薄板坯连铸结晶器内流体流动特征的研究

在水力学模型实验的基础上，对初选的喇叭型、直通型和牛鼻子型３种超薄型水口进行结晶器流场激光测试，定量的研究直弧形截面薄板坯连铸结晶器内流体流动特征和水口出口速度分布，为进一步采用数学模型研究结晶器流场、优化伸入式水口结构和工艺参数打下基础。     

珠钢薄板坯连铸结晶器传热特征的研究

薄板坯连铸结晶器的传热过程直接影响到铜板的寿命，因此有必要研究薄板坯连铸结晶器的传热特征。根据在线实测的铜板温度以及薄板坯连铸机冷却参数，建立了薄板坯结晶器铜板传热模型，计算并验证了结晶器热流密度的分布函数。结果表明，宽度方向上铜板温度和热流密度分布具有相似的规律性，距离弯月面越近，热流密度和温度的波动越大；弯月面处热流密度值超过4．4MW／m^2，结晶器热面温度高于铜的再结晶温度，这是造成结晶器铜板被侵蚀的主要原因。     

薄板坯连铸结晶器传热行为的研究

H2长漏斗型的结晶器(H2--High speed High quality)是唐钢建设的FTSC工艺薄板坯连铸机的最关键设备.通过在结晶器四个面上安装的194个热电偶,实时提供铜板的温度变化和分布情况,研究了薄板坯连铸结晶器的传热特性,并分析了将温度数据转换成的热映像的作用,为工艺参数的调整提供依据.     

薄板坯连铸结晶器传热行为的研究

H^2长漏斗型的结晶器(H^2——High speed High quality)是唐钢建设的FTSC工艺薄板坯连铸机的最关键设备。本文通过在结晶器四个面上安装的194个热电偶,实时提供铜板的温度变化和分布情况,研究了薄板坯连铸结晶器的传热特性,并分析了将温度数据转换成的热映像的作用,为工艺参数的调整提供依据。     

薄板坯连铸二冷传热数学模型的研究

依据凝固传热理论建立数学模型，探讨了网格尺寸和时间步长对数值计算结果的影响。编制传热计算程序，分析不同拉速下铸坯的凝固状况，运用冶金准则对铸机原有水表进行了合理评价。     

不同宽度H2结晶器流动、传热凝固行为对比

薄板坯连铸工艺的H2漏斗形结晶器可以生产宽度860～1 730mm的铸坯.对不同宽度H2结晶器内钢液流动、传热凝固行为进行研究,能加深了解H2结晶器内的冶金行为,并为H2薄板坯连铸设备制造及工艺参数优化提供指导.采用数值模拟技术研究拉速4.5 m/min时,宽度900、1 300、1 700mm结晶器内钢液流动、传热凝固行为.结果表明:结晶器宽度增加,流场变化显著,钢液自由液面近水口处波动加剧.不同宽度下,结晶器出口处铸坯坯壳厚度及其表面温度的差别主要体现在靠近铸坯窄边处.     

薄板坯连铸结晶器热流分布研究

通过结晶器温度检测软件在线采集了武汉钢铁(集团)公司CSP结晶器铜板的温度,根据热电偶实测温度及连铸机冷却参数,计算了浇铸不同断面SPHC钢时不同拉速的热流值,并建立了结晶器热流的二维分布模型。结果表明,结晶器受水口射流影响,热流与温度在宽面横向分布很不均匀,表现出明显的双峰结构。相同工况条件下在铜板宽度方向上温度和热流密度分布具有相似性,距离弯月面越近,热流密度和温度的波动越大,弯月面处热流密度最大值达到4.6 MW/m2。     

连铸结晶器内钢液凝固行为的计算机仿真

用计算机仿真的方法研究结晶器内钢液流动与传热，从而了解钢液的凝固行为。同时利用有效热容的概念来处理相变潜热源项，在程序编制过程中利用动态更新来实现凝固对物理量的影响。模型求解得到的凝固壳厚度与漏钢测试结果吻合，说明所采用的方法正确、实用。研究了拉速、水口插入深度、水口角度等因素对凝固壳厚度分析的影响。     

连铸结晶器凝固传热模型研究

以连铸结晶器内凝固传热过程作为研究对象,结合高温钢液在结晶器内的实际热传输过程,建立连铸结晶器凝固传热通用仿真模型.模型充分考虑凝固铸坯与结晶器间的缝隙对传热的影响.利用Visual Basic 6.0程序开发出相应的结晶器凝固传热仿真软件,计算得到铸坯表面温度,坯壳厚度,结晶器锥度等与生产相关数据,并利用钢厂连铸机结晶器的生产数据对模型进行验证,所得结果均与实测值相符.该模型能够为连铸生产工艺的确定和调整提供理论依据.     

珠钢CSP薄板坯高速连铸过程的凝固传热与铸坯凝固层厚度的研究

本文讨论了珠钢CSP薄板坯高速连铸过程的凝固传热模型,同时通过采用“射钉法”测定二冷区不同位置的凝固坯壳厚度,验证理论研究与实际测量结果的一致性。     

Numerical Simulation of Fluid Flow and Heat Transfer in Funnel Shaped Mold of Thin Slab Continuous Caster

SymbolList Ab,An———Surfaceareaofbroadfaceandnarrowfaceof moldrespectively,m2;Cp———Effectiveheatcapacity,J·kg-1·K-1;Cp,s———Heatcapacityofsolidphase,J·kg-1·K-1;Cp,l———Heatcapacityofliquidphase,J·kg-1·K-1;Cw———Waterheatcapacity,J·kg-1·     

薄板坯连铸结晶器内流场的三维数值模拟

针对薄板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动特征,利用商业软件CFX4.2,建立了一个三维有限差分模型,计算这一限定空间射流的紊流时均场,并采用均相流模型,模拟了结晶器内钢液液面形状及速度场.通过计算,分析了浸入式水口形状、拉速等工艺参数对薄板坯连铸结晶器流场的影响,同时,研究了结晶器出口处速度分布对结晶器内钢液流动的影响.     

A 3-D Numerical Prediction of Turbulent Flow,Heat Transfer and Solidification in a Continuous Slab Caster for Steel

Abstract

This study describes the numerical modeling of three-dimensional coupled turbulent flow, heat transfer, and solidification in a continuous slab caster for stainless steel. The model uses generalized transport equations which are applicable to the liquid, mushy and solid regions within the caster. The turbulent characteristics in the melt pool and mushy region are accounted for using the low-Reynolds number k–ε turbulence model by Launder and Sharma. This version of the low-Reynolds number turbulence model is found to be more easily adaptable to the coupled flow and mushy region solidification caster problem compared to the standard high-Reynolds number and other low-Reynolds number turbulence models. The macroscopic solidification process itself is based on the enthalpy-porosity scheme. The governing transport equations are solved employing the primitive variables and using the control volume based finite-difference scheme on a staggered grid. The process variables considered are the casting speed and the inlet superheat of the melt. The effects of these process variables on the velocity and temperature distributions and on the extent of the solidification and mushy regions are reported and discussed. The numerical predictions of solidification profile are compared with the limited experimental data available in the literature, and very good agreement was found. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Résumé

Cette étude decrit la modélisation numerique de l'écoulement turbulent couple, à trois dimensions, du transfert de chaleur et de la solidification, lors du coulage en continu de dallé d'acier inoxydable. Le modéle utilisé des equations generalisées de transport qui sont applicables aux regions liquides, pateuses et solides à l'interieur de l'equipement de coulage. On tient compte des caractéristiques turbulentes du bain fondu et de la région pateuse en utilisant le modéle de turbulence a petit nombre de Reynolds k–ε, de Launder et Sharma. Cette version du modèle de turbulence à petit nombre de Reynolds est plus facilement adaptable à l'écoulement couple et la solidification de la région pateuse du problème de coulage que la version utilisant un nombre de Reynolds normal, élevé, ou que d'autrés modèles de turbulence à petit nombre de Reynolds. Le procédé meme de solidification macroscopiqué est base sur la combinaison enthalpié-porosite. On resout les équations de transport qui gouvernent en employant les variables primitives et enutilisant la mèthode des différences finies basée sur le volume de contrôle, sur une grille alterne. Les variables considerées dans ce procédé sont la vitesse de coulage et la surchauffe du liquide a l'entrée. On rapporte et discute de l'effet de ces variables du procédé sur la distribution de velocité et de température et sur l'étendue des régions solides et pateuses. On compare les prédictions numériqués du profil de solidification avec les données expérimentales limitées disponibles dans la litterature et on trouvé une très bonne concordance. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

薄板坯连铸结晶器铜板温度及热流密度分布

薄板坯连铸结晶器的传热过程直接影响到铜板的寿命,有必要研究薄板坯连铸结晶器的传热特征。为了研究薄板坯结晶器的热流密度,通过开发的结晶器温度监测软件检测了珠钢结晶器铜板的温度。根据在线实测的铜板温度以及薄板坯连铸机冷却参数,建立了薄板坯结晶器铜板传热模型,计算并验证了结晶器热流密度的分布函数,同时通过二次回归得出了结晶器热流密度与结晶器高度的关系式。结果表明,在宽度方向上铜板温度和热流密度的分布具有相似的规律性,距离弯月面越近,热流密度和温度的波动越大。弯月面处热流密度值大于4．2MW／m^2,是造成结晶器铜板被侵蚀的主要原因。     

H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热的数学模拟

 为了解决H型钢连铸坯表面裂纹问题,结合凝固理论建立了H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热模型,并应用大型有限元软件ANSYS对钢水凝固传热过程进行模拟求解,描述和分析了凝固坯壳的温度分布、坯壳生长历程及各工艺因素对钢传热行为、凝固行为的影响,为制定合理的工艺参数、提高铸坯质量、减少漏钢发生提供了理论依据。     

Water Modeling of the Fluid Flow Instability in Continuous Thin Slab Casting Mould

Flow instability in continuous thin slab casting moulds has been studied using a full scale water model with particle image visualization. The results show that jet impinging depth, circumfluence centre position and wave height are unsteady and periodical. The probabilities of jet impinging depth and circumfluence centre position seem to be Poisson distributions with the highest frequency near the average position. The flow pattern is asymmetrical for a short time and the phase difference of jet impinging depth, circumfluence centre position and wave height on the two sides of the mould centreline is half a period. The average jet impinging depth, average circumfluence centre position, average meniscus wave profile and the highest and lowest meniscus positions are generally symmetrical to the mould centreline.     

中薄板坯连铸结晶器内钢水流场的数值模拟

 以鞍钢中薄板坯连铸机为对象，在商业软件CFX44的平台上对结晶器内钢水流动和液面波动过程进行了数值模拟，重点研究了其所独有的3孔浸入式水口的冶金功能。针对3孔浸入式水口不同侧孔倾角和浸入深度，数值模拟对结晶器内钢水流动做出了较为详细的预报，研究工作就此分别考察了水口中心孔流量变化和钢水液面波动幅度。     

天钢板坯结晶器流场物理模拟及连铸工艺优化

为研究结晶器内钢液流场,通过对工艺参数的优化,进一步提高铸坯质量,以天津钢铁集团有限公司4#-VAI板坯连铸结晶器为原型进行水模试验,通过调节拉速、水口浸入深度,研究了结晶器内流场形态、液面波动、流场冲击深度和保护渣形貌等的变化情况。模拟试验表明,在现有参数和水口尺寸情况下,结晶器流场合理、液面渣层平稳、坯壳厚度均匀,能够满足铸坯质量要求。     

Flow Control in the Thin Slab Mould at the Corus Direct Sheet Plant

Thin slab casting forms the most important development in continuous casting of the past two decades. Within a short period of time the technology developed into a serious alternative for conventional slab casting, both with respect to productivity and product quality. Corus implemented the technology in its Direct Sheet Plant (DSP) enabling the production of thin‐gauged coils. The development of thin slab casting technology has not come to an end yet. Further increase in productivity can be expected still respecting high quality standards. The control of the mould fluid flow is one of the key technologies for thin slab casting. Here not only the (complex) design of the submerged entry nozzle is important. A strong interaction exists with the shaping of the funnel mould and the layout of the electromagnetic brake (EMBR). Modern physical and numerical modelling techniques enable a detailed design study of all aspects of the process. This resulted in a new design of the EMBR for the DSP thin slab caster, based on a multi‐pole approach. One pole is controlling the symmetry of the flow, where another two poles control the speed of the liquid steel in the meniscus area. By using this technology the operational window can be enlarged significantly without deterioration of the situation in the mould.     

薄板坯结晶器内卷渣现象的研究

基于相似原理,采用1:1的水模型,模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液-保护渣界面的流场,通过采用SG200水工数据采集系统对液而波动进行了定量测量.结合流场显示研究了薄板坯连铸结晶器内钢液的卷渣机理,得出了薄板坯连铸结晶器内钢液的主要卷渣方式为旋涡卷渣和剪切卷渣.研究了各工艺参数,即水日类型、浸入深度、水口出口倾角、拉速等,对保护渣卷人量、卷入方式、卷人深度的影响.