薄板坯连铸单流中间包流场的数学模拟

采用数值计算的方法模拟单流中间包内钢液流动行为。计算模拟了无控流装置,应用挡渣墙坝,以及导流隔墙时中间包内钢液流动分布、温度场。结果表明：中间包无控流装置易在中间包中下部形成贯穿流,不利于新旧钢液混合以及夹杂物去除;导流隔墙可使钢液充分上扬,夹杂物易为覆盖渣俘获,有利于夹杂物去除;加装控流装置后,湍动能在到达控流装置前加强,有利于小粒径夹杂聚合上浮;而湍动能在经过控流装置后减弱,有利于钢液平稳流入结晶器;导流隔墙与堰坝组合均可使中间包内钢液充分混合,温度均匀,进出口温差减小。     

三流非对称连铸18 t中间包流场的物理和数学模拟

以西宁特钢三流非对称250 mm×280 mm方坯连铸18 t中间包为研究原型,应用1:2.2比例水模型试验和数学模拟相结合的方法研究3种控流装置对中间包流场的影响,得出一种优化的新型挡墙结构。结果表明,原型中间包3个水口间的平均停留时间和滞止时间相差较大,对各注流之间的均匀控制带来不利影响;使用新型的U形挡墙后,中间包内死区比例降低了36.67%,3个水口的平均停留时间标准差减小,有利于各流之间的均匀化控制。     

六流连铸中间包的物理模拟

通过对六机六流连铸机T型中间包内腔优化的水模型实验的研究,提出了B－2型和C型两种优化挡墙的设计方案,可提高中间包内液体的平均停留时间。同时,提出冲击区容积的大小对中间包内液体的平均停留时间有重要的影响。     

35 t三流不对称中间包流场的物理数学模拟和应用

以钢厂三流不对称GCr15钢320 mm×480 mm方坯连铸35 t中间包为研究原型,采用1:3水模型试验和数值模拟相结合的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,优化中间包内流场,并得到最优的导流墙结构。结果表明,原型中间包各水口滞止时间很小,死区比例达到39.68%;增加优化后的Y型导流墙后,滞止时间增大了29.51 s,死区比例减小了15.54%,且各水口一致性较好。通过GCr15轴承钢现场试验发现,中间包优化后钢水T[O]由优化前的19.3×10^-6~26.3×10^-6平均值22.7×10^-6降低至9.5×10^-6~17.2×10^-6,平均12.3×10^-6;铸坯中夹杂物由12.0~15.3个/mm²降低到6.8~8.4个/mm²,>1.25μm夹杂物明显降低。     

八流T形连铸中间包钢水停留时间分布特征研究

基于相似原理,建立了八流连铸中间包的1∶2物理模型,通过水模实验测定了1#～4#控流方案下中间包内的停留时间分布(Residence time distribution,简称RTD).通过推导提出了多流连铸中间包的RTD曲线分析方法,并以此分析了中间包内的流体平均停留时间、流动模式和各流流动一致性,进而对控流装置进行优化选择.研究结果表明,3#控流方案能较好地改善中间包内的流动特征.     

连铸中间包钢液流场的数模研究

以国内某钢厂连铸中间包为原型,通过数模研究表明:中间包内钢水人口区与本体之间设置合适的控流装置,可以抑制人口区强烈的湍流、减弱中包本体液面扰动.多孔高挡墙可以改善钢水流态、提高中包冶金效果.     

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。     

宣钢矩形坯连铸机中间包数学模拟研究

应用三维湍流流动的数学模型及计算机模拟技术，对宣钢矩形坯连铸机中间包进行了模拟研究。通过研究发现在不加任何挡渣板的情况下，中间包内的钢液流动形成明显的短路流；不利于钢液的混合和夹杂物的上浮。中间包内加设挡渣板能够有效地防止短路流，有利于钢液的混合和夹杂物的去除。     

三流连铸中间包的物理模拟

对3流梯型中间包内流场进行水模实验。发现包内各水口处钢液的流动特征存在较大的差异。A、B型两种优化挡墙方案的设计，延长了钢液在中间包内的停留时间，降低了中间包的不对称度，均衡了各流的操作参数。     

八流大方坯连铸中间包结构优化的物理和数值模拟

结合某钢厂八流大方坯连铸中间包生产现状,基于物理模拟与数值模拟方法,对中间包内钢水流动特性及温度场进行了研究.物理模拟结果表明:原中间包因各流水口距长水口冲击点距离不等,导致各流响应时间及停留时间差别增大,各流钢水温差扩大,死区体积分率偏高,影响了铸坯质量和生产顺行.此外,原中间包稳流器因内腔体积小,注流过程中存在包壁冲刷严重等问题.采用优化控流方式后,死区体积比率由优化前的37.5%减小至19.0%,各流响应时间标准差由58降至15,各流停留时间标准差由185降至68,流动一致性得到显著改善.同时,中间包内最大温差降低至4 K,各水口间最大温差降至1 K,包内温度分布更趋均匀.此外,扩大稳流器内腔容积减小了对包壁的冲刷.     

带过滤器中间包流场的数学物理模拟和应用

 为了研究过滤器通道对中间包内流场的影响,通过数学和物理模拟对不同控流方式的两流板坯连铸中间包的钢液流动及传热进行研究,分析了过滤器对中间包流场的影响。结果表明,原方案中间包采用湍流控制器＋挡墙、挡坝的控流方式,活塞区体积比例为26.33%,死区体积比例为17.94%;用过滤器代替挡坝后优化效果显著,钢液的实际平均停留时间由原来的243.68延长至262.50 s,死区体积比例由17.94%减小至9.11%,过滤器加入后出口处温度仅比原方案出口温度降低了2 ℃,且安装简单,成本低。现场试验发现,10个炉次后过滤器通道处共吸附夹杂物19 kg,这说明中间包钢液中夹杂物减少,有利于改善铸坯质量。     

四流T型中间包钢液流场的数学物理模拟

应用商业软件PHOENICS及水力学模型,对某厂四流中间包钢液流场进行了模拟研究,讨论了导流墙、导流孔及湍流抑制器对钢液流场的影响.通过模型研究为中间包内控流装置的结构优化提供了理论依据.     

四流中间包流场影响因素分析与优化

采用正交试验法建立1:2.5水力学模型,选取L12(22×31)混合正交表设计12组水模试验方案,对水模试验结果进行极差分析,分析挡墙类型、挡墙导孔孔径和挡墙导孔倾角对中间包流场特性的影响大小,并找出合理的控流装置配置.结果表明,挡墙导流孔倾角对中间包流场特性影响最大,其次是导流孔孔径和挡墙类型.采用Y型挡墙,挡墙导孔...     

不同湍流模型在中间包钢液流动数值模拟中的适用性研究

摘要：连铸中间包内部结构复杂,钢液流动状态多样,详尽准确的钢液流场信息是中间包控制和优化的前提。数值模拟方法已广泛应用于中间包内钢液流场研究,钢液流场的精确数值模拟离不开合适的湍流模型及相应的边界条件。基于CFD开源代码包OpenFOAM v8,分别应用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型3种湍流模型,对称面边界、自由滑移边界2种液面边界条件,对中间包流场进行了数值模拟。通过与文献中实验结果比较,发现采用SST k-ω模型可以成功预测RTD曲线的“双峰”,且响应时间、峰值时间与实验结果较为接近;应用SST k-ω模型时,将液面边界类型由自由滑移改为对称面,获得的示踪剂响应时间的误差由93.89%降低至8.35%以下,峰值时间的误差由100.78%降低至12.32%左右。因此,SST k-ω模型、对称面液面边界可以较好地描述中间包内钢液流动过程。     

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。     

Study on applicability of different turbulence models in simulation of molten steel flow in tundish

The internal structure of continuous casting tundish is complex, and the flow state of molten steel is diverse. Detailed and accurate information of molten steel flow field is the premise of tundish control and optimization. Numerical simulation method has been widely used in the study of molten steel flow field in tundish. The accurate numerical simulation of molten steel flow field is inseparable from the appropriate turbulence model and the corresponding boundary conditions. Based on the CFD open source code OpenFOAM v8, three different types of turbulence models (standard k-ε model, RNG k-ε model, and SST k-ω model) were applied to simulate the molten steel flow in the tundish. Additionally, two boundary conditions of symmetry plane and the free slip were also applied. Comparing the simulation results to the experimental data, it shows the RTD curve obtained by the simulation with the SST k-ω model can successfully predict the "double peaks" that appeared in the experiment. Besides, the response time and peak value time are closest to that of experimental results. For SST k-ω, when changing the type of liquid surface boundary from free slip to symmetrical plane, the error of tracer response time obtained is reduced from 93.89% to less than 8.35%, and the error of peak time is reduced from 100.78% to about 12.32%. It can be concluded that the SST k-ω model and the symmetry boundary are applicable for the simulation of molten steel flow in the tundish.     

板坯中间包等温钢液流动的物理模拟与应用

为了适当延长钢液在中间包停留时间,以尽可能多地去除钢液中的夹杂物,使中间包的温度及成分更加均匀;为了减少中间包的死区,保证中间包内部有合理大小的全混区和柱塞流区,通过优化中间包的上挡墙及坝的结构参数,提高中间包的利用效率.以酒钢板坯连铸中间包为研究对象,按1:3的比例建立了从钢包、长水口到中间包、水口的钢液流动的水力学模型.通过对水力学模型RTD曲线的测量,得到了中间包的滞止时间、停留时间及峰值时间,通过对这些时间的相应计算,对目前使用的中间包结构进行了优化.     

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。     

漩流中间包流场的数值模拟

采用CFD软件Fluent对漩流中间包内的流场进行了数值模拟,分析了漩流中间包内的流场特征,以及漩流室的加入,中间包内的流动形态.模拟结果表明,由于漩流室的加入使湍动能耗散主要集中在漩流室内部,有利于夹杂物的聚合长大;漩流室的加入可改善钢液的流动状态,利于夹杂物的上浮.由于入口位置的非对称布置,造成了漩流中间包内的流场在入口区呈明显的非对称分布,这些结果为进一步优化漩流中间包内漩流室的位置和中间包挡墙参数提供了理论依据.     

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.