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...     

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。     

中间包湍流控制器结构优化的水力学模拟

通过水力学模拟实验,研究了湍流控制器结构对中问包内流体流动特性的影响.结果表明:湍流控制器的结构埘巾间包流体流动特性有较大的影响.湍流控制器内腔形状为槽形,顶缘长度为30mm且其底部形状为平底时,流体在中间包内的斤始响应和平均停留时间最长,死区体积分数最小,活塞流与死区体积的比值最大,而且最有利于中问包内的夹杂物上浮去除.同时,相对于湍流控制器的内腔形状和底部形状,其顶缘长度对中间包内的流场影响最大.     

湍流控制器结构对中包流场影响的数模研究

根据某厂连铸中间包结构和操作工艺参数,选择LAM和Bremhorst修正的低雷诺数κ-ε湍流模型,建立了描述钢液流动的数学模型,用PHOENICS软件进行了模拟计算,讨论了湍流控制器结构对中间包流场的影响,指出湍流控制器的结构对中间包内流场的影响较大,其中环形带顶缘的湍流控制器最有利于中间包内钢液流动特性的改善,环形部分的曲率半径影响钢液的流动情况。     

两流非对称中间包流场准对称化的数学物理模拟

通过水模型实验和数值模拟,研究了不同湍流控制器下两流非对称中间包内流体流动特性。数值模拟结果表明：湍流控制器几何结构对两流非对称中间包流体流动特性有明显影响。圆形湍流控制器内流场涡心靠近底部,出口处流体流速垂直向上;中间包流场涡心靠近长水口,涡心高度与挡墙高度基本同高,中间包表面波动大,容易发生卷渣现象。不对称长方形湍流控制器底部为不对称波浪形,流场涡心靠近出口,流体以一定角度从湍流控制器出口流出;其右侧出口面积大于左侧,水口右侧流体流量大于左侧;由于增大了出口面积,出口处流体速度减小,中间包表面平稳。水模型结果表明采用不对称湍流控制器中间包两流之间的平均停留时间差比圆形湍流控制器中间包减少1/4,算术平均值增加5.3%,说明非对称湍流控制器增强了中间包去除夹杂物能力且能有效缩小两流之间流体流动的差异。     

板坯连铸中间包结构的优化

对鞍钢三炼钢板坯连铸中间包结构进行了优化研究,发现原中间包结构造成钢水在中间包的最小停留时间短和活塞流体积小,死区体积大,不利于钢水中的非金属夹杂物上浮.采用合理结构的挡墙和湍流控制装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面流动平稳,促进钢水中的非金属夹杂物上浮,提高铸坯质量.     

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。     

侧孔长水口两流非对称中间包流场优化

 中间包流体流动直接影响连铸坯的质量,为了缩小非对称中间包两流之间的流动差异,利用水模型和数值模拟方法,研究了侧孔长水口中间包流体流动特性。研究结果表明：直通型长水口、圆形湍流控制器和单挡墙结构中间包两出口流体差异较大,侧孔长水口和多孔挡墙结构中间包两流之间平均停留时间差异是直通型长水口中间包的3/4,且近长水口侧出口的平均停留时间延长7.7%。     

单流板坯连铸中间包流体流动控制与效果

通过物理模拟实验,研究了南钢板坯连铸不同结构中间包的流动特性,优化了中间包结构.中间包结构优化后,最小停留时间提高120%,浓度峰值时间提高97%,死区体积分率降低72%.实验结果表明,开发的异型边结构的湍流控制器可以更好地改善单流中间包的流体流动特性.现场实际应用的结果表明,中间包结构优化后,铸坯夹杂物面积比下降了32%.     

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。     

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。     

Mechanism of fluid flow in a continuous casting tundish with different turbo‐stoppers

The fluid flow in a continuous casting tundish affects the separation of non‐metallic particles and the cleanliness of the steel. Today, laser‐optical investigations of water models are state of the art and enable detailed information about the effect of baffles, i. e. dams, weirs and turbo‐stoppers, on the flow. In this work 3D‐LDA and 2D‐DPIV‐investigations for different turbo‐stoppers in a water model on a scale of 1:1.7 of a 16 t single strand tundish are presented. Three circular turbo‐stoppers are investigated. Detailed measurements of the mean velocity and turbulence intensity in the tundish with and without turbo‐stopper are shown. With a suitable turbo‐stopper geometry the recirculation area in the tundish centre and short‐circuit flows along the side walls can be avoided and thus more favourable residence time distributions can be obtained. It is shown that the turbo‐stopper produces higher turbulence in the inlet region of the tundish, which is spatially more limited, however, in relation to the flow without turbo‐stopper. Thereby a more homogeneous flow is created at the discharge of the tundish with better conditions for the particle separation. The experimental data yield a good understanding of the flow phenomena in a tundish with turbo‐stopper and are used as validating criterion for numerical simulations (Fluent 5.5) on the basis of the Reynolds equations. The turbulence modelling is based on a two‐equation model (realizable k‐ε model).     

双挡坝中间包内钢液的流动行为

通过采用水模拟和数值模拟分别对中间包不同结构进行全因素试验,研究了双挡坝结构对钢液流动行为的影响,着重探讨了不同类型的双挡坝中间包内钢液的流动状态和速度分布。结果表明:低坝应设置在高坝后,顶端钢液流速将减小29%,降低浇注末期发生卷渣的概率;低坝应与高坝流钢孔同高,钢液的平均停留时间可达到最大稳定值;高低坝距离差为40~160mm时,流体流动状态较稳定,低坝后无漩涡产生。分析认为:中间包入口区和出口附近均为强湍流状态,其他区域均为过渡流状态,入口区利于夹杂物的碰撞长大,应至少保证该区域长度大于中间包长度的1/4,出口区强湍流易产生大夹杂物导致水口堵塞,应控制在出水口附近0.25m的区域内。     

Molten Steel Flow in a Slab Continuous-casting Tundish

Fields of fluid flow and temperature, and residence time distribution (RTD) curves were investigated by mathematical simulation in a one-strand tundish for continuous casting. It was known from the investigation that a big “spring uprush” formed on surface around the long shroud when molten steel flowed into a turbulence inhibitor (TI) with extending lips and rushed up reversely out of the TI, while four small “spring uprushes” existed on surface when a TI without extending lips because the liquid steel flowed mainly out of the 4 corners of the TI. The flow of liquid steel in the former tundish configuration was not reasonable and the height of an area where temperature was less than 1819 K was about half of liquid surface height on the right side of the stopper, which meant that big dead zone existed in the former tundish configuration. In the optimal one, the height of such area was only seventh of the liquid surface height. The RTD curves obtained from the mathematical simulation basically agreed with those from the physical modeling and the flow characteristics obtained from these two methods agreed with each other.     

Physical and mathematical determination of the influence of input temperature changes on the molten steel flow characteristics in slab tundishes

Transient fluid flow behavior in a tundish with two different arrangements, a bare tundish and a tundish using flow control devices, was studied using physical modeling and a mathematical model. The study places special emphasis on buoyancy effects, particularly transient buoyancy effects due to step change in inlet temperature. For the bare tundish case, the inertial forces are strongly dominant, while in the arrangement using flow control devices, tundish with turbulence inhibitor and low dams, the buoyancy forces are dominant. The results were compared to those representing the real behavior, considering temperature variations, for each tundish arrangement. This comparison made possible the determination of the probable implicit error that could be present in the estimation of the fluid flow characteristic behavior used for the design of the tundish geometry and flow control devices when the temperature variations are not considered.     

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。