大方坯连铸结晶器浸入式水口结构优化

通过物理模拟实验,测定所设计的系列水口在不同工况条件下,结晶器内液面波动、冲击压力及保护渣覆盖情况,经优化后,找出较佳水口;再应用流场计算软件FLUENT及水力模型,对所选水口进行结晶器内钢液的流场和温度场特性分析,优选出适合大方坯连铸工艺的浸入式水口结构形式,并在生产中得到了验证.     

矩形坯连铸浸入式水口优化物理模拟

通过水模实验优化水口结构形式和工艺参数,解决某钢厂165 mm×280 mm矩形坯连铸机在生产中出现的夹渣、鼓肚和粘结漏钢问题.优化范围包括水口的插入深度、出口倾角以及出口侧面和横断面的面积比.结果显示不同的水口形式对流场有不同的影响,目前使用的直通型水口正是造成生产中出现问题的症结所在.通过实验优化出适合165 mm×280 mm矩形坯的9#双侧孔水口和42#四孔水口.     

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.     

水口浸入深度对H型坯连铸结晶器内钢液流动特性的影响

以H型坯连铸结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度对结晶器内钢液流动特性的影响,结果表明,随着水口浸入深度的增加钢液流股冲击深度明显增大,涡心深度有变深趋势,结晶器自由液面波动减小,钢水对结晶器内凝固坯壳的冲刷有增大趋势,各粒径夹杂物去除率显著降低。该模拟条件下20μm~100μm夹杂物上浮去除率约在4%~10%之间。     

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。     

方坯连铸结晶器浸入式水口结构类型的研究

应用流场计算软件PHOENICS及水力模型,模拟了方坯连铸结晶器内钢液的流场和流动分布。在此基础上模拟计算了几种不同形式的水口对流动形态的影响,并用水力模型试验进行了验证。通过数值模拟,为优化结晶器内钢液的流场以及浸入式水口的设计提供了科学依据。     

宽规格板坯连铸结晶器浸入式水口的数值模拟

利用Fluent计算软件建立三维数学模型对马钢板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场进行数值模拟研究,并进行正交试验,分析了水口浸入深度(150～190 mm) 、水口侧孔倾角(-10°～-16°) 、水口侧孔与中孔的截面积比值(2,2～3.2)对拉速0.9 m/s,230 mm×1800 mm结晶器内钢液流动的影响。研究结果表明,水口浸入深度和倾角对结晶器液面波动F数和凝固坯壳厚度的影响较为显著。对于浇铸断面230 mm×1800 mm的结晶器浸入式水口的最佳工艺参数为:浸入深度170 mm、水口侧孔倾角13°、侧孔出口与中孔面积比2.7。     

薄板坯连铸结晶器内浸入式水口优化模拟研究

根据国内某钢厂薄板坯连铸机条件（断面1600mm^2×70mm^2;拉速3．0m／min-6．0m／min）,采用物理模拟和数值模拟的方法对所设计的水口进行实验,对实验所测的液面波动、冲击压力、冲击深度和保护渣覆盖结果进行分析,得出水口参数的影响规律及实验优化结果：认为5号方案的实验效果最为理想。     

连铸浸入式水口结构优化的水模型试验

以济钢板坯连铸结晶器为原型,采用几何相似比为1∶1,弗鲁德准数与原型相等的水模型进行试验,研究了不同拉速条件下,不同浸入式水口的侧孔倾角和出口尺寸对板坯结晶器内流场和液面波动行为的影响。结果表明:拉速一定的条件下,随着水口侧孔倾角和出口尺寸增大,液面波动减小,上、下涡心位置离结晶器窄面越近且冲击深度增加。综合考虑,选用侧孔倾角为5°、出口尺寸为100mm×65mm×R32.5mm的水口。     

304不锈钢板坯连铸结晶器水口结构优化的数值模拟

通过数值模拟研究了304不锈钢200mm×1 550 mm板坯结晶器内用原水口时的钢液流场及钢-渣界面的特征。结果表明,原水口的结晶器流场的上回流过强,钢-渣界面的不稳定,结晶器窄边渣液层薄,易发生卷渣和钢液裸露;最优化水口结构为将原水口V型底部改成凹型、增加水口出口形状的锥度、向上倾角10°。     

220mm x 1600mm板坯连铸浸入式水口倾角优化的数值模拟和应用

使用数值模拟方法研究了拉速0.9m/min时,水口倾角-7°~-11°对220mm×1600mm板坯结晶器内坯壳厚度、坯壳温度和自由液面流动的影响。模拟和应用结果得出,以拉速0.8m/min,水口倾角-15°工艺下钢液流动为标准,通过对比计算结果与标准工艺曲线,确定在0.9m/min拉速时,水口倾角为-11°为最佳工艺方案。生产应用结果表明,采用优化工艺后结晶器窄面报警频率由原15次/月降至0次/月,铸坯表面质量也有一定改善。     

Q235B钢板坯连铸凝固传热行为的数值模拟计算

基于涟钢板坯连铸机结构参数和冷却条件,建立了Q235B 230 mm×1 280 mm板坯连铸过程凝固传热的数值模型,研究了铸坯温度分布和坯壳厚度变化规律以及过热度和拉速对铸坯温度和凝固末端位置的影响规律。得出:随过热度和拉速的增加,铸坯中心和角部温度整体呈升高趋势,在其它参数不变的条件下,过热度每升高10℃,铸坯凝固末端和液相消失位置分别后移约0.38 m和0.31 m;拉速每升高0.1 m/min,凝固末端和液相消失位置分别后移2.06 m和1.4 m。通过数值模拟研究,掌握了铸坯温度和凝固末端位置的变化规律。     

X形浸入式水口对结晶器内钢水流动影响的数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,釆用专业流体力学软件FLUENT对160mmx160mm方坯连铸X 形浸入式水口对结晶器内钢水流动的影响进行数值模拟,验证了 X形浸入式水口浇注时,通过两块半椭圆形 导流板上、下平面与倒锥形圆筒内腔围成的螺旋形导流通道的导向作用,使钢水以涡流形式进入到结晶器,能 有效减轻钢水的冲击深度,有利于夹杂物、气泡聚集升浮和提高连铸效率。     

连铸中间包用耐火材料冲蚀的数值模拟

建立了中间包内钢液-夹杂物两相流对耐火材料冲蚀的数学模型,并对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝中间包耐火材料的冲蚀特性进行了数值模拟计算。计算结果表明,中间包内冲蚀率最大的位置在湍流控制器内,其次是注入区近渣线处包壁、挡渣堰与挡渣坝迎向钢液流动一侧壁面,其他区域耐火材料的冲蚀很小,可以忽略不计。     

12流小方坯6流中间包结构优化的数值模拟和冶金效果

利用数值模拟对宣钢12流150mm×150mm连铸机的35 t 6流中间包的三维流场、浓度场和温度场进行研究,得出了最佳控流装置挡渣墙孔径120 mm,水平偏角5°,竖直仰角5°。应用结果显示,优化结构中间包的流场明显改善,各流的流动特性趋于一致,钢液对第6流塞棒的冲击减轻,各流最大温差由原先的10 K降低至4K。且连浇时间由原先的20h延长到26h。     

H型坯连铸结晶器内钢液传递特性的数值模拟

以950 kg/m H型连铸坯结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度125 mm和175 mm时拉速（0.6~1.2 m/s）对结晶器内钢液传递特性的影响。结果表明,不同拉速条件下H型坯结晶器内钢液流态相似,但随着拉速的增大,结晶器内钢液流股冲击深度增大和结晶器自由表面流速增大,保护渣熔化状况有改善趋势,同时结晶器液面波动和钢水对凝固坯壳的冲刷有增大趋势。而各粒径夹杂物上浮去除率随拉速的增大而降低,其中大颗粒夹杂物去除率降低显著,当拉速由0.6 m/min增至1.2 m/min时,100μm夹杂物的去除率由16%降至10%。该模拟条件下,20~100μm夹杂物去除率在4%~16%。     

板坯连铸浸入式水口结构优化试验研究

本文通过对扳坯连铸浸入式水口的水模试验,提出了水口结构的优化参数及最佳工况条件。     

H型钢Q235B连铸保护渣的优化

针对津西钢铁厂H型钢Q235B(0.14%～0.18%C)铸坯(宽面550 mm,窄面440 mm,腹板90 mm)经常出现纵裂等缺陷,基于原有保护渣(%:29～30SiO2、25～26CaO、10～11Al2O3、3.0～3.5Fe₂O₃、15～17C、≤0.5H₂O),通过正交实验和优化设计,开发出一种高性能保护渣(%:37.50SiO₂、37.50CaO、6Al₂O₃、7CaF₂、12Na₂O、7石墨、1.5炭黑)。与原保护渣相比,优化渣的半球点温度、粘度和熔化时间分别从1 167℃,0.77 Pa·s和57 s下降至1 092℃,0.27 Pa·s和32.5 s。优化渣应用表明,当拉速由0.98 m/min提高到1.2 m/min时,铸坯质量良好。     

轴承钢的连铸生产

介绍了国外采用连铸工艺生产轴承钢的主要公司和厂家的有关工艺特点和参数以及铸坯质量和改进措施。并介绍了国内有关厂家轴承钢连铸的试生产情况。