旋流水口对圆管坯连铸结晶器内钢水流场的影响

借助于流体力学分析软件Fluent,在圆管坯连铸浸入式水口上施加电磁力,对结晶器内钢水产生电磁搅拌作用使模型水口出流成螺旋状态的钢水流场进行了数值模拟。结果表明:旋流式水口有利于改善结晶器内的流场,有效降低冲击深度,增大液流向弯月面区域的回流和热流上传,提高了液面的活跃程度,增强钢水表面融渣的效果。     

连铸高铝—石墨浸入式水口的研制

在连铸程序中,设计中间包和结晶器之间的浸入式水口(中间包长水口或套管)的目的是为了防止从中间包流入结晶器的钢水再氧化。该水口提供了一个均匀钢流,防止钢水流散。     

水口类型对大方坯连铸结晶器内流场和温度场的影响

利用Fluent流体力学软件对直通式、侧二孔式、侧四孔式浸入水口对大方坯连铸结晶器内钢水流场和温度场进行了数值模拟.结果表明,从流场来看,直通式冲击深度最大,侧二孔式次之,侧四孔式最小,侧四孔式水口在结晶器内钢水能形成上、下两个回流,其下回流涡心较直通式水口从590 mm上移至270 mm,有利于夹杂物的上浮.从温度场来看,侧二孔式和侧四孔式较直通式水口使结晶器内热中心明显上移,且其弯月面钢水温度比直通式分别提高了6 K和4 K,有利于保护渣的熔化.     

近终型异型坯连铸用扁平浸入式水口的设计开发

针对莱钢异型坯连铸机实现全保护浇注的要求,开发了一种超扁平形状的浸入式水口。该水口工作端采用了双侧孔结构,并结合不同浇注断面和拉速进行了导流方式优化,主要依据来自于结晶器内钢水流动、自由液面波动以及传热凝固等综合冶金行为的数值预报结果。热态生产试验表明,采用单支扁平形状浸入式水口实现异型坯连铸全保护浇注是可行的,所设计浸入式水口具有显著稳定结晶器熔池液面和促进保护渣熔化的作用,使用寿命初步达到要求,铸坯内外质量得到明显改善。     

连铸浸入式水口中的钢水流动特性

连铸结晶器中钢水流动的控制会直接影响板坯和产品的表面和内部质量。虽然结晶器中的钢水来源于浸入式水口,但着眼于浸入式水口中液流方面的研究却很少。本研究借助于液态合金模型与钢流模型,通过透明的浸入式水口现场观察了浸入式水口中的钢水流动情况。随后又在工业连铸机上测量了结晶器弯月面处排出的氩气。在液态合金模型试验中,势流和活塞流的形成取决于氩气流量、金属流量以及水口直径。减少氩气流量、增加金属流量以及缩小水口直径都会导致水口中弯月面高度的升高。通过透明的石英玻璃水口观察钢流。势流与活塞流的出现也都取决于氩气流量。根据从结晶器弯月面处测量的氩气净流量,发现从上滑板中吹入的氩气有20％左右被带入水口中。根据这些试验结果可以得出以下结论：在平常操作过程中,传统板坯连铸机的浸入式水口内充满钢水,钢流类似活塞流。     

浸入式水口自动变渣线技术在莱钢宽厚板坯连铸机中的应用

浸入式水口是连铸机浇注过程中重要的环节之一,它承接钢水从中间包到结晶器,是实现连铸无氧化浇注的重要保证。本文提出的一种连铸机浸入式水口自动变渣线的技术,是通过自动调节水口渣线部位,严格控制水口在结晶器内局部浸蚀的时间,按时间段对水口渣线部位置进行自动调节。解决了现有技术中因采用人工方式进行变渣线操作不能准确的对浸入式水口进行精确控制操作,使得浸入式水口在结晶器内局部被过度侵蚀穿孔,导致连铸机液面不稳定的弊端并严重影响浸入式水口的使用寿命的问题。     

大方坯连铸结晶器内钢水流场的数值模拟

 采用数值模拟的方法对大方坯结晶器内钢水流动过程进行了理论计算和分析,评估了浸入式水口结构对结晶器综合冶金效果的影响,并讨论了有关工艺参数与浸入式水口结构参数的关系。结果表明,浸入式水口结构及其工艺参数对结晶器内钢水流场分布及湍流粘度分布影响显著。     

汽车外板连铸结晶器流场与SEN出口形状优化

采用测速棒偏转法对工业生产连铸结晶器表面流速进行了高温实际测量,并依据测量结果对数学模型的计算结果进行了对比分析与验证。并进一步利用数学模型对比分析了侧孔出口为方形、矩形和跑道形的浸入式水口(Submerged Entry Nozzle,SEN)在不同拉速和水口浸入深度情况下结晶器内流场的变化规律。结果表明,采用三种不同类型水口的表面流速随着拉速的增大而增加,随着SEN浸入深度的增大而减小。在相同的连铸工艺条件下,采用方形水口的结晶器表面流速大于采用矩形水口和跑道形水口的表面流速。采用矩形水口的结晶器表面流速与采用跑道形水口的表面流速大小相当。采用三种不同类型水口的液面湍动能随着拉速的增大而增加,随着水口浸入深度的增大而减小。在相同的连铸工艺条件下,采用跑道形水口的液面湍动能最小。     

薄板坯连铸用平头浸入式水口的研究开发

通过研究薄板坯连铸机大通钢量条件下结晶器内钢水的流动特性,分析了浸入式水口出口射流对熔池温度分布、结晶器内液面波动等的影响。唐钢研发的一种薄板坯连铸机用平头浸入式水口,优化了浸入式水口钢液出钢孔端面的形状结构和在结晶器内的浸入深度,使高温钢水覆盖了整个结晶器表面,有利于保护渣的融化,解决了薄板坯连铸机拉速提高对结晶器流场、铸坯质量等方面的影响。     

八钢板坯连铸中包浸入式水口结构的优化

总结了板坯连铸结晶器浸入式水口对结晶器流场的影响,通过数学模拟及现场大量试验。选定了适合八钢板坯连铸现场条件的浸入式水口,解决了结晶器角部扰动的问题,提高了板坯质量。     

C72DA钢连铸时避免结晶器钢水卷渣的工艺实践

通过对150 mm×150 mm方坯结晶器钢水流场的模拟和卷渣机理的分析,改进了连铸的有关工艺参 数：浸人式水口浸人深度由70～80 mm提高到120～135 mm;浸入式水口下口直径由25 mm增大至32 mm;保护渣 粘度由0.38 Pa ·8提高到0.40 Pa ·8;结晶器钢液面波动由±5.0mm降低到±3.0 mm。结果使C72DA钢的夹杂 物合格率由92.10%提高到99.51%。     

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°。     

异形坯连铸充型凝固过程数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对单双水口Q215钢750 mm×450 mm×120 mm异形坯连铸结晶器内钢水充型凝固过程进行数值模拟,得到了速度场、温度场的分布图和充填过程自由表面的位置和形状图。分析了单双水口模型对速度场及凝固的影响。结果表明,双水口模型可以减轻结晶器上部回流的强度,减小冲击深度,提高传热效率,加快结晶器内钢液的凝固速度,有助于提高铸坯的质量和提高拉速。     

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·     

Numerical Analysis of the Influences of Operational Parameters on the Braking Effect of EMBr in a CSP Funnel-Type Mold

A three-dimensional mathematical model of the magnetic field, flow field, and temperature field in a 1500 mm × 90 mm CSP funnel-type mold is used to numerically study the effect of an electromagnetic brake (EMBr) on flow and heat transfer behavior of molten steel. A number of effects of EMBr on the flow pattern and temperature distribution of molten steel are simulated. The jet flow discharge from the submerged entry nozzle (SEN) is significantly suppressed. In addition, heat transfer in the upper part of the mold increases under the influence of EMBr, which can improve the mobility of liquid steel at the meniscus and achieve low superheat casting. The relations between casting speed and magnetic flux density, and between SEN submergence depth and the installation position of the EMBr device, are taken into account to study the effects of braking on molten steel. The results show that the braking effect is weakened with an increase in either the casting speed or the SEN submergence depth. In order to insure the efficient and stable operation of a continuous casting production, the magnetic flux density should be increased by approximately 0.1 T when the casting speed increases by 1 m/min. In addition, an optimal braking effect for molten steel can be obtained when the distance between the bottom of the nozzle and the upper surface of the EMBr device is 100 mm.     

内冷却器-U形管对板坯连铸结晶器内钢水流动的影响

针对1 240 mm×200 mm板坯连铸提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在“结晶器内设置内冷却器-U形管”,起到提高传热效率和改善钢液流动之目的。运用流体力学分析软件,就内外复合冷却结晶器内钢水的流动状态进行了数值模拟,发现内冷却器可以使结晶器内钢水的流动状态均匀,部分起到电磁制动之功效,有利于钢液中的夹杂物上浮。     

浸入式水口底部结构对板坯结晶器内钢液流场和温度场的影响

用PHOENICS软件计算了板坯结晶器内流体的三维流场和温度场。比较和分析了浸入式水口底部结构对结晶器内流场和温度场的影响,为优化浸入式水口结构参数提供参考。     

280 mm×380 mm方坯连铸结晶器钢水流场的数值模拟

借助商业软件CFX4.4,对拉速0.8 m/min、两孔浸人式水口结构内腔中的钢水流动和(mm)280×380 ×800结晶器内70L(0.70%C)钢水流场进行了数值模拟。结果表明,侧孔倾角度10°、20°时,结晶器液面附近有二次漩涡出现,易造成卷渣;倾角30°时,液面相对平静;水口插入深度175~225 mm时,水口射流对结晶器钢水液面没有明显的冲击。     

Interfacial Fluctuation Behavior of Steel/Slag in Medium-Thin Slab Continuous Casting Mold With Argon Gas Injection

 The flow field of molten steel and the interfacial behaviour between molten steel and liquid slag layer in medium-thin slab continuous casting mold with argon gas injection was studied by numerical simulation, in which the effects of nozzle submergence depth and port angle, casting speed, and argon gas flow rate on the flow and the level fluctuation of molten steel were considered. The results show that the molten steel jet from the submerged entry nozzle (SEN) with three ports into the mold and form three re-circulation zones including one upper re-circulation zone and two lower re-circulation zones. Argon gas injection results in a secondary vortex flow in the upper zone near the nozzle. For a given casting speed and argon gas flow rate, increasing the side port angle and submergence depth of nozzle can effectively restrain the steel/slag interfacial fluctuation. Increasing the casting speed would prick up the level fluctuation. For a fixed casting speed, argon gas flow rate has a critical value, the interfacial fluctuation with argon gas injection are stronger than the case without argon gas injection when the argon gas flow rate is less than the critical value, but when the argon gas flow rate exceeds the critical value, the level fluctuation is calmer than that without argon gas injection.     

水口结构对连铸中低碳钢流场和温度场的影响

 为研究水口结构形状对连铸中低碳钢结晶器内流场和温度场分布的影响,采用有限容积法建立连铸圆坯三维数学模型,模拟了不同水口形状下圆铸坯的流场和温度场。结果表明,在水口浸入深度为80 mm、其他参数不变时,与直水口相比,旋流水口使钢水冲击深度降低,结晶器内涡流增强,弯月面温度和二冷区凝固率提高,且随着水口数量的增加,弯月面波高和结晶器出口温度降低;采用旋流水口并施加结晶器电磁搅拌(M EMS)时,结晶器中钢液温度升高,弯月面有卷渣行为,结晶器出口未形成凝固坯壳。在实际应用中,应避免同时使用M EMS和旋流水口,或使用旋流水口时采用低强度的M EMS。