体积大、流间距长的中间包必须采用非等温的模拟研究方法。实验还证明了在非等温情况下中间包内加控流装置的必要性。     

三流非对称连铸18 t中间包流场的物理和数学模拟

以西宁特钢三流非对称250 mm×280 mm方坯连铸18 t中间包为研究原型,应用1:2.2比例水模型试验和数学模拟相结合的方法研究3种控流装置对中间包流场的影响,得出一种优化的新型挡墙结构。结果表明,原型中间包3个水口间的平均停留时间和滞止时间相差较大,对各注流之间的均匀控制带来不利影响;使用新型的U形挡墙后,中间包内死区比例降低了36.67%,3个水口的平均停留时间标准差减小,有利于各流之间的均匀化控制。     

薄板坯连铸中间包吹氩行为的物理模拟

中间包吹氩是适应洁净钢冶炼的新技术、新方法。依据相似原理,在实验室建立了一定相似比的薄板坯连铸中间包物理模型。比较了传统堰坝组合,吹氩气幕挡墙分别代替堰、坝对中间包流体流动特征的影响,并尝试在中间包内采用双气幕挡墙的控流方式。结果表明,气幕挡墙分别代替堰、坝,中间包停留时间和死区体积与堰 坝组合十分相近;双气幕挡墙代替堰 坝组合,除死区体积较大外,停留时间接近堰 坝组合。上述结论为气幕挡墙技术的进一步应用提供了参考依据。     

板坯连铸中间包内控流装置优化的物理和数值模拟

为优化连铸中间包内钢液的流动形态以有效去除非金属夹杂物,提出了一种带有不同孔径的多孔控流器。以某钢厂70 t两流板坯连铸中间包为原型,搭建1∶4的水力学模型测量RTD曲线,建立三维数值模型分析流场,研究了拉速和控流器安装位置对中间包钢液流动特性的影响,得到最佳控流装置组合。结果表明：安装控流器的中间包内钢液流动状态得到改善,运动轨迹得以延长,钢液平均停留时间增大,死区体积分数减小。当控流器与挡墙间距为150 mm时,安装孔长径比S_f=4的控流器效果较佳。拉速分别为1.0、1.2、1.4 m/min时,死区体积分数分别减小了17.42%、15.55%、28.72%,峰值时间分别延长了75、41、56 s,平均停留时间分别延长了78、87、126 s。     

小方坯五流对称中间包流场优化与应用

针对铸坯中非金属夹杂物超标的问题,以某钢厂五流对称150 mm×150 mm方坯连铸中间包为研究原型,采用数值模拟的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,并得到最优的挡墙结构。结果表明,原型中间包存在停留时间短,死区比例大,持续流动的钢液对中间包包壁冲刷侵蚀的问题;采用优化后的U型挡墙后,停留时间延长了257.11s,死区比例减小27.31%,且各水口均匀性明显改善。现场试验发现:中间包优化后T[O]含量降低45.81%,大颗粒夹杂物含量明显降低。     

对称四流中间包结构优化

以淮钢连铸中间包为研究对象,通过建立中间包水模型,对对称四流中间包的流体流动特性进行研究。结果表明:原中间包同一侧的两流之间的流体流动特性存在很大差异,与外侧流相比,内侧流的平均停留时间小,死区体积大。四流一致性差导致中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效上浮去除,不能很好地满足高质量特钢生产的要求。加装优化后的挡墙、湍流器等中间包控流装置,四流的停留时间分布趋于一致,滞止时间、平均停留时间延长,死区体积减小。     

非对称控流结构中间包流场一致性的物理模拟

国内某钢厂使用的两流板坯连铸中间包因受固定位置排渣口的限制,包内控流装置采用左右不对称布置。生产实践发现,排渣口侧的水口对应铸坯大型夹杂物含量高、热轧卷探伤合格率低,疑与中间包流场的一致性有关。为此,采用1∶3.5的水模型对中间包流场进行了模拟研究,并基于流体动力学原理对其控流效果进行了优化。结果表明,原型中间包两个水口的滞止时间差高达36 s,钢液在排渣口侧的1号水口形成短路流,因而导致两流铸坯洁净度的差异。经水模优化后,方案F1下两流平均停留时间标准差和滞止时间标准差分别可降到0.12和0.35 s,明显改善了中间包内两流浇铸流动特性的一致性,且死区比例较原型降低8.87%、平均停留时间延长了30 s。     

连铸中间包不同控流装置使用效果比较的模拟研究

采用水力学数学模拟的方法,研究了3号多孔挡墙和U挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响。水力学模拟依据相似原理,用"刺激—响应"实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到两种挡墙对中间包流体流动的影响。然后用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性。研究结果表明:3号多孔挡墙可以延长1号、2号水口响应时间及平均停留时间,缩短了3号水口响应时间及平均停留时间,控制各流流动趋于一致。中间包内流体流动特性得到明显改善。使用U挡墙后,钢液的平均停留时间Ta有了大幅增加,但各水口的初次响应时间差距较大,各流的流动特征一致性较差。因而,3号多孔挡墙控流效果优于U挡墙。