三流Τ型中间包内控流装置优化的物理模拟

通过三流T型连铸中间包物理模拟实验,研究了直挡墙、V型挡墙及其与抑湍器组合控流装置对中间包流动特性的影响。结果表明,直挡墙控流装置的控流效果优于无控流装置的中间包,但不如设计合理的V型挡墙控流装置;V型挡墙与挡坝组合控流装置（方案Ⅴ）的控流效果较好,在其基础上加入抑湍器后控流效果并不理想。因此,提出了针对三流T型中间包控流装置的优化设计方案。     

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%.     

薄板坯连铸中间包内抑湍器的模拟研究

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流动情况的水模型。通过测定停留时间分布(RTD)曲线,研究了不同组合控流装置对中间包流体流动特性的影响。结果表明,结构及尺寸合理的抑湍器能延长水口响应时间及平均停留时间、提高活塞流区体积分数及降低死区体积分数;抑湍器与单坝组合的控流装置在控制流体流动方面效果极佳,而抑湍器与单墙单坝、单墙双坝组合的控流装置的控流效果不太理想。     

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。     

八流大方坯连铸中间包结构优化的物理和数值模拟

结合某钢厂八流大方坯连铸中间包生产现状,基于物理模拟与数值模拟方法,对中间包内钢水流动特性及温度场进行了研究.物理模拟结果表明:原中间包因各流水口距长水口冲击点距离不等,导致各流响应时间及停留时间差别增大,各流钢水温差扩大,死区体积分率偏高,影响了铸坯质量和生产顺行.此外,原中间包稳流器因内腔体积小,注流过程中存在包壁冲刷严重等问题.采用优化控流方式后,死区体积比率由优化前的37.5%减小至19.0%,各流响应时间标准差由58降至15,各流停留时间标准差由185降至68,流动一致性得到显著改善.同时,中间包内最大温差降低至4 K,各水口间最大温差降至1 K,包内温度分布更趋均匀.此外,扩大稳流器内腔容积减小了对包壁的冲刷.     

大流间距四流中间包控流装置优化研究

以相似原理为基础,建立大流间距4流中间包的物理实验模型。通过物理模拟和数值模拟相结合的实验方法,设计出合适的控流装置,以达到优化中间包内部流场的目的。优化后的中间包死区体积减少到4.18%,钢液的平均停留时间延长至893 s。促进了夹杂物的去除,提高了铸坯的质量。     

六流方坯连铸中间包结构优化水模实验

 通过六流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。采用笔者提出的多流中间包流动特性分析模型及各流流动特性一致性的分析方法进行了定量描述。结果表明,带横墙和不带横墙的“V”型挡墙均能明显改善各流流动特性的一致性,与不带横墙的“V”型挡墙组合挡坝的数量、高度均对流动特性有影响,在较优的“V”型挡墙与挡坝组合控流装置基础上加入抑湍器后控流效果更佳。通过实验研究,提出了优化方案。     

多流式连铸过渡包的结构优化

过渡包在薄带连铸过程中起到承上启下的作用,为了使结晶器入口钢液成分与温度更加均一,研究钢液在过渡包内的流动以及其出口钢液温度的分布对薄带连铸过程有着重要的意义.针对某钢厂多流式过渡包,提出在包内增加坝堰组合以优化钢液在包内的流态以及温度分布.采用数值模拟和物理模拟的方法,研究了过渡包内不同控流装置下钢液的流态和温度分布...     

中间包控流装置的物理模拟研究

根据相似原理,建立1∶3的物理模拟模型,通过正交试验考察了挡渣堰、导流坝组合控流装置对中间包流场的影响。研究结果表明,堰坝间距是影响流场的主要因素,优化控流组合方案为:挡渣堰距注入流中心线距离1 200 mm,挡渣堰下沿距包底距离500 mm,导流坝高度360 mm,堰坝间距300 mm.优化后中间包流场趋于合理,钢液在中间包内的停留时间延长,活塞流体积增大,死区体积减小.     

基于数值模拟的五流感应加热中间包流场优化

中间包配置感应加热器后的结构与原型中间包结构差异较大,不宜使用常规添加挡墙、挡坝或稳流器的方式优化流场.针对国内典型5流通道式感应加热中间包分流过热度高及边部流和中间流的温差大等问题,设计了改进方案,并通过数值模拟方法研究了不同结构的流钢通道对中间包流场和温度场的影响.结果表明,带有变径的分口式流钢通道的结构最佳,依此...     

两流非对称中间包流场准对称化的数学物理模拟

通过水模型实验和数值模拟,研究了不同湍流控制器下两流非对称中间包内流体流动特性。数值模拟结果表明：湍流控制器几何结构对两流非对称中间包流体流动特性有明显影响。圆形湍流控制器内流场涡心靠近底部,出口处流体流速垂直向上;中间包流场涡心靠近长水口,涡心高度与挡墙高度基本同高,中间包表面波动大,容易发生卷渣现象。不对称长方形湍流控制器底部为不对称波浪形,流场涡心靠近出口,流体以一定角度从湍流控制器出口流出;其右侧出口面积大于左侧,水口右侧流体流量大于左侧;由于增大了出口面积,出口处流体速度减小,中间包表面平稳。水模型结果表明采用不对称湍流控制器中间包两流之间的平均停留时间差比圆形湍流控制器中间包减少1/4,算术平均值增加5.3%,说明非对称湍流控制器增强了中间包去除夹杂物能力且能有效缩小两流之间流体流动的差异。     

Melt flow control in a multistrand tundish using a turbulence inhibitor

Water modeling and mathematical simulation techniques were used to study the melt flow under the influence of turbulence inhibitors in a multistrand bloom caster tundish. Three different cases were studied: a bare tundish (BT), a tundish with two pairs of baffles and a waved impact pad (BWIP), and a tundish equipped with turbulence inhibitor and a pair of dams (TI&D). Chemical mixing of tracer turbulence diffusion was also simulated and compared with actual experimental results. The TI&D arrangement showed an improvement of the fluid flow characteristics, yielding better tracer distribution among the outlets, lower values of back mixing flow, and higher values of plug flow. A mass transfer model coupled with k-ɛ turbulence model predicted acceptably well the experimental chemical mixing of the tracer in the water model. The water modeling and the numerical simulation indicated that the TI&D arrangement retains the tracer inside the vessel for longer times, increasing the minimum residence time. These results encourage the use of turbulence-inhibiting devices in bloom and billet casters, which pursue excellence in product quality.     

重钢5流方坯连铸中间包控流装置的数理研究

对重钢24t中间包控流装置进行水力学模型试验和数值模拟,通过测定停留时间分布(RTD)曲线和夹杂物的排除量,研究了不同尺寸湍流控制器对中间包流体流动特性的影响。研究结果表明,使用合适的湍流控制器和现有挡墙设置组合,可以延长水口响应时间及平均停留时间,提高活塞流区体积分数30%及降低死区体积分数50%,中间包内流体流动特性得到改善。     

二流T型23 t中间包控流装置的数值模拟和结构优化

通过计算流体力学软件FLUENT建立的数学模型对钢厂200 mm×1 600 mm铸坯二流T型23 t中间包现挡墙和坝、湍流控制器和坝、湍流控制器和现挡墙以及新挡墙4种结构方案进行三维数值模拟,研究原中间包及安装不同控流装置后的钢水流动特性。结果表明,在所有的设计方案中安装有湍流控制器和坝的中间包能够达到最佳优化效果;中间包的死区体积分率由30.18%降到16.51%,活塞流区与死区的体积分率比R_Vp/Vd由55.80%增大到129.44%;中间包内流动稳定,有利于夹杂物的上浮。     

四流中间包钢液流动行为的数学物理模拟

中间包内流体流动状态对铸坯质量的优劣起着至关重要的作用。采用合理的控流装置可以优化钢液在中间包内的流动特征,本文通过实验室物理模拟实验与数值计算相结合的方法,分析比较了两种导流隔墙对四流连铸中间包内流体流动特征的影响。物理模拟和数学计算结果能够较好地吻合,结果表明：与直板挡墙中间包相比,V型导流隔墙的使用将中间包死区体积分率降低了45%,各出水口之间响应时间和峰值时间之间的标准差有所减小,均匀了各水口之间的流动状态。     

四流矩形中间包冲击碗应用水模实验研究

通过四流矩形中间包水模实验,研究了不同结构的冲击碗与不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响,并比较了有无冲击碗对中间包流动特性的影响。合理使用适当结构的冲击碗能大大延长近中心流的响应时间,改善各流的流动特性的差异,提高平均停留时间和平均活塞区体积。冲击碗与单坝组合控流效果较好,而冲击碗与单墙单坝组合控流效果较差。提出了针对四流矩形中间包控流装置的优化设计方案。     

Study on Process Technology of Gas Bubbling Curtain Substituting Dam in the Tundish of Slab Casting

This paper presents experimental results from physical and mathematical simulation of liquid steel flow in the tundish adopting gas bubbling curtain substituting dam and industrial trials have been investigated based the experimental results. Physical and mathematical simulation results show the gas bubbling curtain can improve pattern of liquid flow in the tundish , accelerate inclusions flotation,and simultaneity metallurgy effect has been further improved when combining weir and turbulence inhibitor. The industrial trial results confirm that content of oxygen , nitrogen and inclusions in continuous casting billets have been reduced when gas bubbling curtain combining weir and turbulence inhibitor.     

连铸中间包湍流控制器水模实验研究

通过水模实验，研究了湍流控制器对连铸中间包流体流动的影响。合理结构的湍流控制器能够改善中间包流体流动特性，最小停留时间增加，活塞流体积提高，死区体积下降。实验观察发现，中间包采用湍流控制器后，在两块上渣堰之间的液面流动平稳，可以减少卷渣现象。     

Water Modeling of Optimizing Tundish Flow Field

 In the water modeling experiments, three cases were considered, ie, a bare tundish, a tundish equipped with a turbulence inhibitor, and a rectangular tundish equipped with weirs (dams) and a turbulence inhibitor. Comparing the RTD curves, inclusion separation, and the result of the streamline experiment, it can be found that the tundish equipped with weirs (dams) and a turbulence inhibitor has a great effect on the flow field and the inclusion separation when compared with the sole use or no use of the turbulent inhibitor or weirs (dams). In addition, the enlargement of the distance between the weir and dam will result in a better effect when the tundish equipped with weirs (dam) and a turbulence inhibitor was used.