八机八流中间包流场温度场数值模拟

采用数值模拟技术模拟八机八流中间包内流场温度场,分析金属液流场在中间包内从入口至不同出口的钢液运动轨迹,讨论金属液流场和温度场对卷气、卷渣的影响。结果表明,中间包出入口之间温差最大相差4.1 K。在八机八流中间包内的3、6号出口携带气体和夹杂物。     

多流中间包流场模拟研究及优化

为了减少多流中间包的卷渣概率、提高对夹杂物的去除能力,采用物理模拟及数值模拟的方法对某钢厂六流中间包内部流场特性进行分析和优化。研究表明,导流孔仰角对中间包内流场及温度场有较大影响。改进后的挡墙使用25°仰角导流孔使各流最大温差由5.2 ℃降至2.4 ℃。较小的导流孔仰角对夹杂物去除有利,25°的仰角各流均匀性较好。提高挡坝高度亦有利于夹杂物上浮,推荐的挡坝高度为650 mm。另外建议现场浇注高度保持在100 mm以上以消除卷渣现象的不利影响。     

稳恒磁场下中间包温度场流场耦合数值模拟

通过对单流板坯连铸中间包内流场与传热耦合的数值模拟,研究了铸坯在不同拉速下的中间包内钢水平均停留时间分布,同时利用电磁流体力学(MHD)研究了在不同强度的稳恒磁场下,中间包内钢水的流动情况。结果表明,合理地降低铸坯拉速,增强磁感应强度,均能延长钢水的平均停留时间。与钢水流动速度相反的电磁力的制动作用,改变了流场分布,减少了钢水对中间包壁的冲击,使上表面钢水流动更加平缓,同时引起的钢水温降不明显。当磁感应强度为0.10T时,出口钢水的平均温度下降0.46K;改变磁感应强度,模拟发现在0.10~0.15T范围内时,效果更理想。     

加设控流装置的T型五流非对称中间包流动特性数值模拟研究

基于某炼钢厂非对称五流连铸中间包的技术改造,采用数值模拟技术对加设控流装置的连铸中间包内部速度场和温度场进行模拟计算,得到钢液停留时间分布(RTD)曲线.通过对无控流装置和加设控流装置的对比分析研究表明:设置合理的控流装置位置、小孔直径和开口方向的控流装置,能够明显改善中间包内的流动特性,使钢液的分配均匀,降低了死区的比例,有利于夹杂物的去除.     

双流T-型中间包的流场模拟及其控流结构优化

以北方某钢厂双流T型中间包为原型,在保持原生产节奏的基础上,设计了两种控流装置优化方案1与优化方案2。优化方案1即为在中间包注流区加入了一个导流隔墙,在隔墙上开两个直径为120 mm,倾角向上15°的导流隔墙孔来控制钢液的流动;优化方案2为在优化方案1的基础上,在距离中间包中心线两侧1 500 mm的地方各加一个高度为300 mm的挡坝。采用数值模拟与冷态水模拟相结合的手段,对3种中间包结构的流场进行了模拟研究。研究结果表明：对于双流T型双流中间包,无控流装置时,原中间包结构内存在较多短路流,不利于夹杂物的去除。相对于优化方案1与原包结构,优化方案2的死区体积分数降低到了9.4%,钢液平均停留时间明显增长并且中间包浇注区温度明显提高且分布较为均匀。因此,优化方案2更加适用于此钢厂的中间包结构。     

中间包温度场数值模拟研究

运用Fluent 6.3软件对中间包进行数值计算,研究了控流装置等因素对中间包温度场的影响。结果表明:中间包内控流装置结构越简单,入口和出口之间温差越小,整个中间包的温度场分布更加均匀。为减小注流区中间包熔池深度方向上的温度变化梯度,应增加中间包内挡墙与长水口之间的距离;为提高中间包内温度场的均匀性,应适当增加中间包长水口浸入深度,控制中间包的熔池深度,本试验中间包熔池深度应控制在1 200 mm左右,模拟结果在现场得到了有效验证。     

中间包流场的数值模拟及其优化

基于有限元分析软件对中间包流场的数值模拟研究和优化结果表明,设置流动控制装置可明显改善钢水流动状况,有利于提高连铸坯质量。对比几种流动控制装置发现设置堰坝的效果更加明显,且堰坝间距750 mm、堰与注流口间距1350 mm时所得钢液净化效果最佳。     

6流中间包流场的数值模拟优化

采用CFD软件FLUENT对6流中间包内的流场进行了数值模拟,分析了6流中间包内的流场特征,以及有无C型挡墙的加入,中间包内流场的变化情况。模拟结果表明,C型挡墙的加入使6流中间包各流的流动更加均匀,有利于钢液温度和成分的均匀;C型挡墙的加入使6流中间包近流的平均停留时间增加,利于夹杂物的上浮去除。     

4流大方坯中间包流动及传热特征的数值模拟

通过数值模拟对某钢厂新设计的4机4流大方坯连铸机的不同结构的中间包进行钢液流场、流动特性及温度场的研究,并以此优化出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,采用最佳方案(湍流控制器+带导流孔的"V"型挡渣墙+挡坝组合的控流方式),延长了近流水口响应时间及平均停留时间,各水口钢液的流动模式趋于一致,中间包内钢液的流动特征得到明显改善,各流钢液的最大温差缩小到4K,温度均匀。     

连续铸轧中间包流场数值模拟及其优化

基于有限元分析软件FLUENT对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化.结果表明,设置流动控制装置可明显改善熔液流动状况,有利于提高连续铸轧坯质量.对比了流动控制装置中的几种不同的堰坝布置,最终得到堰与注流口间距800 mm、堰与坝间距400 mm时所得熔体净化效果最佳.     

连铸中间包内钢液流动、传热及夹杂物行为的研究

建立基于黏性流体力学的流体流动、传热及夹杂物传输模型,以首钢第三炼钢厂2号连铸中间包为研究对象,采用数值分析的方法,进行了连铸中间包内钢液流体流动、停留时间分布及夹杂物传输行为分析.     

堰坝组合对中间包内钢液流动模式的影响

根据某钢厂实际连铸中间包的操作工艺参数,采用数值模拟的手段研究了中间包内钢液的流动模式,通过模拟中间包内钢液瞬态流动,来获取RTD-C曲线,进而计算关键参数值(活塞区体积分数、死区体积分数等)。运用正交试验设计分析了影响中间包内钢液流动的几种因素。合理的堰坝组合能够改善中间包内钢液流动状况,促进夹杂物上浮,降低死区体积分数。试验研究结果表明,控流装置的应用能很好地改善中间包内钢液流动;其中9号堰坝组合方案的中间包内钢液流动模式较合理,死区体积分数明显下降,钢液混合更为均匀。     

Influence of Surface-Active Elements on Fluid Flow of MIG Weldpool

A mathematical model describing the behavior of metal inert gas (MIG) welding isformulated in the paper. By means of numerical simulation, the influence of surface-active elements on fluid flow of MIG weldpool is studied. The calculation resultsshow that by adding surface-active elements, the fluid flow behavior is drasticallychanged and the flow fluid flows from lower to upper in vertical direction at the rearof weldpool (w>0). The physical phenomenon is explained from the viewpoint of fluidflow behavior of weldpool that the properties of weld metal is greatly improved andthe content of diffused hydrogen is reduced, thus providing a basis for developing newwelding materials.     

板坯中间包控流装置优化的数值模拟

以某钢厂板坯连铸中间包为模型,利用数学模拟方法,对中间包内钢液流场进行研究。采用正交试验法研究了堰坝距离、坝的高度和堰的插入深度对中间包内钢液流场及RTD曲线的影响,得出各因素对活塞区体积的影响程度及最佳控流装置组合,为现场提出了控流装置的优化方案。优化后中间包活塞区由62.23%提高至70.75%,死区比例由7.11%降至5.75%,明显提高了中间包的冶金功能。     

4流中间包钢液流动行为研究

通过水模型试验对4流方坯中间包在不同控流装置下包内流体流动动行为进行研究。研究结果表明：原中间包由于流体流速快导致边部流和中部流的流体特性差异大且死区比例高。改进后的中间包的边部流和中部流间的流体特性趋于一致,最小停留时间仅相差1~2 s;实际平均停留时间平均增加145.9 s,死区比例平均减小17.2%。     

平面流铸工艺中冷却辊流场和传热三维稳态模拟

平面流铸法是一种制备非晶和纳米晶薄带的先进技术。这项技术的难点不仅在于快速冷却以抑制薄带的晶化,还在于获得高表面质量的薄带。提出了一种用三维稳态模拟模型预测工业生产中广泛应用的2种单辊冷却结构的流场和传热系数分布的新方法。利用FLUENT软件,结合能量和动量方程,计算了2种结构的流速分布。预测了2种结构的对流换热系数分布。结果表明,水槽结构的速度分布无均匀性,也无周期性;水缝结构的速度分布无均匀性,但具有周期性。2种结构的对流换热系数分布不是中心对称的,水缝结构的冷却特性更为规则。预测了水缝结构的3个对称分布的合适区域,并通过连续生产多次验证。根据热平衡原理,描述了平面流铸法工艺的传热过程。对流换热系数的均匀分布可以作为冷却辊结构设计的依据之一。     

大方坯六流中间包少流浇注时钢液的流动行为

在连铸过程中,由于钢水不足或设备故障,为适应生产节奏,关闭多流中间包单个或多个水口是常见操作。然而,水口的关闭会导致中间包流场发生变化,并进一步影响到中间包内夹杂物的去除效率。为此,针对某钢厂重轨钢用大方坯六流中间包,应用数值模拟的研究方法对关闭不同单个水口时中间包内的钢液流动行为以及夹杂物去除情况进行了研究,得出了最佳关停水口方案,为中间包水口关停的选择提供了必要依据。研究结果表明,当中间包关掉任意一流浇注时,中间包内的死区体积均会略微上升;关闭第一流对于中间包内夹杂物的去除的影响最小,此时10、30、50、70、90 μm的夹杂物去除率分别由正常浇注时的12.4%、39.1%、74.2%、93.3%、95.6%变为14.7%、36.4%、76.4%、85.3%、93.8%。     

径向磁液轴承定子温升及热变形研究

提出一种新型的磁液轴承,以电磁悬浮支承为主、静压支承为辅,实现双重支承,并可以实时调控。通过建立磁液轴承的有限元分析模型,对其进行流-固-热耦合求解,得到轴承的流场、温度、应力及应变分布云图。通过调整轴承系统的结构参数（进油孔直径和线圈匝数）及运行参数（输入电流、进油流量、转子转速）分别进行有限元建模,利用ANSYS软件进行仿真分析,求解不同参数对轴承温升及定子热变形的影响规律。结果表明：流体造成的压力在进油孔内最高为1 MPa,流体在油膜处流速最高为0.8 m/s;轴承定子温度分布对称,有利于散热。研究结果为磁液轴承系统的优化设计提供理论依据。