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。     

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。     

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。     

连铸中间包内钢液流动及其控制

对连铸中间包内钢液流动现象进行了水模拟研究和速度分布测量。研究表明,注入的钢流下降时吸收周围液体,形成扩张角10°～12°的射流,是中间包内流动的动量源。挡墙设置能改变钢液流动方向,是控制钢液流动的有效手段。对不同类型的挡墙设置方案。用示踪剂分布方法测量了流动特点及夹杂物的去除率,探讨了合理的挡墙设置位置。     

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.     

八流中间包内钢液流动和传热特性的研究

根据某钢厂新设计的八流小方坯连铸机一体式中间包,采用正交试验的方法,利用数值模拟对中间包控流装置的试验方案进行流场、温度场以及流动特征研究,设计出新的控流装置。研究结果表明:未加任何控流装置的中间包内钢液流场不合理,各流流动特征相差较大且温度差异明显,采用优化后的控流装置后,各流钢液的流动模式趋于一致,且温差明显缩小,夹杂物去除率提高。实际冶金效果显著,生产Q235钢各流最大温差为4℃,连浇时间可达26 h且控流装置基本完好。     

基于示踪剂法板坯连铸40t中间包内钢液流动行为的物理模拟

通过中间包1:3水力学模型,利用激光片光源对中间包水模型进行切片照射、加入示踪剂显示流体流动特性等手段,研究了钢厂板坯连铸双流40 t中间包水模型挡墙挡坝的相对位置,长水口插入深度（50~105mm）和流量（拉速）(0.7~0.9 m³/h)对流动行为的影响。结果表明,流量0.8 m³/h、长水口插入深度93 mm、挡坝内移1 cm的工艺设计较为合理,优化后工艺条件下中间包流动状态较好,有利于减少"死区"比例和夹杂物上浮去除。     

板坯中间包内钢液流动特性

针对某厂三流异型坯中间包,建立了相似比为1∶2的水模型,使用F曲线对不同控流装置下的中间包流场特性进行分析与优化。实验内容包括原型控流装置、湍流抑制器无挡坝、湍流抑制器加挡坝组合。结果表明,原型中间包中部水口存在短路流,水口间流动的差异性较大,可能导致三个铸流的铸坯温度和洁净度不均匀,进而发生同炉次各铸坯质量稳定性差的问题。采用湍流抑制器无挡坝控流装置,湍流抑制器导流孔夹角为60°时,短路流出现在中部;导流孔夹角为86°时,无短路流,各流一致性变好;导流孔夹角为110°时,两侧水口出现短路流,各流一致性优于前两个角度。中间包的各流一致性与死区比例并无相关性,一致性良好的中间包流场,其死区比例并不一定小。优化后的中间包湍流抑制器导流孔夹角为110°,挡坝距离中间包中心2400 mm,中间包内无短路流,1#、2#水口一致性最佳,死区由17.89 %减小到9.67 %,减小率为11.25 %,F曲线标准差最大值由0.3减小到0.016。     

吹氩连铸中间包内钢液流动特性的水模型实验研究

建立了模拟连铸中间包底吹氩流动过程的水模型.通过测定分析水模型的RTD（停留时间分布）曲线研究了吹气流量、吹气位置及控流元件对中间包内流动特性的影响规律,并对此进行优化.结果表明：条形透气梁安放位置对中间包内的流动特性影响最为显著,均匀开孔的多孔挡墙和条形透气梁喷吹氩气二者的配合使用能获得理想的流动特性.     

板坯连铸中间包流场模拟分析

针对鞍钢板坯连铸中间包,采用ANSYS系列软件对不同拉速下及增容后的中间包内的钢液流场进行了数值模拟计算.采用水模实验并利用粒子图像测速系统(PIV)对该中间包流场进行测试,其结果和数值模拟结果一致.     

酒钢板坯中间包等温钢液流场的数值模拟

 以酒钢板坯连铸中间包为研究对象,利用数学模拟方法,以挡墙与入口处、挡坝间的距离,挡墙和挡坝高度等为影响参数,对板坯连铸中间包流场进行优化设计,研究了中间包内钢液流场,对目前使用的中间包结构进行了优化,得出了有利于生产的设计数据。优化后酒钢二炼钢生产的铸坯在中板轧制时夹杂物缺陷下降了0.5%,提高了中间包的冶金功能。     

板坯连铸中间包流场及传热特征模拟研究

对某钢厂现有板坯连铸中间包进行流场模拟研究。研究结果表明：原结构的中间包内钢水停留时间短,死区体积大。通过优化设计使流场得以改善,并用数学模拟的方法进行了流场及传热特征计算,验证了通过水力学模拟试验得到的优化方案的合理性。     

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.     

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。     

板坯连铸中间包控流装置长寿命技术应用实践

通过分析影响莱钢板坯连铸中间包控流装置使用寿命的主要问题,开发与应用了以中间包冶金为核心的控流装置长寿技术,实践表明,应用该技术后,中间包使用寿命达20~28 h,铸坯中≤20μm的细小夹杂物平均降低51.4%,20μm的大型夹杂物基本去除,实现了中间包冶金洁净化、耐材长寿化和生产低成本化。     

Water Modeling of Swirling Flow Tundish for Steel Continuous Casting

A conventional turbulence inhibitor is compared with a swirling chamber from the points of view of fluid flow and removal rate of inclusion in the tundish. Comparing the RTD curves, inclusion removals, and the stream-lines in water model experiments, it can be found that the tundish equipped with a swirling chamber has a great effect on improving the flow field, and the floatation rate of inclusion is higher than the tundish with a turbulence inhibitor. Because of the introduction of the swirling chamber, the flow field and inclusion removal in a two-strand swirling flow tundish are asymmetrical. Rotating the inlet direction of swirling chamber 60 degree is a good strategy to improve the asymmetrical flow field.     

单流板坯连铸中间包流场的物理模拟

通过对不锈钢连铸矩形连铸中间包水模型试验,分析其结构的合理性,针对流场存在的问题,就影响流场的因素,采用正交试验的方法对中间包内部控流元件进行优化验证。结果表明,下挡墙开口大小是影响流场的最关键因素。保持中间包液面稳定,在水口插入深度180 mm,拉速1.2 m/m in的情况下,综合考虑RTD曲线与流场显示,最佳的方案为上挡墙位置375 mm、上挡墙高208 mm、上下挡墙之间距离575 mm、下挡墙高100 mm、下挡墙开口0 mm。与原型中间包对比,能够很大程度地优化中间包流场,延长平均停留时间,减小死区比例,改善短路流现象,有效地均匀钢液和促进夹杂物聚集上浮。工业试验结果表明,采用优化挡墙组合控流中间包,能够较大程度提高铸坯纯净度,降低冷轧板废品率。     

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.