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流流动进行数值模拟，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影响，同时还将计算结果与水模实验结果进行了比较，二者吻合较好。     

板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

利用Fluent软件对1650mm×220mm板坯结晶器建立了三维稳态数学模型,对三种方案条件下结晶器内钢液流动进行模拟.结果表明,结晶器的宽度对结晶器表面速度分布影响显著,随着结晶器宽度的增加,结晶器表面的速度分布越来越不均匀.表面的最大速度受到多种参数的影响,包括浸入式水口入口钢液的速度、水口出口角度和水口浸入深度等,其中入口钢液的速度影响最为显著.最优方案为：铸坯宽度1100mm,底部结构为山形和出口角度向下30°的水口,水口浸入深度120mm,流量为11.6m³·h^-1,入口速度为0.8384m·s^-1.     

板坯结晶器内钢液流场的数值模拟

应用计算流体力学（CFD）的基本理论,利用大型商业软件Fluent建立了1个板坯结晶器的三维有限体积模型,对板坯结晶器内的钢液流动进行了三维数值模拟。重点研究了浸入式水口插入深度,水口侧孔倾角和拉速等工艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响。结果表明：改变这些影响因素在一定程度上可以起到改善钢液流动状态的目的．但通过改变这些影响因素并不能完全实现对结晶器内钢液流动状态的有效控制,尤其是对液面波动和对窄面冲击强度的控制。     

板坯连铸结晶器钢液流场的数学模拟

用Fluent流体力学的三维计算软件 ,运用湍流脉动动能κ方程和湍流脉动动能散耗率ε方程的κ-ε双方程模型在给定的数值计算条件下 ,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟研究 ,结晶器钢液流场的基本特征为 :在结晶器出口方向存在一个速度较快的水平流 ,其冲击到结晶器壁时形成回流 ,把结晶器内钢液分割成上下两个回流区。通过数值计算得出 ,1250 mm × 200 mm板坯结晶器水口合适插入深度为 175mm ,出口倾角 16°～18°和合适拉坯速度为 10～12m/min。     

厚板坯连铸结晶器流场数值模拟

针对鞍钢新轧钢第一炼钢厂厚板坯连铸结晶器建立了三维湍流数学模型和三维实体模型.应用有限元软件对厚板坯连铸结晶器内的流场进行了模拟,计算了铸机拉速、浸入式水口出口倾角和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动的影响.对比表明,数值模拟结果与水模实验结果相符.     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min^-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°~12.5°时窄边冲击点速度最小.     

板坯连铸机结晶器内钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,利用商业软件fluent的,κ-ε湍流模型,实现了对结晶器内钢液流场的三维数学模拟.重点分析了浸入式水口的形状、插入深度、水口侧孔倾角以及拉速等工艺参数对结晶器钢液流场的影响.结果表明,对于断面为1280 mm × 180 mm的板坯结晶器,水口插入深度为150 mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1 m/min时,结晶器内的流场较好.     

板坯连铸结晶器内钢液流场的三维数学模型

针对板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动特征,利用流场计算软件cfx4.3,建立了一个三维有限差分模型,模拟了结晶器内钢液的流场和流动分布,同时应用水利学模型进行了验证.通过数值计算,研究了浸入式水口的出口倾角、浸入深度、拉速等工艺参数对板坯连铸结晶器流场的影响,为优化结晶器内钢液的流场,优化浸入式水口的设计提供了理论基础.     

宽板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

结合水模型实验,应用商业软件Phoenies模拟230 mm×2 000 mm连铸坯结晶器内钢液流场。研究了浸入式水口底型、插入深度、出口倾角等工艺参数对钢液面波动及流股对结晶器窄面冲击力的影响,并用水模型实验进行验证。结果表明,合理的浸入式水口结构尺寸和工艺参数为:凹底结构、插入深度120 mm、倾角15°。     

宽板坯连铸结晶器内钢水流动的数值模拟

以150mm×1600～3250mm宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了1个三维有限体积模型,对结晶器内钢液的流动进行数值模拟.研究了拉速、浸入深度、水口倾角、断面宽度等工艺参数对结晶器内流场和窄面冲击压力的影响.结果表明:随着拉速的增大,表面流速和钢液对窄面的冲击压力都显著增加,采用较大的水口倾角和浸入深度,可以抑制液面波动,减少卷渣.     

板坯连铸结晶器铜板温度场的数值仿真

针对 14 0 0mm× 170mm板坯连铸机结晶器铜板的结构优化改造 ,基于控制容积的有限差分方法对改造前后两种铜板结构参数和深入式水口结构参数条件下结晶器铜板的三维稳态温度场进行了数值仿真研究。由仿真得出的结果表明 ,结晶器宽面铜板经优化改造后 (螺栓间距由 16 0mm改成 135mm、冷却水槽由 6 3条改为 5 5条 )传热效果明显增强 :在拉速为 1.4m min时弯月面附近区域改造后结晶器内弧和外弧宽面热面铜板最高温度值分别比改造前结晶器降低了 15℃和 16℃。     

攀钢高拉速板坯连铸保护渣的开发

根据攀钢2号板坯连铸的工艺特点，在分析了高速连铸对保护渣性能要求的基础上，研究开发出了适应高拉速浇注的连铸保护渣，工业试验结果表明，研究开发的XIZ-DT高拉速用连铸保护渣，在拉速≥1．75m／min时，结晶器内熔化状况良好，保护渣消耗量0．38-0．42kg／t，所浇铸坯表面质量良好，铸坯表面无清理率98．70％，能够满足攀钢2号板坯高速浇注的需求。     

H型坯连铸结晶器内钢液传递特性的数值模拟

以950 kg/m H型连铸坯结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度125 mm和175 mm时拉速（0.6~1.2 m/s）对结晶器内钢液传递特性的影响。结果表明,不同拉速条件下H型坯结晶器内钢液流态相似,但随着拉速的增大,结晶器内钢液流股冲击深度增大和结晶器自由表面流速增大,保护渣熔化状况有改善趋势,同时结晶器液面波动和钢水对凝固坯壳的冲刷有增大趋势。而各粒径夹杂物上浮去除率随拉速的增大而降低,其中大颗粒夹杂物去除率降低显著,当拉速由0.6 m/min增至1.2 m/min时,100μm夹杂物的去除率由16%降至10%。该模拟条件下,20~100μm夹杂物去除率在4%~16%。     

不同宽度板坯结晶器内流场的水模型和数值模拟研究

采用1:0.8比例水模型和基于Fluent软件的数值模拟,实验研究了190 mm×(1500～1900)mm宽板坯连铸结晶器的流场。结果表明,在钢水流量不变的情况下,随着结晶器断面宽度的增加,流股的冲击深度增加,流股涡心高度降低,结晶器表面流速、液面波动、流股对结晶器窄面的壁面剪切力均减小,卷渣和液面裸露几率逐渐降低。在钢水流量不变的情况下,随着结晶器断面宽度的增加,若采用同一水口,可以适当减小水口插入深度。     

板坯连铸中间包钢液流场的数值模拟和操作优化

以济钢第一炼钢厂4#板坯连铸中间包为原型,应用湍流流动数学模型对不同堰坝设计方案进行计算机数值模拟,优化中间包的堰坝设计。结果表明,对上口面积3500 mm × 800 mm、底部面积3200 mm × 650 mm的中间包,包内钢水深度为800 mm时,当挡堰高550 mm,挡坝高350 mm,挡堰与水口入口处距离800mm,挡堰与挡坝相对距离400 mm时,钢液具有较好的流动方式,有利于夹杂物上浮。     

连铸中间包用耐火材料冲蚀的数值模拟

建立了中间包内钢液-夹杂物两相流对耐火材料冲蚀的数学模型,并对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝中间包耐火材料的冲蚀特性进行了数值模拟计算。计算结果表明,中间包内冲蚀率最大的位置在湍流控制器内,其次是注入区近渣线处包壁、挡渣堰与挡渣坝迎向钢液流动一侧壁面,其他区域耐火材料的冲蚀很小,可以忽略不计。     

水口扩张角对230mm x 1300 mm板坯结晶器流场及氩气泡行为的影响

利用离散相模型研究水口扩张角（0~12°）对230mm×1300 mm板坯结晶器流场及氩气泡行为影响。并用水模型实验进行了验证。结果表明,扩张角增大,能显著减小注流冲击深度及氩气泡在自由液面上浮区域;尤其当扩张角为9°时,结晶器流场较好,自由液面波动较小,有利于夹杂物去除及减轻界面卷渣几率。双流230mm板坯连铸工业性试验表明,安装扩张角9°的水口一流铸坯较安装无扩张角水口的另一流铸坯表面夹渣发生率降低了5.9%~14.8%。     

板坯连铸结晶器钢液流场的数值模拟

 运用Fluent软件,对断面150 mm×460 mm的板坯结晶器钢液流场进行了数值模拟,研究了不同水口侧孔面积和长宽比条件下流场的变化情况,并对倾角和插入深度等参数进行了优化。结果表明,长宽比一定时,面积比越大则液面最大速度越小,冲击深度和冲击压力也越小。面积比一定时,大的长宽比有利于减小液面最大速度、冲击压力以及流股对窄面的冲刷。确定了在不改变水口内径、底面形状和出口形状的前提下,适合该结晶器水口的侧孔断面为25 mm×40 mm,倾角为15°,插入深度为200 mm。