小方坯连铸6流中间包结构优化水模型研究

针对小方坯连铸6流中间包,采用模型与原型1∶3的相似比,建立水模拟系统,对原型中间包内钢液的流场分布进行评估,并研究了不同多孔挡墙及湍流器对中间包内钢液流动特性的影响.结果表明,使用湍流器能显著降低钢液的湍流强度,减少对浇注区液面的冲刷.湍流器与改进多孔挡墙(Q)组合效果最佳,可以有效地改善中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水的洁净度.     

稳恒磁场下中间包温度场流场耦合数值模拟

通过对单流板坯连铸中间包内流场与传热耦合的数值模拟,研究了铸坯在不同拉速下的中间包内钢水平均停留时间分布,同时利用电磁流体力学(MHD)研究了在不同强度的稳恒磁场下,中间包内钢水的流动情况。结果表明,合理地降低铸坯拉速,增强磁感应强度,均能延长钢水的平均停留时间。与钢水流动速度相反的电磁力的制动作用,改变了流场分布,减少了钢水对中间包壁的冲击,使上表面钢水流动更加平缓,同时引起的钢水温降不明显。当磁感应强度为0.10T时,出口钢水的平均温度下降0.46K;改变磁感应强度,模拟发现在0.10~0.15T范围内时,效果更理想。     

连铸机中间包结构优化及流场分析

以六流T型中间包为分析模型,运用ANSYS软件的CFX模块进行中间包流场的数值模拟分析。考察了六流T型中间包在没有控流装置和在布置不同控流装置情况下的钢液流动特性。对于促进夹杂物在中间包内很好的上浮,提高连铸钢水的纯净度,并为在中间包内设置堰、坝结构的确定与否提供了选择的最佳方式。     

基于恒过热控制的感应加热中间包内钢水的流动与传热

通过建立电磁-热-流动耦合数学模型,研究了一种六流H型通道感应加热中间包内电磁力的作用特点、钢水的流动及传热规律。对比了感应加热不同应用模式下中间包内流场和温度场特点,探讨了传统冷态水模拟研究方法对该感应加热中间包结构优化的适用性。结果表明,感应加热中间包通道内电磁力呈偏心分布,方向指向通道偏心位置,钢液在通道内旋转流出。裸包方案下,开启感应加热1500 s时比未开启中间包内1号水口处钢水温度高22 K;由于电磁力作用使通道附近水口的短路流加剧、各流一致性变差。但中间包结构优化后,通道附近水口短路流消失,各流温差降低、一致性改善、升温速率加快。模型研究结果揭示了这种新型中间包的冶金机理,同时也表明基于冷态模拟的中间包结构优化方法仍可作为感应加热中包结构设计和优化的重要依据。     

信息报导

覆盖渣和铸流对中间包钢水氧化速率的影响测量中间包内由覆盖渣覆盖的钢水的氧化速率和正在浇铸的钢水量，研究其反应机理，以便使中间包内各个不同有效空间内的钢水的氧化速率定量化。这是基础理论研究的内容之一。由覆盖渣覆盖的中间包内的钢水的氧化速率与以气相形式存...     

优化高拉速板坯连铸中间包控流装置的水模型和数值模拟

通过建立模拟高拉速板坯连铸中间包内钢液流动的水模型和数值模拟,研究了挡渣墙、坝和抑湍器等控流装置对中间包内流体流动特性的影响.结果表明,有无冲击板对中间包流动特性的影响不大,抑湍器与单墙双坝的合理搭配对中间包内夹杂物有效去除的流动特性十分重要,否则会起负面影响.提出了一个控流结构优化设计的方案.     

中间包双板多孔挡墙流动控制去除夹杂物效果的模拟研究

为净化钢液、提高夹杂物在中间包内的上浮率,提出一种新型中间包挡墙流动控制形式——双板多孔挡场流动控制通过数值模拟方法结合水模型实验,对中间包内流体流动及夹杂物的传输行为进行了分析研究．结果表明,采用多孔挡场流动控制可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度     

中间包双板多孔挡墙流行控制去除夹杂物效果的模拟研究

为净化钢液、提高夹杂物在中间包内的上浮率,提出一种新型中间包挡墙流动控制形式－双板多孔挡墙流动控制。通过数值模拟方法结合水模型实验,对中间包内流体流动及夹杂物的传输行为进行了分析研究。结果表明,采用多孔挡墙流动控制可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度。     

中间包传热边界对钢液流动及传热计算的影响

以某厂T型中间包为例,建立了中间包内钢液流动、传热数学模型。针对数值模拟中存在的传热边界条件的准确性问题进行探讨,引入了中间包包衬散热计算模型,得出关于中间包包衬结构的热流散失与内壁温度的关系,作为中间包内钢液流动、传热计算的边界条件。利用商用Fluent软件模拟计算,并比较分析了不同边界条件对中间包内钢液流动、传热的影响,结果表明提出的边界条件模型法使计算模拟结果更符合实际。     

板坯连铸IF钢中间包控流装置优化水模型研究

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分布曲线,计算其平均停留时间及死区,活塞区和混合区的体积.得出了最有利于改善中间包钢液流动的控流装置组合为下挡墙+湍流控制器,并得出了其具体位置.优化后的中间包比原中间包死区体积下降了4.1%,活塞流增加了8.7%.     

连铸单流中间包钢液非稳态流动行为物理模拟

针对非稳态换包过程对钢水洁净度显著恶化问题,基于相似原理,构建了相似比为1∶2的中间包物理模型,对单流中间内钢液非稳态流动行为进行了系统研究。研究结果表明,稳态条件下通过设置尺寸合理的堰坝和湍流控制器可以有效改善中间包内流体的流动状态。非稳态条件下,当钢包换包结束,中间包液位回升过程中,钢液平均停留时间随液位的上升而延长,最长可达497s;死区体积分率随液位回升而逐渐减小,最小降至23.91%。换包过程中液位的降低和回升伴随着流动状态的剧烈波动,最终恶化了非金属夹杂物上浮去除行为。     

板坯电磁加热中间包钢液流动特性和结构优化

电磁加热中间包技术能有效补偿浇注钢液温降,实现恒温和低温浇注。为使电磁加热中间包技术能合理应用于双流板坯连铸,建立了相应的数学模型,研究了感应加热技术对中间包内流动和温度特性的影响。考察了挡墙-挡坝和通道角度等因素对钢液温度场和流动行为的影响。结果表明,通道式感应加热技术不能直接应用于双流板坯连铸,有必要优化中间包结构。电磁加热能显著提高中间包分配室内的钢液温度,但会产生短路流。挡墙-挡坝可有效减少短路流和均匀钢液温度。挡墙-挡坝与水口出口距离为0.5 m时,钢液流动状态较好,温度分布较均匀;增大通道展开角度不适用于双流板坯感应加热中间包。合理的加热功率模式可将浇注温度波动控制在5 K以内。     

中间包流场控制技术的进展

合理控制中间包的流场有利于促进钢液中夹杂物上浮、均匀钢液成分和温度。水模型试验和数值模拟是两种主要的中间包流场研究方法,各有优缺点应相互补充。数值模拟成本低廉速度快,但受限于边界条件的不确定性和湍流模型的局限性难以完全真实反映中间包内的流场。水模型试验能够较为准确地模拟中间包内流场,但无法准确模拟温度场、水口结瘤、覆盖剂和吹气等对中间包流场的影响。研究表明,湍流控制器对降低长水口钢液射流的湍动能、均匀钢液温度和成分、聚拢射流让其转向向上流动降低死区体积分数、延长平均停留时间和优化流场结构具有很好的作用。湍流控制器、堰、坝和导流挡墙合理组合,协同发挥的控流效果,优于单一控流装置的效果。合理调节堰与包底距离、挡坝高度、堰与挡坝距离、堰与出流口距离、挡坝开孔的个数、尺寸和角度,可以优化中间包流场,促进夹杂物去除。气幕挡墙对钢液进行气洗可以提高钢液洁净度。环形气幕挡墙解决了条形气幕挡墙夹杂物去除率低、且不稳定的问题,提高了夹杂物去除率。最后,中间包流场数学模型精细化,并考虑连铸过程中更多工艺与边界条件的影响是未来发展的趋势。对于中间包流场研究的特定问题,针对性设定优化指标,会使得优化研究工作事半功倍。水模型试验作为中间包控流技术的另一种重要研究手段,同样越趋精确化,不断有研究者以提高试验精度为目的在试验方法和测量原理上进行探索和创新。     

电磁制动下钢液射流及钢-渣界面波动行为的数值模拟

建立了描述全幅一段电磁制动作用下结晶器内钢液射流及钢-渣界面波动行为的数学模型,采用数值模拟方法研究了不同电磁参数对结晶器内钢液射流及其引起的钢-渣界面波动行为的影响,分析了磁感应强度及水平磁极与浸入式水口之间距离变化对结晶器内钢液射流行为和钢-渣界面波动行为的影响。结果表明,当全幅一段电磁制动稳恒磁场同时覆盖射流冲击区域、上返流和下返流区域时(D=20mm),电磁制动的施加可以有效控制钢液射流结构,降低上返流和下返流钢液流速,稳定钢-渣界面波动;当电磁制动水平磁极与浸入式水口垂直距离较远时(D=220mm),增大磁感应强度不能对结晶器内上返流区域钢液流速进行抑制,不利于钢-渣界面波动的稳定,增大卷渣发生几率。     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

异钢种连浇工艺参数对交接坯长度的影响

对梅钢板坯异钢种连浇过程进行水力学模拟,研究进钢量、中间包余钢量和通钢量与铸坯长度方向的无量纲浓度变化关系曲线。结果表明,在梅钢浇铸条件下,降低中间包余钢量和增大通钢量均能显著减少交接坯长度,并且对于进钢量,如果对混合率要求不是很高（90%以下）,增大进钢量也能明显减少交接坯长度。     

Optimization of flow control devices for a T-type five-strand billet caster tundish: water modeling and numerical simulation

The optimization of flow control devices(FCDs) for a T-type five-strand billet caster tundish was carried out by water modeling and numerical simulation. In water modeling experiments, flow characteristics of the bare tundish and tundish conf igurations with designed U-type baff les and a round turbulence inhibitor were analyzed using residence time distribution(RTD) curves. Mathematical models for liquid steel in the real plant tundish were established using the fluid dynamics software package Fluent. The flow field, the temperature field, and the RTD curves of liquid steel in the proposed tundish conf igurations were obtained. The results of numerical simulation and water modeling were validated with each other by the predicted and experimental RTD curves. The results of flow field and temperature field were used to ref lect the actual state of a real plant tundish and to choose the optimal FCD. Finaly, from the whole performance of the multi-strand tundish, the optimal scheme was determined by combining the results of water modeling and numerical simulation. With the optimal tundish equipped with U-type baffle with def lector holes and round turbulence inhibitor, not only was the flow characteristic of each strand improved, but also the difference of flow characteristics between multiple strands was smaller.     

单流板坯中间包挡坝结构优化的数值模拟

以某钢厂单流板坯中间包为基础,采用数值模拟的方法对中间包挡坝结构优化前后钢液流场及夹杂物去除效果进行了研究。结果表明,挡坝优化后部分钢液通过斜上导流孔流出,减弱了钢水沿挡坝向上流动对液面产生的冲击,也避免了其沿包底直接流出形成的短路流。30°导流孔条件下中间包钢液平均停留时间最长,死区最小,流动状态最合理。当导流孔角度进一步增加,钢液流出导流孔后快速汇入挡坝后方的大环流导致停留时间减少。30°导流孔结构的夹杂物去除率相比于原结构提高约11%。当导流孔角度进一步增大,夹杂物去除率下降,但都略优于原始挡坝结构。新导流孔结构工业应用后,各类夹杂物评级结果均显著提高。     

连铸中间包内湍流控制器控流过程的数值模拟

采用ANSYS-CFX软件,针对宝钢4#连铸机中间包结构和操作工艺参数,进行了流动与传热耦合过程的三维数值模拟,并用水力学模拟进行验证。分析比较了无任何控流装置和有控流装置下的钢水流动以及RTD曲线,结果表明：设置湍流控制器可以使中间包内钢水流动死区减少,活塞区增大,更有利于夹杂物的去除。