流动控制结晶器内钢液运动的规律

在连铸实验装置上 ,以低熔点Pb Sn Bi合金和硅油分别模拟钢液和保护渣 ,对流动控制结晶器内钢液流动规律进行了实验研究。结果表明 ,流动控制结晶器能够控制弯月面的波动和水口区域的流动状态 ,对改善连铸坯表面及内部质量具有良好的作用。     

连铸结晶器中钢液流动与传热数学描述的发展

用数值模拟的方法对连铸结晶器内钢液的流动和传热过程进行研究，是近年来该学科发展的前沿领域，其目的是掌握结晶器内钢液流动的特点和凝固壳分布情况，为生产过程控制、结晶器设计提供可靠的理论依据。在结晶器三维流场数值模拟走向成熟的同时，对传热过程的数值计算仍然是该领域的难点和重点。     

磁感应强度对高速连铸流动控制结晶器内金属液流动的影响

流动控制结晶器(FC-Mold)是高速连铸的重要设备,模拟了流动控制结晶器内金属液的流动情况,研究磁感应强度对结晶器内金属液流动的影响。实验结果表明:静磁场不仅具有制动钢液流的作用,还具有阻碍金属液运动,改变流动方向的作用。高速连铸采用FC-Mold,能够改善结晶器内金属液流动;磁感应强度增大,自由液面的流动得到改善,液面波动受到抑制,下环流的冲击强度减小。     

水口吹氩工艺条件下连铸结晶器内钢液流动行为的模拟和优化

采用冷态物理模拟方法研究了在吹氩工艺条件下板坯连铸结晶器内钢液的流动行为,考察了水口吹气量、水口插入深度和拉速等参数对连铸结晶器内钢液流动行为的影响,并在此基础上进行了优化设计.实验结果表明:在本实验条件下,当拉速大于0.8m/min时,水口吹气量可选择为4～6 L/min,水口插入深度可选择为180～200 mm.     

板坯结晶器钢液流动电磁控制技术

板坯结晶器内钢液流动会影响铸坯的质量,控制和优化结晶器内钢液流动对于提高铸坯质量具有重要意义.电磁控制技术已经成为控制和优化结晶器内钢液流动的重要技术.论述了结晶器内钢液流动对铸坯质量的影响,并介绍了结晶器内钢液流动的电磁场控制技术和特点,以及在钢厂的应用.     

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液流动进行了数值模拟.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的影响.计算结果与水模实验结果吻合较好.     

连铸结晶器内钢液涡流现象的大涡模拟及控制

采用大涡模拟方法对结晶器内钢液涡流现象进行模拟,研究了水口插入深度、出流角度等与“湍动涡”在液面停留时间的关系,分析了“湍动涡”和“偏流涡”的形成机理。提出了消除“湍动涡”的平板式涡阻止器结构,对涡阻止器作用下“湍动涡”和“偏流涡”的运动规律进行模拟。数值模拟结果表明：“湍动涡”是由于流体本身的脉动所形成的,随着水口出流角度的增大及水口插入深度的增加,“湍动涡”在液面的停留时间延长;“偏流涡”是由于水口不对中导致的液面的不对称流动以及流体本身的脉动综合作用形成的。平板式涡阻止器能有效消除“湍动涡”,并对“偏流涡”有一定的减弱作用。     

薄板坯连铸结晶器内钢液流场电磁制动的模拟研究

采用模型实验结合数值模拟的方法分析了薄板坯连结晶器的电磁制动过程，在模型实验中，测量了磁感应强度和工质锡液速度场，在数学模型中，使用低Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数湍流模型封闭动量方程，结果表明，电磁制动能够有效地控制结晶器内流场，随着磁感应强度的增加，射流强度逐渐减弱直至在中途被堵截转向，同时，包括液面在内的整个结晶器内流场速度逐渐降低，在采用带形磁场制动的情况下，结晶器内液态金属的感应呈现为大范围的涡流分     

方坯结晶器内钢液凝固及电磁制动的数值模拟

利用电磁流体力学（MHD）的基本理论及Bennon的连续介质模型,给出了方坯结晶器内钢液凝固及电磁制动的三维数学模型、磁场、流场和温度场的数值模拟表明,与钢液流场速度方向相反的电磁力是电磁制动的 直接原因;感生电流主要是集中在钢液入口处及其附近区域;电磁力能有效地改变方坯结晶器内的流场和温度场的分布,造成制动区域的下部呈现活塞流状态,降低了结晶器内高温钢液区域的温度梯度,提高了弯月面附近特别是上角部区域钢液的温度,减薄了上部凝固壳厚度。     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

圆坯连铸结晶器钢液流场研究

应用ANSYS有限元软件,对圆坯连铸结晶器(断面尺寸为φ450mm)中钢液的紊流流动特点,模拟计算不同工艺参数条件下的流场,并用水模试验结果进行了验证.从流场的数值模拟计算结果还可以判定:圆坯连铸采用直孔形水口时必须要用外力来改善结晶器内流体的流动.     

板坯连铸结晶器内非对称流动对渣钢界面的影响

结晶器渣钢界面的控制是板坯连铸操作中的重要环节。为研究渣钢界面的流体动力学行为,建立了“空气保护渣钢液”三相流模型,运用雷诺应力模型和非均相混合模型对结晶器三相流场进行模拟研究,采用等体积分数法确定渣钢界面的形状及位置。浸入式水口对中不良时会导致结晶器内产生非对称流场,研究发现该流场的渣钢界面波动比相同操作参数下对称流场的界面波动要剧烈得多,且非对称流场的渣钢界面会有偏流甚至旋涡出现,对结晶器操作危害很大。     

软接触结晶器内电磁场分布的数值模拟研究

采用互感耦合模型计算了软接触结晶器内的电磁场分布，讨论了结晶器开缝数，电源频率，功率以及感应线圈与结昌器相对位置对磁场分布的影响，结果表明：增加开缝数提高了结晶器透磁性，增大了磁感应强度，磁感应强度随电源频率的增加而减小，随功率加而增大，磁感应强度的最大值在轴线上随感应线圈位置上升而增大且位置上移，在结晶器附随感一圈与结晶器之间的模向距离增大而减小。计算结果与试验结果基本吻合，因此该模型可以用来模拟接触结晶器内的电磁场分布情况。     

宽厚板连铸结晶器内钢液流动传热行为模拟

采用数值模拟的方法对天钢4号板坯连铸结晶器内钢液流场、温度场进行了研究,通过研究得到了在现有工艺操作条件下结晶器内钢液的流动特征及温度分布情况,同时确定出它们对铸坯质量的影响,为进一步优化工艺操作参数提供了依据。     

电磁连铸复合结晶器内钢液流场的数值模拟

采用数值模拟方法分析了电磁连铸复合式结晶器内的流场。对静磁场磁感应强度不同时组合磁场下的流场进行了比较,在此基础上,分析了电磁连铸复合式结晶器的工作原理。分析结果表明：电磁连铸复合式结晶器不仅具有电磁制动和软接触两种功能,而且能够控制弯月面区域的速率,使其保持在合适的范围内,从而有效地防止了电磁制动结晶器在需要较大制动强度时对弯月面制动过死及软接触结晶器弯月面波动剧易引起卷渣的弊端。     

内冷却器对方坯连铸结晶器内钢水流动影响的数值模拟

采用CFD软件Fluent对0．2％碳钢165mm方坯连铸结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下钢水流动状况进行数值模拟并考察结晶器内冷却器的作用。结果表明内冷却器可以明显的减缓钢液的波动状况,降低钢液的流动速度。而使钢液的流动变得均匀。     

高频电磁场作用下矩形软接触结晶器内金属液面行为的实验研究

利用Sn-Pb—Bi合金研究了高频磁场作用下262 mm×84 mm矩形软接触结晶器内的金属液面行为．结果表明, 金属液面的形状在软接触结晶器的切缝、分瓣体、角部以及宽面和窄面等处存在明显的不均匀性;在角部和切缝处金属液面凸起较大．通过减少角部切缝、周向上不均匀布置切缝的措施,可以改善金属液面变化的不均匀性．当金属初始液位处于线圈高度的中心偏上位置时,高频磁场作用下的金属液面凸起较高,三相点下移较深,且弯月面变形越平直．将液面控制在位于线圈中心偏上位置附近,可达到节约电能和提高铸坯表面质量的目的．实验结果还表明,增加电源功率可显著提高金属液面的高度,弯月面凸起增强, 但功率过高时,金属液面波动加剧．不同材质和结构的结晶器对应不同的最佳功率范围．     

中间切缝圆坯连铸结晶器内弯月面行为的试验研究

采用Sn-Pb-Bi低熔点合金模拟钢液对高频电磁场作用下中间切缝圆坯连铸结晶器内的弯月面行为进行研究,从弯月面形状、高度和三相点位置等方面入手分析,讨论了电源功率、感应线圈位置和磁场频率对弯月面行为的影响,并以钢液为试验材料进行模型试验,验证了采用Sn-Pb-Bi低熔点合金进行研究的可靠性。结果表明,电功率对弯月面行为影响较明显;感应线圈的最佳安装位置位于结晶器切缝区域中心;在20～30kHz范围内增加磁场频率可以有效提高弯月面高度,但当磁场频率超过30kHz后,弯月面高度增加幅度不明显;在相似的试验条件下,钢液弯月面轮廓线接近于合金熔液的弯月面,这表明采用Sn-Pb-Bi低熔点合金熔液可以准确地模拟钢液的弯月面行为。     

流动控制结晶器内钢液流场特性的实验研究(Ⅰ)

以Pb－Sn－Bi低熔点合金和硅油分别模拟用液和保护渣．采用热模拟实验方法在自行设计的连铸实验机上,对双条形恒稳磁场条件下板坯连铸结晶器（FC．Mold）内二维流场的特性进行了热模拟实验研究。结果表明：FC．Mold不仅能够十分有效地稳定液面和抑制水口的出流速度,而且能够促进上部回流区加速流动。因此,FC．Mold可以用来控制和改善结晶器内流场的形态。