板坯连铸内外复合冷却流场和温度场耦合数值模拟

 针对1 240 mm×200 mm板坯连铸提出了一种钢水内外复合冷却技术，即在结晶器内设置内冷却器 U形管，起到提高传热效率改善铸坯内部组织之目的。运用流体力学分析软件，就内外复合冷却结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟，发现内冷却器可以使钢水的流动状态均匀和加快连铸坯的凝固速度。     

内外复合冷却高效结晶器内钢水三维流场数值模拟

提出一种基于结晶器内钢水内外复台冷却高效连铸新技术，即在“结晶器内设置内冷却器——U型管”。采用流体力学分析软件FLUENT，分析了内置U型冷却器时结晶器内钢水的流动状态，并与无内置L型管冷却器时结晶器内钢水流动状态作比较，发现内置U型冷却器使结晶器内钢水的流动状况均匀，钢水的冲击深度减轻，有利于钢中夹杂物上浮。     

板坯连铸充型过程流场温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对内外复合冷却结晶器内钢水充型过程流场温度场耦合作用下的 流动和凝固状况进行数值模拟,得到了流场温度场的分布图和充填过程中自由表面的位置和形状图。分析了 板坯连铸充型过程中流场温度场对钢水凝固的影响。结果表明内冷却器可改善钢水的流动,有利于钢液中的 夹杂物上浮,加快结晶器内钢液的凝固     

不同拉速下内外复合冷却结晶器内钢液流场的数值模拟

运用流体力学分析软件Fluent,对方坯连铸内外复合冷却结晶器内钢液在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟.讨论了拉速对结晶器内钢液流场的影响.分析模拟结果表明:在浇铸温度不变拉速不同的条件下,结晶器内钢液的流动方式很相似,也就是结晶器内一但形成了湍流流动,拉速对结晶器内钢液的流动方式的影响不是主要的.     

不同拉速下内外复合冷却结晶器内钢液流场的数值模拟

运用流体力学分析软件Fluent,对方坯连铸内外复合冷却结晶器内钢液在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟,并讨论了拉速对结晶器内钢液流场的影响,经分析模拟结果表明:在浇铸温度不变拉速不同的条件下,结晶器内钢液的流动方式很相似,也就是结晶器内一但形成了湍流流动,拉速对结晶器内钢液的流动方式的影响不是主要的.     

双辊冷却低过热度浇铸结晶器流场和温度场耦合数值模拟

提出了一种双辊冷却低过热度浇铸150 mm×150 mm方坯的技术,即使从中间包流出的钢水通过转动的冷却辊浇入结晶器内,通过降低钢水过热度改善铸坯质量.借助流体力学分析软件,对0.45C钢水的数值模拟结果发现,通过冷却辊冷却的钢液过热度降低,结晶器中钢水流冲击深度达250 mm,有利于打断凝固前沿的柱状晶,扩大等轴晶比例,同时结晶器内的钢液流场和温度场分布均匀,且铸坯的凝固状况也明显改善.     

板坯结晶器内钢液流场的数值模拟

应用计算流体力学（CFD）的基本理论,利用大型商业软件Fluent建立了1个板坯结晶器的三维有限体积模型,对板坯结晶器内的钢液流动进行了三维数值模拟。重点研究了浸入式水口插入深度,水口侧孔倾角和拉速等工艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响。结果表明：改变这些影响因素在一定程度上可以起到改善钢液流动状态的目的．但通过改变这些影响因素并不能完全实现对结晶器内钢液流动状态的有效控制,尤其是对液面波动和对窄面冲击强度的控制。     

板坯结晶器内钢液三维流场数学模型的研究

重点研究了浸入式水口浸入深度、拉速等工艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响.研究结果表明:改变这些影响因素在一定程度上可以起到改善钢液流动状态的目的,但通过改变这些影响因素并不能完全实现对结晶器内钢液流动状态的有效控制,尤其是对液面波动和对窄面冲击强度的控制.     

基于反算热流的结晶器内流动--传热--凝固耦合模拟

基于Navier-Stokes动量方程和湍流低雷诺数k-ε方程,综合考虑能量守恒和钢液凝固与糊状区对流动过程的影响,建立了描述结晶器内钢液流动、传热及凝固过程的三维耦合数学模型.以实测温度和结晶器反问题模型计算出的热流为边界条件,模拟计算了结晶器内钢水的流动、传热和凝固行为.钢液流动决定结晶器内的温度和热流分布,铸坯凝固受钢液流动和结晶器热流双重因素的影响.建立的模型以及由此得到的铸坯凝固非均匀特征可为进一步考察浇铸过程中纵裂和其他表面缺陷提供借鉴和参考.      

板坯连铸结晶器内钢液流动过程的模拟仿真

板坯连铸结晶器内钢液的流动方式对去除钢水中夹杂物，防止残渣和保护渣卷入钢水，防止注流冲刷凝固固造成漏网和拉裂很重要。本文开发了描述结晶器内三维湍流流动的数学模型和计算程序Ｍｏｕｌｄ１．０，对结晶器内的流动现象进行了模拟研究，观察了双侧孔浸入式水口的张角和浸入深度及浇铸速度对结晶器内流动行为的影响。计算模拟结果与实测结果进行了比较。     

浸入式水口对82B钢方坯渣沟缺陷的影响

 为了解决82B钢连铸坯表面出现渣沟的问题,以提高钢渣界面温度、改善保护渣的熔化与润滑效果为出发点,对连铸现场180 mm×180 mm小方坯结晶器建立三维数学模型,对比施加电磁搅拌工艺不同直通型浸入式水口下结晶器内流场和温度场分布。计算结果表明,当水口内/外径由40/100 mm变为30/70 mm后,水口两侧流速大于0.15 m/s的流场区域扩大,水平截面环流最大流速由0.44 m/s降低至0.42 m/s,这表明流股对四周壁面的冲刷作用减弱;钢液面最大流速由0.12 m/s增大至0.15 m/s,高温区域范围扩大。综合效果显示,水口内外径减小对结晶器内的流场影响较小,钢渣界面附近钢液温度提高。现场试验统计表明,水口内外径减小后,保护渣消耗量由吨钢0.189 kg提高到0.228 kg,钢液面处保护渣的熔化良好,润滑效果得到了改善。配合保护渣优化等措施,铸坯表面渣沟发生率明显下降,由改进前的40%~50%降低到改进后的1%以内。     

不同拉速下内外复合冷却结晶器内钢液凝固状况的数值模拟

运用流体力学分析软件Fluent,对方坯连铸内外复合冷却结晶器内钢液在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟。并讨论了拉速对坯壳厚度的影响,经分析模拟结果表明：在浇铸温度不变的条件下,随着拉速的提高,结晶器内同一位置坯壳厚度降低,液相增加。     

偏心M-EMS作用下连铸圆坯流动-传热模拟

 为探究偏心结晶器电磁搅拌(M-EMS)对圆坯钢液流动和传热的作用,减轻偏心M-EMS对圆坯的不利影响,通过建立三维耦合模型研究了偏心M-EMS作用下Φ380 mm连铸圆坯钢液流动和传热特点及M-EMS参数的影响。结果表明,在偏心M-EMS(300 A/2 Hz)作用下,由水口进入结晶器钢液流向外弧侧,碰壁后会形成较大回流;外弧侧钢液温度比内弧侧温度高;随着距弯月面距离增加,外弧侧钢液温度先增加后降低,温度最大处在M-EMS中心,为1 779 K;内弧侧钢液温度则一直降低。随着电流强度由100增加到500 A,圆坯下方回流区由1个变为2个;内、外弧侧钢液温差先减小后增加,在300 A时最小,为8.4 K。随着电流频率由1增加5 Hz,外弧侧回流区变小直至消失。当电流频率小于3 Hz时,内、外弧侧钢液温差小于10 K;而当频率大于3 Hz时,温差则大于16 K。Φ380 mm圆坯推荐M-EMS参数为300 A/2 Hz。     

水口类型对大方坯结晶器内钢水流动与凝固行为的影响

采用数值计算方法对比研究了直通式、4分径向以及新型4分切向水口对大方坯连铸结晶器内钢水流动与凝固行为的影响.结果表明,当前常用的直通式水口对坯壳无冲击,利于坯壳均匀生长,但钢水冲击深度大,易在弯月面处形成死区,不利于大方坯内部及表面质量的提高;改用4分水口浇铸时,结晶器宽、窄面冲击区附近都会出现不同程度的坯壳厚度零增长...     

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。     

280 mm×380 mm方坯连铸结晶器钢水流场的数值模拟

借助商业软件CFX4.4,对拉速0.8 m/min、两孔浸人式水口结构内腔中的钢水流动和(mm)280×380 ×800结晶器内70L(0.70%C)钢水流场进行了数值模拟。结果表明,侧孔倾角度10°、20°时,结晶器液面附近有二次漩涡出现,易造成卷渣;倾角30°时,液面相对平静;水口插入深度175~225 mm时,水口射流对结晶器钢水液面没有明显的冲击。     

水口结构对连铸中低碳钢流场和温度场的影响

 为研究水口结构形状对连铸中低碳钢结晶器内流场和温度场分布的影响,采用有限容积法建立连铸圆坯三维数学模型,模拟了不同水口形状下圆铸坯的流场和温度场。结果表明,在水口浸入深度为80 mm、其他参数不变时,与直水口相比,旋流水口使钢水冲击深度降低,结晶器内涡流增强,弯月面温度和二冷区凝固率提高,且随着水口数量的增加,弯月面波高和结晶器出口温度降低;采用旋流水口并施加结晶器电磁搅拌(M EMS)时,结晶器中钢液温度升高,弯月面有卷渣行为,结晶器出口未形成凝固坯壳。在实际应用中,应避免同时使用M EMS和旋流水口,或使用旋流水口时采用低强度的M EMS。