改善六流中间包内流体流动特性的研究

通过六流方坯连铸中间包水模拟实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。研究发现:中间包控流装置为原挡渣墙时,其控流效果较差。与原挡墙相比,中间包的控流装置改为新挡渣墙后,表征中间包流动特性的因素有了明显的改善。在新挡墙的基础上,对加稳流器和挡坝控流装置的控流效果进行了研究,发现加稳流器的控流装置极大地改善了中间包流体的流动特性。通过对比和分析几种优化实验方案对改善中间包流动特性的效果后,确定了最优方案。     

八流一体式中间包流动和传热特性的研究

某钢厂的八流小方坯连铸机一体式中间包存在中间包流场不稳定且温度场不均匀,各流温度相差较大,最大相差6℃;采用正交试验的方法,利用数值模拟对中间包控流装置的试验方案进行流场、温度场以及流动特征进行研究,优化出新的控流装置。研究结果表明:原中间包控流装置下的中间包内钢液流场不合理,各流流动特征相差较大且温度差异明显,采用优化后新的控流装置后,各流钢液的流动模式趋于一致,且温差明显缩小,夹杂物去除率提高。实际冶金效果显著,生产Q235钢各流最大温差为4℃,连浇时间可达32 h且控流装置基本完好。     

连铸中间包内湍流控制器控流过程的数值模拟

采用ANSYS-CFX软件，针对宝钢4#连铸机中间包结构和操作工艺参数，进行了流动与传热耦合过程的三维数值模拟，并用水力学模拟进行验证。分析比较了无任何控流装置和有控流装置下的钢水流动以及RTD曲线，结果表明：设置湍流控制器可以使中间包内钢水流动死区减少，活塞区增大，更有利于夹杂物的去除。     

四流H型感应加热中间包控流装置设计

针对国内某特钢厂新上的四流H型双通道感应加热中间包,为改善中间包内流体流动状态,设计了倒八字型与V型两种控流装置。应用数值模拟的方法对两种不同控流装置下的中间包流场、RTD曲线、温度场进行了模拟。结果表明,倒八字型控流装置平均停留时间1 469.6 s,死区体积比5.83%,边部水口与中间水口的最大温差3 K;与V型控流装置相比,平均停留时间延长了41.9 s,死区体积相应降低了4.09%,边部水口与中间水口的最大温差减少了2 ℃。湍流抑制器+倒八字型控流装置设计能更好改善四流大方坯H型双通道感应加热中间包流体流动性。     

连铸机中间包结构优化及流场分析

以六流T型中间包为分析模型,运用ANSYS软件的CFX模块进行中间包流场的数值模拟分析。考察了六流T型中间包在没有控流装置和在布置不同控流装置情况下的钢液流动特性。对于促进夹杂物在中间包内很好的上浮,提高连铸钢水的纯净度,并为在中间包内设置堰、坝结构的确定与否提供了选择的最佳方式。     

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.     

优化高拉速板坯连铸中间包控流装置的水模型和数值模拟

通过建立模拟高拉速板坯连铸中间包内钢液流动的水模型和数值模拟,研究了挡渣墙、坝和抑湍器等控流装置对中间包内流体流动特性的影响.结果表明,有无冲击板对中间包流动特性的影响不大,抑湍器与单墙双坝的合理搭配对中间包内夹杂物有效去除的流动特性十分重要,否则会起负面影响.提出了一个控流结构优化设计的方案.     

五流方坯连铸中间包流动数值模拟及激光粒子测速研究

通过应用ANSYS商业软件对某厂矩形坯连铸机的中间包钢水流动进行了数值模拟,利用中国重型机械研究院股份公司建立的中间包水模拟测试平台,对缩小的中间包水模型进行了流动速度测试,获取了有控流装置下中间包内的流动特征。研究结果表明,激光粒子测速获得的速度场较数值模拟的时均化速度场展现中间包流场更多的细节,中间包内部有大的涡流运动,整体速度较为均一,速度值在0.03-0.05 m/s之间,钢液在中间包温降在13℃范围内。     

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。     

两流连铸中间包控流装置的优化设计

针对两流连铸中间包,采用数值模拟方法,研究了12种控流装置对流体流动特性的影响。结果表明:中间包内不设置控流装置时,出流水口的响应时间和峰值时间均较小;合理的控流装置设计可延长钢液在中间包内的平均停留时间,提高活塞流区的体积,降低死区的体积。通过对流场和RTD曲线的综合分析,湍流控制器+坝的控流效果最好,中间包的死区体积分数减少到16.51%,死区所占的比例大大降低,浇注区由死区占主导地位变为活塞流占主导地位;不采用湍流控制器的挡墙也得到较好的控流效果,死区体积分数减少到24.32%。     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

模铸连浇中间包控流装置优化的水模实验

通过水力学模拟实验,优化了模铸连浇中间包控流装置。结果表明,安装控流装置,并将开孔设于挡墙下部正中间时,流体在中间包内的停留时间较长,死区体积最小,夹杂物上浮率也较高,而且不存在短路流。因此,经过控流装置优化,流体在中间包内的流场也得到明显改善,流动模式较合理,有利于钢中夹杂物的上浮去除,可以保证浇注大钢锭的质量。     

八流一体式小方坯中间包结构的优化研究

通过数理模拟,对采用正交法设计的某钢厂八流一体式中间包控流装置的实验方案进行钢液流场、温度场及流动特征的研究,并以此设计出新的控流装置.研究结果表明,采用新方案(湍流控制器十带导流孔的“V”型挡渣墙+双坝组合的控流方式),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...     

小方坯连铸中间包流场数值模拟与分析

为了研究不同形状湍流抑制器及不同种类开孔挡墙对中间包流场流动特性及温度分布均一性的影响,以10流小方坯连铸对称双中间包为研究对象,通过Fluent软件对单边5流中间包流场进行数值模拟分析。研究结果表明,湍流抑制器可有效降低注流区湍流的产生,且中间包挡墙的形状和开孔的调整对浇注区各流出口流场及温度场的变化具有较为明显的影响作用。根据数值模拟结果,通过计算云图及指标对比得出了适用于本中间包尺寸及外形条件下的优选控流元件,并由现场实际温度的测量进行了验证。     

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。     

板坯连铸中间包控流装置优化的水模研究

针对板坯连铸中间包设置合理的控流装置问题,采用水模实验方法对“挡墙＋坝”组合方案进行了正交优化实验。实验结果表明,该中间包在无控流装置时存在短路流,死区较大;3号方案为所设计方案中的最优方案,能明显改善中间包内流场,延长钢水在中间包的停留时间,减小死区体积,增加活塞流体积,并且流股靠近液面,有利于夹杂物的上浮去除。     

中间包流场控制技术的进展

合理控制中间包的流场有利于促进钢液中夹杂物上浮、均匀钢液成分和温度。水模型试验和数值模拟是两种主要的中间包流场研究方法,各有优缺点应相互补充。数值模拟成本低廉速度快,但受限于边界条件的不确定性和湍流模型的局限性难以完全真实反映中间包内的流场。水模型试验能够较为准确地模拟中间包内流场,但无法准确模拟温度场、水口结瘤、覆盖剂和吹气等对中间包流场的影响。研究表明,湍流控制器对降低长水口钢液射流的湍动能、均匀钢液温度和成分、聚拢射流让其转向向上流动降低死区体积分数、延长平均停留时间和优化流场结构具有很好的作用。湍流控制器、堰、坝和导流挡墙合理组合,协同发挥的控流效果,优于单一控流装置的效果。合理调节堰与包底距离、挡坝高度、堰与挡坝距离、堰与出流口距离、挡坝开孔的个数、尺寸和角度,可以优化中间包流场,促进夹杂物去除。气幕挡墙对钢液进行气洗可以提高钢液洁净度。环形气幕挡墙解决了条形气幕挡墙夹杂物去除率低、且不稳定的问题,提高了夹杂物去除率。最后,中间包流场数学模型精细化,并考虑连铸过程中更多工艺与边界条件的影响是未来发展的趋势。对于中间包流场研究的特定问题,针对性设定优化指标,会使得优化研究工作事半功倍。水模型试验作为中间包控流技术的另一种重要研究手段,同样越趋精确化,不断有研究者以提高试验精度为目的在试验方法和测量原理上进行探索和创新。     

8流一体式方坯中间包控流装置优化研究

针对多流中间包冶金过程存在的问题,通过水模型试验,就影响其流场的因素,采用正交试验的方法对中间包内部控流装置进行优化。综合考虑各种影响因素,钢厂8流一体式T型中间包内合理的控流装置是带导流孔的V型挡渣墙+双坝的组合。