圆坯结晶器电磁搅拌磁场的数值模拟

结晶器内磁场的分布直接影响着结晶器电磁搅拌器性能。基于Maxwell方程,采用数值方法研究了影响电磁搅拌磁场的因素。数值结果表明:与结晶器水平磁场相比,轴向磁场很弱,可以忽略;磁感应强度与励磁电流呈线性关系;频率越低,磁感应强度越大。     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

以计算流体力学理论为基础,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,运用模型低雷诺数方程对板坯结晶器内钢液的流场进行了模拟研究.通过数值计算研究了水口浸入深度、拉坯速度等上艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响,为优化结品器内的钢液流场分布、合理设计连铸结晶器装置和指导实际生产提供了依据.     

电磁搅拌对中碳锰钢圆坯成分偏析的影响

研究调整结晶器电磁搅拌电流、搅拌方式对Φ250mm规格37Mn/1、Φ280mm规格37Mn/2连铸圆坯成分偏析的影响,采用直读光谱仪对不同炉次铸坯不同位置的化学成分进行对比分析。结果表明使用380A、8S→3S→8S交替搅拌方式,铸坯的碳含量成分偏析程度较轻。     

大圆坯连铸凝固传热过程的数值模拟

以Φ600 mm大圆坯连铸为研究对象,建立了描述连铸大圆坯凝固传热的柱坐标一维瞬态传热数学模型,计算了连铸坯的温度场,并分析了拉速、过热度和钢种对铸坯表面温度和凝固进程的影响.分析结果表明拉速对凝固终点位置影响明显,拉速每提高0.05 m/mm,凝固终点后移约3.87m.其计算结果与实际生产的实测数据吻合良好.     

小方坯帘线钢末搅参数的优化研究

以小方坯帘线钢的连铸生产为研究对象,采用ProCast商业软件根据实际生产的工艺参数建立铸坯的凝固传热模型,并利用射钉试验对模型进行校正以提高模型的准确性。结果表明,该凝固传热模型可以模拟帘线钢的连铸生产过程。根据射钉试验和数值模拟结果,对末搅位置进行改进,可发现铸坯中心缩孔等级下降,等轴晶率增大。     

连铸坯热装炉改善钢的组织性能

连铸坯热装炉改善钢的组织性能鞠幼华鞍钢钢研所我国连铸工业的发展与国际发达国家有许多不同之处，随着连铸坯短流程直送热装工艺的推广应用与连铸连轧新工艺的开发，将形成连铸坯冷装、温装、热装、在线补热直接轧制和薄板坯连铸连轧等多种工艺。装炉坯温（表面形心温度...     

320mm×480mm大方坯凝固过程数值模拟及验证

以某钢厂的大方坯连铸机为研究对象,采用商业软件Pro CAST建立凝固模型,并通过射钉实验和红外线测温对模型进行验证,确保模型的准确性。将模型推广到轴承钢、弹簧钢和低合金钢,发现都能很好的与实际匹配,说明建立的大方坯凝固模型能够模拟该连铸机生产的所有钢种。经计算,轴承钢的液芯为21.31 m;弹簧钢的液芯为20.50 m;低合金钢的液芯为19.94 m。     

利用FLUENT模拟连铸结晶器内的气液两相流动

基于FLUENT平台,通过编制UDF来模拟结晶器中的气液两相流动问题。结果表明,基于FLUENT来研究气液两相流动过程是完全可行的。同时可以看出,CFD的发展方向应该是以商业模拟软件为基础,经过开发满足用户的个性化需要。     

FTSC结晶器内钢渣两相运动行为的数值模拟

利用VOF方法建立两相湍流瞬态流动模型对FTSC结晶器内钢-渣界面运动和钢液流场分布进行了数值模拟计算,考察了水口结构、拉速对钢液流动及钢渣界面运动行为的影响作用。计算结果表明：采用不同结构的4孔水口进行浇注时,在结晶器内宽面方向一侧形成数量不等、位置不同的回流区;结晶器内的钢渣界面形状及出现液面裸露的位置由于水口结构的不同均有所差异。     

合金元素对20CrMnTi凝固组织影响的数值模拟

利用CA（元胞自动机）和FE（有限元）耦合模型,模拟齿轮钢中Si、 Mn、 Cr、 Ti 4种元素对连铸坯凝固组织的影响。模拟所得温度场和凝固组织跟实际数据基本吻合。在国标规定的成分范围内, Si含量增加可降低钢种液相线温度,增加形核动力,从而增加晶粒数目,细化晶粒; Ti含量可增加钢中异相形核数,从而增加晶粒数目,细化晶粒; Si, Ti含量增加还可降低枝晶尖端生长速度,从而减小柱状晶区域,扩大等轴晶区域; Mn, Cr含量变化对于钢种的液相线温度以及枝晶尖端生长速度影响不大,因此对于晶粒数目,等轴晶面积影响较小。     

板坯连铸机内钢液流动和夹杂物行为

采用数值模拟方法研究了板坯连铸机内钢液流动和夹杂物传输行为。数值结果表明,由于夹杂物的上浮速度远小于钢液流速,因此钢水的流动直接影响着结晶器内夹杂物分布。夹杂物具有与钢液流场相似的上下两个回流区的结构;在液面处,大粒径夹杂物的浓度较大;在窄面处,小粒径夹杂物的浓度较大。     

连铸中间罐内流场和温度场数值模拟研究

以本钢连铸中间罐为研究对象,通过建立罐内钢液的流动的数学模型,计算出六流T型中间罐内钢液的流动状况和温度分布情况,其结果表明:在罐内中间流与边流之间钢液流速和温度分布是存在差异的.因此,确定了有利于发挥中间罐冶金功能的控流方案,为连铸稳定生产获得合格坯提供了理论依据.     

圆湍射流的轴对称大涡模拟

对空间发展的不可压缩圆湍射流进行了大涡模拟研究。在流动轴对称假定下,对Re数等于11300的圆浩射流流动进行数值模拟。大涡模拟很好地再现了圆湍射流中拟序结构非定常演化的前期过程,成功地捕获到了射流中Kelvin～Helmholtz不稳定性的触发与初级涡环的卷起及其第一次和第二次配对合并现象。但在流动轴对称假设下,大涡模拟不能模拟出湍流拟序涡环结构的破碎过程。对圆湍射流的轴对称大涡模拟结果进行长时间统计平均,能够预报出圆湍射流的核心区特征,但与圆湍射流的理论分析解和经典的实验数据对比发现,核心区后大涡模拟预报的流向速度降低缓慢。从控制方程的数学本质和拟序结构的物理机制上对圆湍射流在轴对称假设下产生上述大涡模拟结果的原因进行了分析与探讨。     

熔池传热与流动的非定常数值模拟

对受移动激光速间隙加热的工件中的非定常传热与熔体流动进行了数值模拟，对不同热源移动速度下熔池行为的模拟结果进行了比较，当激光束移动速度比较高时形成的熔池浅而短，而移动速度比较较时形成的熔池深而长，所得工件代表点上材料的温度随时间变化以及加热或冷却速率，可以进一步用于研究被焊工件中的热应力或组织结构变化。     

方坯连铸机内不同形貌夹杂物的去除行为

采用数值模拟方法研究小方坯连铸结晶器的三维流场和夹杂物运动轨迹,探讨了粒子形状对夹杂物去除率的影响.结果表明:相同形状夹杂物,随着粒径的增大,夹杂物的去除率随之增大;相同粒径的夹杂物,形状因子越小的夹杂物的去除率越高;对于5 μm以下尺寸的夹杂物,夹杂物的形状和尺寸对夹杂物运动行为的影响可以忽略.     

浮泥床面桥墩绕流冲刷的数值模拟

基于Mike 21软件建立了浮泥输移的平面二维数学模型,计算分析了浮泥河床建桥前后的水流流动形态和床面变形状况。结果表明,建桥前后主槽内河床变形均呈单向冲刷变形,岸滩上则以淤积为主;建桥后主槽冲刷能力增强,但增加幅度不大,且冲刷幅度和水深较均匀,与常见沙质河床的冲刷区别较大;桥墩尾流区内水流流速较小,冲刷幅度较小;桥墩纵横向的阻流范围约在2倍椭圆桥墩的长、短轴位置内。     

VD炉底吹氩精炼过程中钢包内流场数值模拟

以VD炉底吹氩精炼过程中钢包钢液流场为研究对象,建立了其CAE仿真模型;并将该模型用于某钢厂230 tVD炉钢液流场的研究分析中,其计算结果与生产现场情况基本吻合,从而进一步证明了该CAE仿真模型的正确性;也为VD炉的研制和改进提供了可靠的理论依据.