连铸结晶器铜板温度场数值模拟研究

通过对板坯结晶器铜板温度场的模拟，提出了降低铜板温度的措施，这对提高铜板寿命和改善铸坯质量有重要作用。     

薄板坯连铸结晶器三维流场和温度场的数值模拟

针对ＩＳＰ型薄板坯连铸结晶器，利用数值模拟的方法，计算结晶器的内流体的三维流场和温度场，比较和分析水口结构形状，插入深度及拉坯速度对结晶器内流场和温度场的影响，为薄板坯连铸结晶器以及相适应的伸入式水口结构形状选型提供参考。     

连铸板坯结晶器温度场数学模型

建立了结晶器铜板二维非稳态传热数学模型，研究了结晶器铜板温度场。利用工厂实例对模型进行了验证。讨论了拉速、冷却水流速、铜板厚、水垢和铜板镀层对结晶器温度分布的影响。     

板坯连铸结晶器铜板温度场研究

本文建立了结晶器铜板二维非稳态传热数学模型，研究了板坯结晶器铜板温度场。利用工厂实测数据对模型进行了验证。讨论了拉速、冷却水流速、铜板厚度、水垢和铜板镀层对铜板温度分布的影响。     

板坯连铸结晶器冷却铜板的温度场分析及结构优化

采用结构分析有限元软件ABAQUS对具有不同冷却系统的两种结晶器在工作过程中的稳态温度场进行了模拟。在所采用的热材料参数和边界条件尽町能符合实际条件下。证明了采用新的设计可获得较理想的温度场分布。其结果对连铸结晶器的设计及优化、提高结晶器寿命和改善板坯质量具有指导作用。     

1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场与温度场数值模拟

为研究连铸工艺参数对结晶器内部钢液的作用规律,对涟钢1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场和温度场进行了系统的数值模拟,研究了不同吹氩量(0～7 L/min)、不同水口浸入深度(110～150 mm)和不同拉速(0.9～1.2 m/min)对结晶器内钢液行为的综合影响。结果表明,随着吹氩量增加,自由液面的钢液流速和温度总体呈现降低的趋势;随着水口浸入深度增加,自由液面的钢液流速先降低后增加;随着拉速增加,自由液面的钢液流速增加;水口浸入深度和拉速对温度场的影响较小。当吹氩量为5 L/min、水口浸入深度为130 mm、拉速为0.9 m/min时,结晶器自由液面具有较小的钢液流速和湍动能,同时液面具有较好的温度均匀性。通过数值模拟研究,为合理选择结晶器相关工艺参数提供了理论依据。     

圆坯结晶器铜管温度场模拟

为了延长结晶器的使用寿命,必须了解铜管的温度场分布,故建立了圆坯结晶器铜管温度场的二维稳态柱坐标数学模型,并用该模型模拟了包头钢铁公司Х３５０ｍｍ大圆坯连铸机结晶器铜管的温度场。得出的计算结果与实测结果相符,证明该结晶器铜管的设计合理。     

冷却结构对连铸结晶器铜板热变形的影响

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热弹塑性结构模型,计算了铜板变形及结晶器冷却结构对其影响规律.冷却结构和热力载荷决定了铜板热面变形行为,铜板变形量取决于冷却结构几何参数,并在铜镍分界处有较小变形突变;宽面热面中心线最大变形出现在弯月面下100mm处,窄面最大变形出现在弯月面和冷却水槽末端,且铜镍分界两侧变形曲线有明显的曲率波动;铜板加厚5 mm,最大中心线变形可增加0.05 mm,镍层对中心线变形影响不明显,1 mm的厚度变化仅在窄面引起最大0.01 mm的下降,冷却水槽对中心线变形影响也较小,水槽加深2 mm,最大中心线变形减少0.02 mm.     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min^-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°~12.5°时窄边冲击点速度最小.     

圆坯结晶器铜管温度场模拟

为了延长结晶器的使用寿命 ,必须了解铜管的温度场分布 ,故建立了圆坯结晶器铜管温度场的二维稳态柱坐标数学模型 ,并用该模型模拟了包头钢铁公司35 0 m m大圆坯连铸机结晶器铜管的温度场。得出的计算结果与实测结果相符 ,证明该结晶器铜管的设计合理     

圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

利用Fluent软件对1650mm×220mm板坯结晶器建立了三维稳态数学模型,对三种方案条件下结晶器内钢液流动进行模拟.结果表明,结晶器的宽度对结晶器表面速度分布影响显著,随着结晶器宽度的增加,结晶器表面的速度分布越来越不均匀.表面的最大速度受到多种参数的影响,包括浸入式水口入口钢液的速度、水口出口角度和水口浸入深度等,其中入口钢液的速度影响最为显著.最优方案为：铸坯宽度1100mm,底部结构为山形和出口角度向下30°的水口,水口浸入深度120mm,流量为11.6m³·h^-1,入口速度为0.8384m·s^-1.     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200 ～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热...     

电磁场对连铸保护渣流变特性的影响

采用自制的电磁场中保护渣黏度测试装置和HF-201型黏度仪,分别对有、无磁场时保护渣的流变特性进行试验研究,并通过Scigress分子动力学模拟研究有、无磁场时连铸保护渣的微观结构,分析保护渣流变特性与微观结构之间的关系。结果表明,在电磁场作用下,连铸保护渣黏度增大,转折温度升高,而其Si-O键长不发生变化,键长为0.162 5 nm,但Si与O的结合能力增强;施加磁场后,熔渣中四配位Si、桥氧以及复杂结构单元Q3的含量增多,熔渣网络结构聚合度增大且复杂、稳定。     

Effect of solidus temperature and crystalline phase of mould flux on heat transfer in continuous casting mould

Abstract

Pieces of mould flux film obtained from a commercial continuous casting machine and measurements of the mould temperature have been used in an investigation to explain the mechanism of heat transfer in the mould. Comparison with the results of numerical calculations, indicates that the main factor responsible for the reduction of heat transfer with a high basicity flux is the contact resistance at the interface of the mould wall and solid flux film. The results show that a relatively high contact resistance is introduced when using a crystalline, high solidus mould flux because of the stability of the contact resistance.     

Looking into continuous casting mould

Abstract

When you look into the continuous casting mould you can see very little. Consequently, steelmakers have had to rely on plant trials, simulation experiments and physical property measurements on fluxes and steels to gain an understanding of the mechanisms responsible for process problems and product defects. However, in recent years, mathematical modelling has advanced to the stage where they can provide us with great insight into these mechanisms. As a non-mathematical modeller, I was initially sceptical of some of the predictions of the mathematical models. However, I have been completely won over by the ability of these models to simulate accurately the mechanisms responsible for various defects, such as slag entrapment, oscillation mark formation, etc. Mathematical modelling literally allows us to ‘see’ what is happening in the mould. It is a remarkable tool.     

连铸管式结晶器变形的数值仿真与优化

为了减小管式结晶器铜板变形,提高铸坯质量,建立钢液-铜管-冷却水的三维流动传热模型以及铜管应变模型,研究管式结晶器传热和形变特征,提出铜管优化方案.研究结果表明,铜管热面最高温度为500 K,最低温度为320 K,铜管角部60 mm区域的冷却水温度最低;铜管角部的变形量最大,角部和窄面中心向水缝侧变形,铜管宽面中心向钢...     

结晶器角部锥度对方坯温度及应力场的影响

通过调整气隙厚度模拟结晶器角部锥度变化,使用有限单元法计算出不同锥度下方坯坯壳内的温度及应力场,明确了结晶器角部锥度对方坯温度及应力分布的影响.     

旋转流水口对结晶器钢水温度场影响的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了不同旋转流水口工艺条件对结晶器内温度场的影响.结果表明:结晶器旋流水口会稍微增加水口两侧高温区的不对称性,但能提高弯月面处钢水的温度,使弯月面处钢水温度更均匀——传统水口从水口到弯月面处温降约为15℃左右,而旋流水口仅为10℃.增加拉速或降低旋流片高度,会增加钢水弯月面处的温度;旋流片角度为120°或旋流片距水口底部390mm时,钢水弯月面处温度最高.