双流板坯中间包流场优化的物理模拟研究

以国内某厂所用双流中间包为研究对象,采用物理模拟的手段对不同控流装置下中间包内的流场进行模拟研究,水模型实验采取1:3的比例进行。实验结果表明:双流浇注时原型中间包死区比例为30. 9%、滞止时间为25. 8s、平均停留时间为358. 3s,单流浇注时原型中间包死区比例为38. 6%、滞止时间为19. 7s、平均停留时间为354. 6s,钢液流动性差;双流浇注时,增加挡坝结构可以明显地减少死区比例,延长滞止时间,死区比例降低为20. 8%、平均停留时间增加为410. 6s;单流浇注时,内弯型和外弯型弯曲水口加挡坝的组合将死区比例分别减少至20. 1%和23. 1%,平均停留时间延长至442. 5s和425. 6s,采用挡墙将未开浇一侧隔开,组合挡坝结构,也能明显减少死区比例,其中效果最好时,死区比例降低为25. 1%。     

板坯中间包结构优化实验研究

中间包内基本的物理现象是钢液的流动,其它冶金过程还包括钢液中夹杂物的去除、卷渣、温度和成分的均匀化等,都是在流动的钢液中进行的,因此研究中间包内钢液的流动是中间包冶金的基础。本研究通过中间包水模实验,结合现场生产实际,优化设计中间包内部结构,达到中间包内死区比例小,促进大型夹杂物的去除,延长钢液停留时间,促进温度和成分的均匀,提高铸坯质量的效果。     

板坯连铸中间包结构优化的研究

结合某公司双冲击点板坯中间包生产现状,利用水模实验对中间包内钢水流动特性进行了研究.结果表明:原中间包结构存在明显的短路流,钢水停留时间偏短,死区体积分率偏高,不利于夹杂物上浮去除.同时,由于在高度较大的两湍流控制器间钢水不能流出,影响金属收得率.这种具有双冲击点的中间包,应按照对称的两个单流板坯中间包进行结构优化.采...     

板坯连铸中间包结构的优化

对鞍钢三炼钢板坯连铸中间包结构进行了优化研究,发现原中间包结构造成钢水在中间包的最小停留时间短和活塞流体积小,死区体积大,不利于钢水中的非金属夹杂物上浮.采用合理结构的挡墙和湍流控制装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面流动平稳,促进钢水中的非金属夹杂物上浮,提高铸坯质量.     

单流厚板坯连铸中间包结构优化

针对鞍钢一炼钢的厚板坯连铸中间包,采用冷态物理模拟方法,对中间包的控流装置进行了优化,对实际中间包钢水流动建立了数学模型,得到中间包优化前后钢液流动的速度场。实验结果表明,原结构的中间包的控流装置和布置位置不合理。中间包采用湍流控制器和结构优化后,提高了钢水在中间包的停留时间,死区体积明显下降。实际应用的结果表明,中间包结构优化后,中间包钢液、第1和第3块铸坯试样中的平均夹杂物面积比明显下降。     

30t板坯连铸中间包结构优化研究

采用水力学模拟实验方法,对唐山港陆钢铁有限公司的30t板坯连铸用中间包内部结构进行优化研究。以饱和氯化钾溶液为示踪剂测量停留时间,按L16（4^5）正交表设计实验方案。经方差分析和显著性检验,确定出最佳工况为：挡墙到湍流抑制器边缘距离为550mm,挡墙下口高度为100mm,挡坝高度为400mm,挡墙与挡坝间距为150mm。实验表明,若选用最优工况,中间包内钢液的平均停留时间可达812s,比现用工况增长16．5％;滞止时间增长12．6％,峰值时间增长40％,中间包的冶金效果将显著提高。     

板坯连铸机中间包结构优化的水模型研究

以临钢板坯连铸机中间包为研究对象,采用水力学物理模拟的研究方法,来确定中间包内控流装置设置的最佳方案。根据相似理论,选择合适的弗鲁德准数,确定实验模型与原型的几何相似比为1：2,建立实验模型,并进行水力学模拟实验。对中间包的内腔结构进行合理优化,优化后的中间包冶金效果明显,钢水流动状况较优化前得到改善,钢液流动合理,液面平稳且钢液温度更加均匀,钢液的平均停留时间延长,活塞流体积分率增加,夹杂物上浮指数提高,更有利于钢水的净化。     

双流连铸中间包流场优化方案的数值模拟

利用商业软件对武钢双流板坯连铸中间包原方案和优化方案进行了数值模拟,通过流场和停留时间分布曲线(RTD曲线)分析了各方案的中包流场特性,经水力学模型试验验证,其结果与数值模拟结果一致。研究表明,优化控流方案死区体积比Vd降至5.33%,比原方案降低了77.4%,平均停留时间Ta达到364.5s,比原方案增加了70.5s,优化后的中包流场更加合理,有利于夹杂物去除,该优化方案是适合双流板坯连铸中包的控流方案。     

薄板坯连铸中间包流场数理模拟研究

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的排除有重要影响，为此建立了模拟薄板坯连铸中间包钢液流动情况的模型。采用数学和物理模拟的研究方法，研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对某钢厂薄板坯连铸中间包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时，存在明显的短路流及较大死区；原使用控流装置其平均停留时间小，死区较大，实验效果并非最佳；通过实验提出的优化方案，使中间包内示踪刑开始响应时间为无控流装置下的2倍多，平均停留时间由264秒增加到301．4秒，死区由无控流装置的25．54％降低到15．39％，中间包的冶金性能有了明显改进。     

板坯连铸中间包挡坝结构优化的数学与物理模拟

通过几何相似比0.4的中间包水模型和Fluent数学模型对钢厂60 t二流板坯中间包不同结构挡坝下的钢液流动形态进行了分析。结果表明,中间包使用原结构-200 mm高无孔挡坝时钢液贴底流严重,且挡坝较低,对钢液提升作用不明显,不利于夹杂物上浮去除,浇注区形成较大死区。挡坝开向上15°两圆孔且高度增加至270 mm后,中间包内钢液滞止时间提高12.5%,死区减少36%,钢液在浇注区向钢液面流动,浇注区的死区和钢液温度分层现象基本消失。     

板坯连铸机中间包的物理模拟

通过对超低头板坯中间包的物理模拟，采用聚乙烯粒子模拟大颗粒夹杂物在中间包的上浮行为研究，确认采用单墙单坝的控流方式有利于夹杂的上浮，并找到了上挡墙和坝在中间包的最佳位置。同时认为以塞棒控流中间包的临界液面高度应大于150mm。     

连铸中间包内部结构优化的数理模拟及冶金效果

通过中间包水模型实验和数值模拟对4流中间包两种控流装置下包内流场进行了模拟研究.结果表明:原中间包内由于形成了短路流使得钢液在中部水口的停留时间短,与边部水口的停留时间相差大.改进型中间包能均匀钢液在不同水口的停留时间,减小中间包的死区比例,提高夹杂物的去除率.工业实验表明与原中间包相比,使用改进型中间包铸坯中的大型夹杂物含量和显微夹杂物数量分别降低44.9%和2.7%.     

三流中间包结构优化物理模拟

通过物理模拟的方法对某钢厂三流中间包进行结构优化。结果表明，原型中间包由于挡墙正前方开有小孔，易导致短路流现象的发生。此外，导流孔倾角小且其方向正对边部水口，导致钢液直接从边部水口流出，停留时间较短，死区比例也高达41.08%。对原型中间包导流孔进行优化后，最优方案“U9 T1”的流体停留时间由原型的346.50延长至451.83 s，死区比例降至22.29%，降幅高达45.74%。这有利于中间包内体积利用率的提高，对实际生产具有重要指导意义。     

板坯连铸中间包流场模拟分析

针对鞍钢板坯连铸中间包,采用ANSYS系列软件对不同拉速下及增容后的中间包内的钢液流场进行了数值模拟计算.采用水模实验并利用粒子图像测速系统(PIV)对该中间包流场进行测试,其结果和数值模拟结果一致.     

连铸板坯中间包流场数值模拟

应用Fluent流体计算软件,采用湍流模型,对天钢板坯单流中间包内不同挡墙和钢包长水口之间的中心距离及不同的上下挡墙组合进行流场的数值模拟。结果表明:当中间包挡墙和钢包长水口之间的中心距离为1630mm且挡墙与挡坝之间距离为360mm时,中间包内部结构最为合理,既能使钢液成分与温度均匀又能最大限度的促进钢水中夹杂物的上浮去除,进而提高连铸坯的质量。     

板坯连铸机中间包流场的物理模拟

采用物理模拟的方法,研究拉速0.8 m/min、1.0 m/min、1.2 m/min,长水口插入深度200 mm、300 mm对中间包内钢液的停留时间分布曲线和流场的影响,结果表明0.8 m/min和1.0 m/min拉速下,停留时间分布曲线存在着明显的双峰现象,而1.2 m/min拉速下曲线的双峰现象不明显。0.8 m/min拉速下,中间包内存在着明显的死区。实验中间包的最优冶金工艺为:长水口插入深度300 mm,拉速1.2 m/min。     

单流厚板坯中间包物理模拟研究和应用

为得到更加合理的50 t中间包控流装置,通过建立几何相似比1∶4的单流中间包水模型,采用物理模拟试验,研究了不同流量(1.09、1.24 m3/h)、长水口插入深度(25、50、75 mm)、挡坝高度(90、135 mm)以及长水口和堰距离(190、390 mm)等参数对中间包流场的影响.模拟结果表明,当响应时间更小时...     

两流板坯连铸中间包结构优化水模实验研究

通过两流板坯中间包水模实验,研究了抑湍器以及不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响.结果表明,合理使用抑湍器能延长开始响应时间,提高平均停留时间和活塞流体积.抑湍器和垱坝组合控流效果良好,且结构简单.由抑湍器、垱坝和挡渣堰组成的控流装置使中间包流场更加合理,优化后的中间包平均停留时间由原先的188 s提高到218 s,活塞流体积分数由3.50%提高到15.41%,死区体积分数由41.57%降低到32.15%.     

80 t两流板坯连铸中间包挡墙结构优化研究

根据国内某钢厂两流板坯连铸80 t中间包现场工艺及结构,在分析了其控流装置下的中包流场的基础上,研究了双层湍流抑制器下,挡墙位置和高度对中间包内流体流动特性的影响.结果表明:双层湍流抑制器下,挡坝距长水口2 000 mm,高400 mm时中包流场最合理,且抑湍器和坝组合控流装置结构简单,避免了钢水对堰等其他中包控流装置冲刷而污染钢水影响铸坯洁净度.对比优化前后的包内流体流动特性,平均停留时间由292 s提高到380 s,死区比例由37.3％降低至18.5％,活塞区与死区比值由0.35增大至0.65,有利于钢液温度和成分的均匀,增大了夹杂物上浮去除的几率,有助于提高铸坯洁净度.