三流中间包内控流装置优化

通过1∶2模型实验和数值模拟,研究了设置弧形挡墙中间包内钢液流动的特性。水模实验结果表明:弧形挡墙中间包各流平均停留时间比原型中间包提高了一倍,弧形挡墙中间包各流之间平均停留时间最大差异比原型中间包降低了5s。数值模拟结果表明:相对于原型中间包,弧形挡墙的中间包内的钢液流经路径较复杂、停留时间更长,夹杂物有足够时间碰撞聚合去除。水模实验与数值模拟研究结果一致。     

六流中间包控流装置优化及内衬冲蚀分析

以国内某企业六流中间包为研究对象,利用数值模拟与物理模拟相结合的方法,对中间包内温度场、流场及中间包内衬的冲蚀效果进行系统的分析。计算结果表明,改变中间包内的控流装置可以有效改善钢液的流动情况,使中间包内各个出口的温度差减小,延长钢液在中间包内的停留时间,降低钢液对中间包内衬的冲蚀强度,延长中间包使用寿命。     

两流非对称中间包结构优化与应用研究

采用水模型实验、数值模拟相结合的方法分析了原型中间包和优化中间包在钢流流场、中间包流动特性方面的差异.结果表明:优化中间包2#水口平均停留时间延长了8.0%,两水口流体平均停留时间之差下降了36.3%.流体在优化中间包内流动轨迹更加复杂,延长了流体在中间包内停留时间.通过工业实验证实了优化方案的可行性.工业试验表明:采用圆形湍流控制器加单挡墙组成控流装置的原型中间包,两水口钢液平均温差为5℃,浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.7 mg;而采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包,两水口钢液平均温差为3℃或2℃,约为原型中间包两水口钢液平均温差的1/2;浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.2 mg,约为原型中间包的1/3.说明采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包对两水口温度的均一性起到了显著作用,且更能有效地去除钢液中的夹杂物.     

流钢孔对中间包流体行为影响的数值模拟

以某钢厂双流中间包为基础,建立了相似比为1∶3的物理模型和三维稳态数学模型,研究挡坝控流装置上流钢孔的孔径、数量和倾斜角度等变化因素对中间包内流场的影响。结果表明,孔径大小和流钢孔的倾斜角度对中间包内钢液的流动特性至关重要。在中间包挡坝上开设的流钢孔孔径为120 mm、倾斜角度为15°时,可改变钢液流向,延长钢液流动轨迹,增加夹杂物去除概率,与原型相比,中间包内钢液平均停留时间增加近28 s,死区比例降低46.5%,理论残钢量降低79%。     

单流板坯中间包内湍流抑制器对流场的影响

通过水力学模型实验,研究了湍流抑制器对单流板坯中间包内钢液流动的影响,并比较了有无湍流抑制器时中间包内钢液流动的特性。湍流抑制器使钢液由长水口注入中间包后再返回,从而消除了中间包短路流,发展了表面流,延长了滞止时间和平均停留时间,有利于中间包内夹杂物的去除。湍流抑制器与单挡坝的结构在控制中间包内钢液流动方面效果较好。     

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。     

梅钢2号连铸机中间包气幕挡墙的水模研究

以相似原理为基础，用水模拟钢液研究中间包内的钢水流动特征，通过测定模型中间包内停留时间曲线（RTD），计算其平均停留时间及死区、活塞区和混合区的体积。试验表明，在中间包内通入气体后，能有效地延长钢水在中间包内的平均停留时间，有利于钢中夹杂物的上浮排除。     

单流板坯连铸中间包内钢液流动特性研究

以八钢30t单流板坯连铸中间包为研究对象,采用物理和数学模拟方法,研究了中间包内钢液停留时间分布,分析了呈双峰形状的停留时间分布曲线反映的钢液流动模式,并采用新的方法计算了包含短路流的钢液流动模式的特征参数,进一步阐述了中间包内钢液流动特性。得出结论:(1)中间包内钢液流动的停留时间分布曲线呈现双峰形状,主要原因是中间包内钢液存在一定程度的短路流(2)中间包底面宽长比是控制中间包内钢液短路流的最主要因素,当中间包底面宽长比为0.30时,中间包内钢液短路流完全消失。     

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。     

板坯连铸中间包内控流装置优化的物理和数值模拟

为优化连铸中间包内钢液的流动形态以有效去除非金属夹杂物,提出了一种带有不同孔径的多孔控流器。以某钢厂70 t两流板坯连铸中间包为原型,搭建1∶4的水力学模型测量RTD曲线,建立三维数值模型分析流场,研究了拉速和控流器安装位置对中间包钢液流动特性的影响,得到最佳控流装置组合。结果表明：安装控流器的中间包内钢液流动状态得到改善,运动轨迹得以延长,钢液平均停留时间增大,死区体积分数减小。当控流器与挡墙间距为150 mm时,安装孔长径比S_f=4的控流器效果较佳。拉速分别为1.0、1.2、1.4 m/min时,死区体积分数分别减小了17.42%、15.55%、28.72%,峰值时间分别延长了75、41、56 s,平均停留时间分别延长了78、87、126 s。