基于有限元法的中间包流场的数学模拟

通过建立中间包内钢液流动的有限元模型,分析了有限元法在模拟中间包流场方面的应用.比较了有、无流动控制装置时中间包内钢液的流动特征,所得结果对实际生产具有指导意义.     

中间包中钢液流动状况在ANSYS中模拟仿真

通过ANSYS建立中间包内钢液流动的有限元模型,分析了有限元法在模拟中间包流场方面的应用。比较了有、无流动控制装置时中间包内钢液的流动特征,所得结果对实际生产具有指导意义。     

五流非对称结构中间包流动及传热特征数值模拟

为优化某钢厂非对称结构中间包内流体流动、均匀各流钢液温度、延长近水口平均停留时间,以达到提高铸坯质量的目的,对工厂原方案及两个优化方案进行流场、温度场及停留时间的数值模拟计算.结果表明无控流装置的原中间包流动及温度场分布不合理,优化方案有了明显的改善,并确定了最佳方案.     

四流T型连铸中间包流场优化研究

以国内某厂所用中间包为研究对象,为了提高夹杂物在中间包内的上浮去除效果,改善原型中间包的流场特性,采用物理模拟和数值模拟的手段对中间包内不同挡墙结构下包内流场和温度场进行模拟研究。结果表明:原型中间包采用的坝对钢液上扬作用不理想,造成包内各流之间差异性大,包内平均死区比例达46. 15%,包内温度分布不均匀,对产品质量影响较大。改进后的挡墙可以明显提高各流之间的一致性,死区比例降低为20. 05%,对包内温度分布也有明显改善。     

通道式感应加热中间包的数值模拟

通道式感应加热中间包为精确控制结晶器内钢液的过热度提供了可能,有必要使用ANSYS和CFX软件计算通道式感应加热中间包电磁场、流场及温度场分布来揭示中间包内电磁冶金过程。计算结果表明:通道内的感生电流密度大于注入室和分配室内的感生电流密度;在中间包通道内磁场和电磁力的不均匀分布促使钢液旋转流动,且在通道内钢液出现双漩涡现象;但是感应加热中间包内钢液温度均匀,其中间包水口截面最高温度与最低温度仅差1 K;无感应加热装中间包进出口温降可达到7 K,采用感应加热技术能够使中间包温降得到补偿。     

首钢小方坯连铸机中间包数值模拟分析

针对首钢160 mm×160 mm方坯连铸机14.5 t中间包建立数学模型,采用流体力学计算软件Fluent对4流异型中间包内钢液流动和温度进行了数值计算,得出中间包钢液流动的速度场、温度场和停留时间分布曲线。计算结果表明,各流最大温度差为8 K,应避免低过热度浇铸;1流死区体积分率为20%略大于其余各流(10%～20%)外,中间包钢水流动参数可以满足生产的需要。     

单流板坯连铸中间包内钢液流动特性研究

以八钢30t单流板坯连铸中间包为研究对象,采用物理和数学模拟方法,研究了中间包内钢液停留时间分布,分析了呈双峰形状的停留时间分布曲线反映的钢液流动模式,并采用新的方法计算了包含短路流的钢液流动模式的特征参数,进一步阐述了中间包内钢液流动特性。得出结论:(1)中间包内钢液流动的停留时间分布曲线呈现双峰形状,主要原因是中间包内钢液存在一定程度的短路流(2)中间包底面宽长比是控制中间包内钢液短路流的最主要因素,当中间包底面宽长比为0.30时,中间包内钢液短路流完全消失。     

六流中间包控流装置优化及内衬冲蚀分析

以国内某企业六流中间包为研究对象,利用数值模拟与物理模拟相结合的方法,对中间包内温度场、流场及中间包内衬的冲蚀效果进行系统的分析。计算结果表明,改变中间包内的控流装置可以有效改善钢液的流动情况,使中间包内各个出口的温度差减小,延长钢液在中间包内的停留时间,降低钢液对中间包内衬的冲蚀强度,延长中间包使用寿命。     

中间包连浇过程非稳态流场与温度场的数值模拟研究

通过计算得出在浇注过程中连铸中间包包壁瞬态热量损失作为边界条件的基础上,建立了连铸中间包内钢液流动与传热耦合数学模型,对连浇过程中中间包内非稳态的温度场和流场进行了数值模拟,考察了中间包连浇5个包次过程中钢液热量损失、温度分布以及流场情况,为现场操作和工艺优化提供依据和指导。     

异钢种连浇过程中钢液流动与混合的数值模拟

研究了换钢种操作时，中间包及结晶器内钢液非稳态湍流流动及混合的计算过程。使用CFX5．6商业软件建立三维模型模拟了中间包及结晶器内钢液的流动和混合过程；绘制了中间包及结晶器出口处浓度分布曲线和中间包内钢液停留时间分布曲线（RTD）；确定了包内各区域的体积分数；并分析了不同中间包构形对钢液在包内的混合与流动的影响。它对研究异钢种连浇的混合过程具有一定的指导意义。     

Magnetohydrodynamic flows and heat transfer in a twin-channel induction heating tundish

Induction heating (IH) electromagnetic field has a significant positive effect on the uniform temperature distribution in tundishes and decreases molten steel superheat to improve the quality of billets in continuous casting. To achieve the effect of electromagnetic force and Joule heating for molten steel in a channel-type IH tundish, a magnetohydrodynamic model is developed and validated by industrial experiment data. The molten steel in the tundish channel has a rotating velocity under the off-centre electromagnetic force. Its flow pattern consists of two contra-rotating vortices close to the outlet zone of the channels. The upper and lower vortices in the tundish channel change with time. The temperature distribution in the cross-sections is almost stable, and the maximum temperature increases by 30.1°C. Molten steel runs upward after flowing past the tundish channel, whose density decreases because of IH. The upward motion changes when the electromagnetic force acts on the molten steel. Results reveal that electromagnetic force has a significant effect on the flow of molten steel in the tundish, and that flow pattern varies in the tundish with or without electromagnetic force under Joule heating.     

小方坯连铸中间包流场温度场的数值模拟研究

采用湍流理论,建立中间包温度场的数学模型,计算获得了昆钢7^#小方坯连铸中间包耦合的流场及温度场,并研究了中间包在设置挡墙前后钢液流动及传热行为的变化。流场计算表明,使用合适的挡墙,钢液在中间包的停留时间变长,各水口处钢液的流动模式趋于一致;温度计算表明,设置挡墙后,各流钢液温度差异明显缩小。     

加热功率对感应加热中间包影响的数值模拟

通道式感应加热是实现中间包低过热度浇铸有效方法之一,针对国内某钢厂单流通道式感应加热中间包,建立三维非稳态数学模型,研究通道加热功率对中间包内流场、温度场及夹杂物去除的影响规律。结果表明, 当中间包未受感应加热或加热功率超过800 kW时,钢水流动特性均较差;当通道加热功率为300、600或700 kW时,钢液流动特性良好。当中间包无感应加热时,浇铸区出现明显的温度分层现象;当加热功率为500~700 kW时,浇铸区温度分布均匀且基本消除了其右上方及右下方区域的温度分层。当加热功率在400~700 kW时,夹杂物去除率呈上升趋势;但当加热功率超过700 kW后,夹杂物去除效果变差,700 kW为最佳去夹杂加热功率。     

基于温度场的17 t双流中间包控流装置优化模拟

中间包控流装置影响包内钢液的流动状态以及钢液温度的均匀程度,这决定了钢液是否能够高质量的稳定浇铸。以钢厂17t双流中间包为原型,按与实际中间包1:2比例建立模型。通过正交水模拟实验以及对温度场的数值模拟,得出在考虑温度的条件下最优化的中间包控流装置组合为:堰距包底距离260 mm、坝高360 mm、堰与水口间距离580 mm、坝与水口间距离1170 mm。     

中间包等离子加热工业试验

控制中间包内钢水温度变化是提高生产率和产品质量的有效方法之一。中间包等离子加热能够弥补浇注过程中钢水温降,稳定钢水温度,提高铸坯质量。对某厂中间包等离子加热进行工业试验研究。采用三中空石墨电极等离子加热装置对中间包内钢水进行加热。通过两组中间包等离子加热试验,探究等离子加热对中间包内钢液温度变化和钢液成分及夹杂物特征的影响。结果表明,等离子加热中间包内钢水升温效果明显,升温速率可实现0.8 ℃/min,同时也能够使钢水温度保持稳定;等离子加热后中间包内钢水全氧含量下降,氮含量基本不变,碳含量略有升高;加热后钢液中夹杂物的数密度明显降低,分别下降了7.43%和19.68%。中间包等离子加热可稳定中间包内钢液过热度,促进了氧化物夹杂的上浮去除,提高了铸坯质量。     

气幕挡墙对中间包内钢液流场影响的数值模拟

根据实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉-欧拉两流体模型,用数值模拟法模拟计算了中间包底吹对钢液流动的影响.结果表明,底吹改变了中间包内钢液的流动状态,在气幕挡墙的两侧分别形成了方向相反的回流区.底吹气体流量对钢液流动状态、气泡分布影响显著,底吹气体流量太大或太小都不利于改善钢液的流动状态.     

中间包钢水温度控制研究及优化

为了提高中间包温度合格率,减少连铸机拉速波动,根据首秦现有工装设备条件,分析了中间包温度合格率较低的原因,研究了精炼周期、浇铸断面、工艺路线以及钢包状况对钢水温降的影响,同时总结出连铸中间包烘烤、开浇钢水温度变化以及浇钢过程钢水温度变化规律。通过提高优质钢包的周转数量、规范操作并精确控制精炼吊包温度、保持连铸中间包钢水温降稳定,使钢水中间包温度合格率达到92%以上,铸坯内部质量也得到一定改善。     

特殊钢大方坯连铸中间包各流冶金效果一致性研究

摘要：多流中间包各流钢水流动与温度状态差异是造成高端特殊钢连铸坯质量一致性差的重要原因之一。针对国内某钢厂特殊钢大方坯连铸用4流T型中间包边部流和中部流实测温差较大问题（4~7℃）,基于实际工况特点,进行了中间包冶金行为的热流体动力学数值模拟研究,揭示了原型中间包边流水口响应慢及各流一致性差的原因;提出一种控制钢水流动和流间温差的内腔结构改进措施,可使包内钢液温度均匀性得到明显改善。其中,理论最小流间温差可降低到1℃以内,实测流间温差在0~3℃之间,较原型大大减小。同时指出,基于热流体动力学数值模拟优化中间包结构、提升多流中间包全铸流冶金效果一致性在特殊钢长材生产中具有重要意义。     

提高中间包钢水温度合格率的措施

针对韶钢第三炼钢厂钢水中间包温度波动大、中间包温度合格率偏低等的情况,在钢包精炼、连铸、生产组织等影响温度的各个控制环节进行了优化,钢水中间包温度控制合格率由80%左右提高到95%以上.     

ASF方坯八流中间包内钢液流场的模拟研究

以某钢厂的八流连铸中间包为研究对象,采用数值模拟方法对不同控流结构中间包内钢液流场进行了研究,并通过水模型实验和工业生产进行验证。模拟结果表明:ASF中间包内的挡墙和湍流器能够明显改善钢液的流动状态和温度分布,加上双坝后效果更佳,钢液的流动存在4个环流区,不仅增加了钢液的混合程度,而且中间包内钢液的温度分布更均匀且低温区较少。水模试验表明在空包中加入湍流器和挡墙能明显改善各流流动特性的一致性,且在其基础上加入双坝能进一步改善钢液的流动特性,与数值模拟结果一致,此外,工业生产也完全达到预期效果。