宽板坯结晶器浸入式水口结构优化的数值模拟

以某钢厂宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用商业软件PHOENICS建立一个三维有限差分模型,模拟宽板坯连铸结晶器内钢液的流动分布.通过分析水口底型、倾角、插入深度等工艺参数对钢液面波动、流股对结晶器窄面的冲击力及涡心高度的影响,得出适用于宽规格结晶器的合理的浸入式水口.通过研究,为优化宽板坯结晶器内钢液的流场及浸入式水口的设计提供了科学依据.     

宽板坯连铸结晶器浸入式水口结构优化的研究

针对宽板坯连铸生产现状,采用商业软件PHOENICS对其建立三维数值模型,模拟宽板坯连铸结晶内钢液的流场分布.研究了不同水口倾角、插入深度及拉速等参数条件对结晶器内流场的影响,得出了适用于宽规格结晶器合理的浸入式水口.这为优化宽板坯结晶器内钢液的流场及浸入式水口结构及确定合理的工艺参数提供了科学依据.     

板坯连铸结晶器浸入式水口工艺参数的模拟正交试验

利用流场计算机软件PHOENICS 3.4建立的三维有限差分模型模拟邯钢 16 2 4mm× 2 2 8mm板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场 ,并采用正交试验方法对影响钢液流动的主要因素 :水口浸入深度、倾角、水口内径和侧孔截面积进行研究和分析。结果表明 ,水口浸入深度和倾角对冲击点温度指标和液面卷渣指标影响显著。该板坯连铸结晶器浸入式水口最佳工艺参数为 :浸入深度 12 0mm ,倾角 15° ,内径 6 3 75mm ,侧孔截面积 6 0mm× 6 5mm。     

板坯连铸浸入式水口出口速度对结晶器流场影响的数值模拟

以宝钢一连铸板坯结晶器为研究对象,采用大型商业软件CFX4.3,将模拟计算出的浸入式水口的出口速度直接赋给结晶器作为入口条件,计算了结晶器内钢液的流动情况.结果表明:速度矢量在水口出口截面分布不均匀、方向与水口倾角不一致.因此,有必要将水口计算结果与结晶器模型结合起来以更好地反映钢液的流动情况.     

中薄板坯连铸结晶器浸入式水口的优化设计

应用数值模拟软件对唐钢中薄板坯连铸结晶器及浸入式水口内的钢水流场、温度场进行数值模拟,分析了水口结构、拉速、浸入深度和铸坯断面对流场和温度场的影响,在此基础上确定了水口的最佳结构和浸入深度,并在生产中进行了验证,不但提高了铸坯质量和产量且稳定了连铸生产。     

攀钢板坯连铸结晶器内流场的水力学模拟研究

采用水力学模拟方法研究攀钢板坯连铸结晶器内流场,分析浸入式水口结构尺寸、塞棒吹Ａｒ量和拉速等工艺参数对连铸结晶器内钢液流动状况的影响,在此基础上优选出适合攀钢板坯连铸工艺的浸入工水口结构尺寸及相关参数。     

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°。     

连铸板坯结晶器浸入式水口试验研究

结合某厂两种断面的结晶器内腔尺寸,采用１：０．６水模型研究方法,系统地研究了浸入式水口结构参数,吹气量、拉速等工艺操作参数同结晶器液面波动、流股对结晶器窄面的冲击力及涡心高度之间的关系,得出了适用于两种断面的合理的凹型浸入式水口,并利用水模拟实验和工厂试验进行了对比研究,结果表明,应用凹型浸入水口取得了良好的效果。     

475 mm特厚板坯连铸结晶器浸入式水口优化数值模拟研究

特厚板坯连铸技术主要应用于特种装备制造领域,市场需求量较大。浸入式水口的结构是决定结晶器中流场流动行为的关键因素。本研究通过建立三维数值模型,研究浸入式水口侧孔倾角对475 mm特厚板坯结晶器内流场流动行为、温度场和凝固坯壳分布的影响。结果表明,水口侧孔倾角对钢液流动行为影响显著：当侧孔倾角由-20°调整至-10°时,射流冲击深度由660 mm减小至545 mm,结晶器自由液面平均温度升高4 K;此外,侧孔倾角的减小使凝固坯壳尤其是窄面坯壳厚度增加6 mm。综合考虑,当水口侧孔倾角为-10°时,结晶器性能最佳,此时的液面流动较活跃,结晶器保护渣和液面之间的传热性良好,出口处的壳体厚度均匀,足以满足生产需要,可有效避免漏钢现象发生。     

板坯连铸浸入式水口控流的物理和数值模拟

浸入式水口结构从根本上决定了结晶器内的钢液流动形式,采用物理模拟和数值模拟方法研究了水口结构及铸坯断面尺寸对板坯结晶器流动行为的影响。通过解析速度云图、表面流速、液面波动、冲击深度及保护渣覆盖情况等特征参数,对结晶器内钢液流动行为进行多角度定量表征。结果表明,水口侧孔倾角向上对1 600 mm×220 mm断面结晶器流场液面扰动较大,其倾角向下15°时射流冲击深度较大,倾角向下8°时最为适宜。水口底部形状会影响钢液的湍动能耗散及流场对称性,对比后得出凹底水口为最佳水口形状。侧孔形状对表面流速影响较小,但对自由液面波动有显著影响,可能导致钢液裸露;当水口侧孔面积一致时,矩形侧孔水口条件下的结晶器液面裸露面积小于跑道形侧孔和方形侧孔情况。而在浇注不同断面尺寸时,仅通过改变水口结构和使用工艺难以获得合理的结晶器流场,还需要借助其他控制流动的手段来推动未来板坯多元化生产的发展。本研究可为改善板坯质量提供理论与工艺指导。     

板坯连铸水口内钢液流动的数值模拟

 运用CFX计算软件研究了大通钢量工况下板坯浸入式水口流场,分析了水口结构、结晶器流动控制方式、水口吹氩等对浸入式水口流场的影响。研究表明,适宜的水口结构和控流方式组合能获得最优的水口出口流股形态和稳定均衡的流场。在大通钢量下,塞棒、底部凸起水口结构是最佳组合。不适宜的工艺组合形成并加重水口偏流,造成结晶器初始坯壳的不均匀冲刷和液面涡流,进一步诱发水口堵塞、水口结瘤、结晶器非稳态和不均衡传热,最终导致铸坯缺陷甚至诱发拉漏事故。     

板坯连铸结晶器伸入式水口数理模拟研究及应用

针对重钢板坯连铸生产状况，采用物理模拟和数值模拟的研究方法，对结晶器内钢液流动行为进行了研究。优选出适合重钢板坯连铸工艺的伸入式水口结构尺寸及相关系数，并在生产中得到验证及应用。     

板坯连铸机浸入式水口水模选型实践

根据连铸水口的水模实验结果,对比4种倾角水口的流场情况,选择适合连铸机最佳工况条件的水口。     

薄板坯连铸机浸入式水口失效的判断与分析

由于浸入式水口与中间包为一体结构,在浇铸过程中无法更换,水口失效成为制约薄板坯连铸生产的瓶颈。通过热相图和结晶器流场状况分析查找造成水口失效的原因,采取相应的改进措施,避免了因水口失效造成卷渣、粘结、裂纹等事故,提高了水口的使用寿命,降低了生产成本。     

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·     

特厚板坯连铸机二冷区喷嘴选型与布置

 连铸的二次冷却是影响铸坯质量的重要因素之一,而喷嘴选型和布置对二次冷却均匀性尤为重要。针对厚度大于400mm的特厚板坯生产所具有浇铸速度低、角部温度低、横向温度不均匀、液芯长度偏长等特点,拟定了特厚板坯喷嘴选型及布置的设计要求准则,再基于喷嘴厂提供的喷嘴试验参数和设备设计特点,从喷嘴喷射角度、安装高度、喷嘴间距、布置方式等方面对特厚板坯喷嘴选型与布置进行了分析,并就弱化特厚板坯边部冷却、均匀化水流密度提出了策略。生产实践表明,特厚板坯外形尺寸良好,表面质量无缺陷、内部质量良好。     

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。     

宽板坯连铸结晶器内液面波动的数值模拟

以150 mm×(1 600～3 250) mm宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了一个三维有限体积模型,采用多相流的VOF模型对结晶器内保护渣-钢液界面波动进行数值模拟,重点研究了拉速、水口倾角、铸坯断面宽度等工艺参数对结晶器内液面波动的影响.结果表明:随着结晶器宽度、拉速的增加,液面波动明显增大;采用较大的水口倾角,可以抑制液面波动,减少卷渣.