八流方坯连铸中间包控流装置优化的水模研究

通过八流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。研究表明:对比原挡墙,中间包的控流装置改为新挡渣墙后,表征中间包流动特性的流动特性因素有了明显的改善。在新挡墙的基础上,对稳流器和挡坝等控流装置关于控流效果的影响进行了实验研究,发现每个方案中的一个或者多个控流参数有利于进一步改善中间包的控流效果。通过对比和分析这几种控流方案对改善中间包内流体流动特性的效果,确定了最优方案。     

两流非对称中间包内控流装置优化的水模型研究

通过水模型实验和数值模拟,研究了两流非对称中间包采用不同控流装置时流体流动的特性.结果表明:圆形湍流控制器与单挡墙组成的控流装置中间包两出口流体流动差异较大;非对称长方形湍流控制器和多孔挡墙组成控流装置的中间包,两流之间的平均停留时间差异是圆形湍流控制器和单挡墙组成控流装置中间包的2/3,且近长水口侧出口的平均停留时间...     

三流Τ型中间包内控流装置优化的物理模拟

通过三流T型连铸中间包物理模拟实验,研究了直挡墙、V型挡墙及其与抑湍器组合控流装置对中间包流动特性的影响。结果表明,直挡墙控流装置的控流效果优于无控流装置的中间包,但不如设计合理的V型挡墙控流装置;V型挡墙与挡坝组合控流装置（方案Ⅴ）的控流效果较好,在其基础上加入抑湍器后控流效果并不理想。因此,提出了针对三流T型中间包控流装置的优化设计方案。     

六流方坯连铸中间包结构优化水模实验

 通过六流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。采用笔者提出的多流中间包流动特性分析模型及各流流动特性一致性的分析方法进行了定量描述。结果表明,带横墙和不带横墙的“V”型挡墙均能明显改善各流流动特性的一致性,与不带横墙的“V”型挡墙组合挡坝的数量、高度均对流动特性有影响,在较优的“V”型挡墙与挡坝组合控流装置基础上加入抑湍器后控流效果更佳。通过实验研究,提出了优化方案。     

中间包内钢水控流技术

介绍了中间包冶金技术的发展,分析了中间包内钢水的流动特性及控流装置对钢水流动状态的影响,论述了改进中间包内的控流装置可以明显改变钢水流动状态,中间包内同时应用堰、坝、湍流控制器及多孔挡墙或气幕挡墙,能够延长钢水在中间包内的滞留时间,有效去除钢中夹杂,提高中间包冶金效果。     

连铸中间包不同控流装置使用效果比较的模拟研究

采用水力学数学模拟的方法,研究了3号多孔挡墙和U挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响。水力学模拟依据相似原理,用"刺激—响应"实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到两种挡墙对中间包流体流动的影响。然后用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性。研究结果表明:3号多孔挡墙可以延长1号、2号水口响应时间及平均停留时间,缩短了3号水口响应时间及平均停留时间,控制各流流动趋于一致。中间包内流体流动特性得到明显改善。使用U挡墙后,钢液的平均停留时间Ta有了大幅增加,但各水口的初次响应时间差距较大,各流的流动特征一致性较差。因而,3号多孔挡墙控流效果优于U挡墙。     

八流中间包结构优化水模型试验研究

基于邯钢第一炼钢厂八流中间包结构,采用1∶3模型对中间包进行了水模拟试验研究,通过对不同控流装置下各流的RTD曲线分析,对中间包结构进行了优化。研究结果表明:通过V形挡墙开孔方向往轴向调整,缩短了边流的响应时间,提高了各流同步性;通过两侧各设置双低坝,配合挡渣墙,使中部两流停留时间延长;采用优化后的"新挡墙+稳流器+双低坝"结构,有效延长了中间包钢水平均停留时间,减小了死区体积,各流的开始响应时间延长,各流RTD曲线峰值时间相差减小,有利于温度场的均匀化。     

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.     

两用型中间包控流装置的优化

为改善某钢厂一种六流和八流两用型连铸中间包的流场,对该中间包进行物理模拟研究。该中间包最大长宽比为13∶1,且需同时兼顾六流和八流流场的最佳性,优化较为困难。试验分别在空包及增加控流装置的情况下研究中间包内钢液流场的情况,结果表明:不添加任何控流装置的情况下,流场不稳定,近流(第3流和第4流)水口有短路流现象;在增加了稳流器以及4种不同的挡墙的情况下,通过水力学模拟试验确定方案二能够得到最佳的流场,其响应时间的分散度分别为14. 8,10. 5,平均停留时间的分散度分别为17. 5,34. 7,死区体积分别为4. 1%,7. 6%。合理的挡墙优化方案(导流孔的位置和角度的改变),可以有效改善中间包的流场。     

板坯连铸38 t扩容中间包控流装置优化的数值模拟和应用

通过数值模拟,对钢厂250 mm×2 000 mm板坯连铸原29 t扩容至38 t中间包进行控流装置优化。研究了挡墙、挡坝的个数和位置对中间包内钢液流场及停留时间分布(RTD)曲线的影响,综合考虑了中间包冶金效果及生产成本,为现场提出了稳流器+挡墙+挡坝控流装置的最优设计方案,该方案使中间包活塞区比例达到77.1%,死区比例降至4.2%。现场采用该结构后非稳态浇铸期间生产的管线钢非金属夹杂物合格率由88%提高到95%,明显提高了中间包的冶金功能。     

连铸中间包控流装置优化研究与实践

通过水力学模拟试验,研究了昆钢7号方坯铸机中间包采用多孔挡墙时的钢水流动特征.研究结果表明:中包采用多孔挡墙时,各流流动特征趋于一致,流体初次响应时间、平均停留时间增大,死区体积减小,中包冶金效果得到明显改善,3号多孔挡墙为最佳方案.试验结果应用于生产后,铸坯质量得到明显改善,TS800U铸坯非金属夹杂物出现率由52%降至3.5%.     

侧孔长水口两流非对称中间包流场优化

 中间包流体流动直接影响连铸坯的质量,为了缩小非对称中间包两流之间的流动差异,利用水模型和数值模拟方法,研究了侧孔长水口中间包流体流动特性。研究结果表明：直通型长水口、圆形湍流控制器和单挡墙结构中间包两出口流体差异较大,侧孔长水口和多孔挡墙结构中间包两流之间平均停留时间差异是直通型长水口中间包的3/4,且近长水口侧出口的平均停留时间延长7.7%。     

基于温度场的17 t双流中间包控流装置优化模拟

中间包控流装置影响包内钢液的流动状态以及钢液温度的均匀程度,这决定了钢液是否能够高质量的稳定浇铸。以钢厂17t双流中间包为原型,按与实际中间包1:2比例建立模型。通过正交水模拟实验以及对温度场的数值模拟,得出在考虑温度的条件下最优化的中间包控流装置组合为:堰距包底距离260 mm、坝高360 mm、堰与水口间距离580 mm、坝与水口间距离1170 mm。     

不同挡墙挡坝组合对两流中间包内流场的影响

在相似理论的基础上,通过水力学模拟对两流板坯连铸中间包3种不同挡墙挡坝组合形式下包内流场进行研究.试验结果表明:方案1(挡墙-挡坝-端挡坝方案)挡墙与挡坝间距不合理,端挡坝未起到控流作用致使中间包内流体平均停留时间、峰值时间短,死区比例较大(27.9%);方案2(挡坝-挡墙-端挡坝方案)显著改善了中间包内流场状况,全混流区及活塞流区比例增加,死区减小为21%;方案3(双墙双坝方案)由于增加一组挡墙延长了流体流动的路径,流体在中间包内的停留时间明显增加,死区比例最小(16.7%),同时微观电导率波动值也最小(0.025 ms/cm),为3种方案之最优.     

Numerical Investigation of the Fluid Flow in Continuous Casting Tundish Using Analysis of RTD Curves

 A detailed mathematical procedure of the optimization of the fluid flow in a tundish water model with and without flow control devices (weir and dam) was carried out using the commercial CFD code FLUENT 60. The (k ε) two equation model was used to model turbulence. The residence time distribution (RTD) curves were used to analyze the behavior of the flow in tundish. The location of flow control devices in the tundish was studied. The results show that the flow modifiers play an important role in promoting the floatation of nonmetallic inclusions in steel. Comparing the three geometric configurations that are considered (bare tundish, weir, weir+dam), the tundish equipped with the arrangement (weir+dam) is a best and optimal geometric configuration of tundish.     

板坯连铸双流73 t中间包控流装置优化的水模型研究

根据相似原理采用1:3水模型研究了238 mm×1 500 mm板坯双流连铸73 t中间包不同控流装置对流场的影响,以便得出最佳控流组合及优化的挡墙位置和高度。结果表明,采用双层湍流抑制器和下挡墙配合使用是双流中间包控流的较优组合,当下挡墙位置在模型中距长水口685 mm,高度为152 mm时,平均停留时间相对原型中间包延长了53.5 s,死区比例由27.9%减小到13.1%,较好地改善了中间包内流体的流动形态,有利于均匀钢液温度和夹杂物上浮去除。     

中间包结构对钢水清洁度的影响

总结了中间包结构的发展趋势及在工厂试验分析的容量、熔池深度、挡墙、坝和过滤器等流动控制装置对钢水清洁度的影响；计算了使用不同流动控制装置条件下中间包钢液流场的变化。     

二流T型23 t中间包控流装置的数值模拟和结构优化

通过计算流体力学软件FLUENT建立的数学模型对钢厂200 mm×1 600 mm铸坯二流T型23 t中间包现挡墙和坝、湍流控制器和坝、湍流控制器和现挡墙以及新挡墙4种结构方案进行三维数值模拟,研究原中间包及安装不同控流装置后的钢水流动特性。结果表明,在所有的设计方案中安装有湍流控制器和坝的中间包能够达到最佳优化效果;中间包的死区体积分率由30.18%降到16.51%,活塞流区与死区的体积分率比R_Vp/Vd由55.80%增大到129.44%;中间包内流动稳定,有利于夹杂物的上浮。