底吹气中间包内钢液流动及夹杂物去除模拟研究

通过40 t中间包的1:3水模型实验,对小方坯连铸6流中间包内钢液的流场进行了测定,研究了5种不同底吹气方案对中间包内钢液流动特性和夹杂物去除的影响。结果表明,在注流区吹气能延长钢水在中间包内的停留时间,减弱湍流强度,同时注流区内吹气可将气泡击碎成弥散小气泡促进了夹杂物上浮,夹杂物去除效果最佳。在近流与中流水口之间吹气,可改善各流的流动特性,中间包内的流动状况最佳,但近流处夹杂物去除效果略差。在中流和远流水口之间吹气,流场改善效果不理想。     

连铸中间包内夹杂物去除行为的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度、夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流夹杂物去除效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入抑湍器,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;较高的浇铸速度下,单纯靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

连铸中间包内的流体流动和夹杂物去除

国外一项研究首先开发了安装流动控制装置和未安装流动控制装置的连铸中间包三维流体模型。结果表明，流动控制装置可以有效控制流人区的强烈搅拌，其它区域流动平稳。把中间包分为两个区，分别用不同的夹杂物去除机理计算了夹杂物去除的效果。     

中间包内流体流动及夹杂物去除的研究

采用湍流流动的数学模型方法,对板坯中间包内的钢液流动及夹杂物去除率进行了模拟研究。系统分析了在中间包内设置控流设备对钢液流动状态、平均停留时间以及夹杂物颗粒排除率的影响。结果表明,设置挡墙和坝后,中间包内有效防止了短路流,延长了平均停留时间,夹杂物整体排除率明显提高,大大改善了中间包的冶金效果。     

连铸中间包结构优化及夹杂物去除的水模拟研究

以25t中间包为原型,通过实验相似比λ=1:2.3的水模型,分析了4流近似T型中间包3种挡墙形式包内流场及夹杂物去除。结果表明,原挡墙控流下的中间包同一侧两流之间的流体流动特性差异很大,与内侧相比,外侧流的最短停留时间和峰值时间长、死区体积大,造成中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效地上浮去除;U-型挡墙能延长峰值时间,但是最短停留时间短,死区比例较大;采用Y-型挡墙可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮。30CrMo钢工业试验表明,采用Y-型挡墙钢中大型夹杂物较原用挡墙降低16.9%。     

连铸中间包内钢液流动特性及控流技术

中间包内钢液的流动状态对钢中夹杂物的去除效率影响较大。增加中间包容量可使铸坯内弧—侧Al2O3总量显著降低，在中间包使用挡墙和坝可减少内、外侧钢流温度差和拉漏发生率，去除钢中夹杂物。过滤器、湍流缓冲器和旋涡控制装置等相关技术的应用均提高了铸坯的清洁度。     

六流连铸中间包内钢液流动的数值模拟

计算机模拟仿真作为一种参数优化的有效工具,在过程冶金中的应用已越来越广泛。对六流连铸中间包内钢水流动进行了计算机模拟研究后发现,原中间包设计存在不足,提出了优化的设想。     

连铸中间包钢液流动和夹杂的去除

通过建立中间包流动和夹杂物去除的数学模型，对中间包流动和中间包夹杂的支队理论做了综合性评述，为今后的研究提供了思路。     

六流边铸中间包内钢液流动的数值模拟

计算机模拟仿真作为一种参数优化的有效工具，在过程冶金中的应用已越来越广泛。对六流连铸中间包内钢水流动进行了计算机模拟研究后发现，原中间包设计存在不足，提出了优化的设想。     

连铸中间包内钢水夹杂物运动行为的数学模拟

在连铸中间包中钢水流动、混合及停留状况仿真计算的基础上，通过对中间包钢水中夹杂物运动行为的数学模拟，研究了探讨了夹杂物碰撞长大、上浮排除以及被耐炎材料墙壁粘结吸附等现象。结果发现：中间包钢水中夹杂物的排除与钢水平均停留时间有密切关系，其中上浮排除的夹杂物约占排除总量的90％。另外，大颗粒夹杂物比小颗粒夹杂物容易排除，而且夹杂物能够在钢水流经中间包过程中长大，但中间包钢水流动所提供的湍动条件对夹杂物长大的促进作用不充分。     

板坯中间包内钢液流动特性

通过开展中间包控流装置布置的正交试验,研究了反应器结构对钢水流动行为的影响.着重探讨了不同尺寸中间包的控流装置布置规律及其对钢液流动行为和夹杂物去除的影响,定量化得到了双流板坯中间包控流装置布置与死区体积和结构影响因子D的关系.实验结果分析表明：中间包内部分活塞流体积不利于夹杂物去除,死区体积可准确反映钢液的洁净度水平;出水口抽吸作用对钢液流动行为影响较大,挡坝布置在距出水口1000-1300 mm时钢液流动形态较好,夹杂物聚集导致的水口结瘤率低至7.5%;0.0035<D<0.0085时,可获得板坯中间包在普通拉速下的流场特征与挡坝相对位置的关系;中间包内钢液与夹杂物的相对运动速度为大于6×10^-5m·s^-1时,夹杂物的上浮速度较大.     

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。     

大管坯连铸中间包钢液内夹杂物去除的研究

通过中间包水模型试验和工业试验研究了U型挡墙中间包和Y型挡墙中间包对夹杂物去除的影响.结果表明:Y型挡墙中间包能提高夹杂物的去除率.与U型挡墙中间包相比,从中间包到铸坯,钢中平均总氧去除率显著提高,铸坯中大于50μm的夹杂物显著减少,而显微夹杂数目变化不大;同时Y型挡墙中间包内各流夹杂物分布较均匀.使用U型挡墙中间包时,中间包到铸坯过程吸氮较少.     

基于海洋用钢的电磁感应中间包内夹杂物去除行为影响因素数值模拟研究

电磁感应过程是一种有效且便捷的外源冶金手段,旨在改变夹杂物动力学过程。通过有限元分析,将焦耳热和Lorentz力作为源项导入能量守恒方程和动量方程中。基于有限体积法,探讨自由液面分别在渣层、壁面和通道的吸附条件下钢液中夹杂物的碰撞长大去除情况。研究结果表明：自由液面渣层吸附对夹杂物的去除效果最好,而壁面吸附和通道吸附相差不大,自由液面渣层、通道和壁面吸附对去除夹杂物的贡献依次为51.29%、21.84%、26.87%,自由液面渣层的贡献最大。     

连铸中间包内夹杂物去除的水模拟试验与工业实践

通过中间包水模型试验和工业试验,研究了U型挡墙中间包和Y型挡墙中间包对夹杂物去除的影响。结果表明：Y型挡墙中间包能提高夹杂物的去除率。与U型挡墙中间包相比,从中间包到铸坯过程钢中平均总氧去除率显著提高,铸坯中大型夹杂物含量显著减少,而显微夹杂数目变化不大;同时Y型挡墙中间包内各流夹杂物分布较均匀。使用U型挡墙中间包时,中间包到铸坯过程吸氮较少。     

EMBr对板坯结晶器钢液流动、传热及夹杂物去除的影响

采用数值模拟方法研究了不同磁感应强度下电磁制动(EMBr)对某钢厂结晶器流场、传热以及夹杂物去除的影响.结果表明采用电磁制动,结晶器内流体的表面流速增加,对窄面冲击深度减少,结晶器自由表面温度升高,高温区上移而且范围扩大.随着磁感应强度增加,自由液面温度提高2~5℃,这有助于保护渣的熔化,可改善弯月面的钢液流动特性.夹杂物尺寸越大,越容易为结晶器液面所吸收去除,对于尺寸大于30μm的夹杂物,磁感应强度越大,夹杂物越容易被结晶器保护渣所吸收.     

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。     

FTSC薄板坯连铸中间包内流场及夹杂物运动轨迹的数值模拟

以FTSC双效冲击板加单坝结构的中间包为研究对象,应用FLUENT软件计算了中间包的三维流场、温度场、夹杂物运动轨迹及不同尺寸夹杂物的排除率.结果表明,FTSC中间包内的双效冲击板和单坝能够明显改善钢液的流动状态和温度分布,显著提高夹杂物的排除率,并且对小尺寸夹杂物(d<60μm)排除率的影响尤为显著.     

非等温双流连铸中间包内钢液的流动与传热特征

对实际非等温双流连铸中间包内钢液的流动和传动行为进行了数值模拟研究,并实施了现场实测温度,考察了有／无流动控制情况下,非等温中间包内钢液的流动与温度分布特征,对中间包控流装置的设计提出了新观点。