非对称五流小方坯连铸中间包结构优化

通过水力学模型实验,研究了非对称中间包的流场和流动分布。实验通过在中间包模型内加挡渣堰、“V”型挡墙及“U”型挡墙,并调整挡墙上开孔的倾角和位置来控制流体流动的方式,从而使流场得以改善,满足生产和实际要求,保证连铸机的正常操作和铸坯质量。     

六流小方坯连铸中间包结构优化仿真

以鞍钢六流小方坯T型中间包为对象设计了中间包结构优化方案,应用数值模拟方法研究不同方案的中间包钢液流动状态和温度场情况。模拟结果表明,中间包纵向侧壁钢液液面高度处内部宽度为463 mm时的优化效果最佳。结构优化后的中间包用于浇铸高碳钢,各流钢水出口最大温差降低了7℃,塞棒侵蚀减轻,单中包浇铸由12罐提高到17~18罐。     

六流小方坯中间包流场优化水模研究

为改善某钢厂六流小方坯中间包钢液流场,净化中间包钢水以及改善钢水的温度分布,通过合理设计正交水模试验,考察各方案中间包死区体积、多流一致性等参数,以及两者的综合指标,表明影响该中间包流场综合特性的主次因素顺序为:孔径大小→导流孔倾角→挡墙位置→挡墙高度,其中导流孔径55mm,向上倾角30°,挡坝距中端400 mm,高度250 mm,此方案流场较为合理。     

八流小方坯连铸中间包的数值模拟

针对八流小方坯连铸T形中间包,利用钢水流动、传热、传质的三维数学模型对其控流方案进行优化设计,对比分析不同控制装置下的钢水流场、温度场和停留时间分布(RTD)特征。研究结果表明:无控流装置时,中间包内存在短路流,死区较大,流动很不均衡,近流与远流的钢水停留时间和温度都相差较大;现用控流方案消除了短路流,减小了死区,但流动均衡性基本没有得到改善;优化方案比现用方案有了进一步的改善,各流停留时间相近,温差大幅减小,流动均衡性大大改善。     

小方坯五流对称中间包流场优化与应用

针对铸坯中非金属夹杂物超标的问题,以某钢厂五流对称150 mm×150 mm方坯连铸中间包为研究原型,采用数值模拟的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,并得到最优的挡墙结构。结果表明,原型中间包存在停留时间短,死区比例大,持续流动的钢液对中间包包壁冲刷侵蚀的问题;采用优化后的U型挡墙后,停留时间延长了257.11s,死区比例减小27.31%,且各水口均匀性明显改善。现场试验发现:中间包优化后T[O]含量降低45.81%,大颗粒夹杂物含量明显降低。     

十二流小方坯中间包优化及冶金效果

利用数值模拟对宣钢十二机十二流连铸机中间包的三维流场、浓度场和温度场进行研究,优化出了最佳控流装置。应用结果显示,采用优化结构后的中间包,流场明显改善,各流的流动特性趋于一致,高温钢液对第6流塞棒的冲击减轻,各流最大温差由优化前的10 K降低为优化后的4 K。且连浇时间由优化前的20 h延长到26 h。     

六流小方坯中间包内型优化数模研究

利用数模对新设计的六流小方坯连铸机中间包三维流场、浓度场、温度场进行研究，设计了一种新型的挡墙结构，使中间包钢水流动合理，温度分布均匀。６个水口的钢水测量平均停留时间和钢水温度的计算值分别是４８０ｓ、３７８ｓ、４１７ｓ和１５４９℃、１５４７℃、１５４２℃，与实际使用后的测量值非常接近。解决了六流中间包浇注过程中１、６流温度偏低，容易堵塞水口的问题。     

四流小方坯中间包结构优化的物理模拟

随着钢铁工业的发展,人们对钢的质量要求越来越高,连铸中间包结构是和连铸坯最终质量形成相关的一个重要因素。试验以某厂四流小方坯中间包为原型,1∶3的比例制作了有机玻璃水模型,在不同的中间包结构下,KCl做示踪剂,采用刺激—响应技术测得流体的平均停留时间;黑墨水做显示剂显示流场。试验结果表明:采用V型挡墙开两孔时,钢液的平均停留时间短,滞止时间短,死区体积比例大。V型挡墙只开上孔时,能够很好的优化中间包,改善钢液的流动状态,使钢液的平均停留时间延长58.85 s,死区体积比例减小10.06%;同时还保证了各流之间的均匀性,即各流之间的温度、成分差异较小。     

十流小方坯连铸机双中间包流场的优化设计

对山钢十流小方坯连铸机双中间包进行设计优化,确定合理的中间包结构类型;通过中间包流场、温度场数值和水力学模拟研究,分别为品种钢、普通钢连铸生产设计了L型挡渣墙结构中间包和整体稳流器挡渣墙结构中间包。双中间包结构类型、流场经过优化,延长了钢水在中间包内的平均停留时间,减少了各流间出口钢水温差,提高了钢水纯净度,有效促进了生产的稳定顺行和产品质量的提升。     

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。     

三流方坯连铸中间包结构优化的数值模拟和应用

根据太钢三流220mm×220mm方坯连铸中间包结构和工艺参数,利用ANSYS FLUENT数值模拟软件对该中间包流场和温度场进行模拟研究。结果表明,原型中间包流场不合理,第2流钢液存在短路流和死区,各流一致性较差。优化方案通过在浇注区设立挡墙,形成钢流缓冲区,钢液重新分配,流场一致性得到了大幅度改善。最优方案应用于现场后,相对于原方案第1、2流夹杂物数量分别降低了9.51%、23.52%,流间夹杂物数量差异降低了52. 72%,两流夹杂物数量和流间夹杂物数量差异都明显降低。     

提高方坯铸机中包包龄的系统优化

对制约济钢方坯中包包龄提高的各个环节进行研究分析,并结合济钢炼钢厂的实际工艺过程,在方坯中包用耐火材料、耐材施工工艺及使用方法方面进行系统攻关优化,实施后取得良好效果,降低了济钢炼钢厂铸机耐材成本。     

八流中间包耐材蓄热对中间包钢液温度的影响

对八流40 t中间包烘烤及浇钢过程的包壁与钢液温度进行了数值模拟计算与20CrMnTiH钢200 mm×200 mm坯连铸现场实测。结果表明,模拟计算烘烤期间中间包耐材升温缓慢,浇钢后中间包内衬耐材升温加快,第3炉外壁温度397℃,达到热平衡;第2炉结束时,计算两侧与中部钢液温度较第1炉对应位置分别升高5.2、1.5℃,计算边流与中部流钢液温差4.8℃,实测第2炉边流间与中部流间钢液温度相差4℃,中间包钢液温度均匀稳定,计算值与实测值趋势一致;烘烤包温度由900℃提高至1000℃时,第1炉中间包钢液温降减慢,水口出钢温度略增,各流间温差减少。     

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。     

六流方坯中间包内流场的数值模拟及优化

以唐钢150mm×150mm铸坯6流T型中间包为研究对象,用商业软件ANSYS对中间包内钢液流场进行了三维数值模拟与优化,研究了中间包内钢液的流动特征和设置导流挡墙后中间包内钢液的流动方式。结果表明,设置合理的挡墙和导流孔可以有效改善中间包冶金效果;3个导流孔直径(mm)分别为93、72、36,位置(mm)为(220,140)、(350,280)、(700,300),倾斜角度为(21°,15°)、(8°,23°)、(10°,28°)时中间包流场最为合理。     

八流方坯连铸中间包结构优化研究

采用1:3水模型实验对钢厂的八流150 mm×150 mm坯连铸不同控流结构80 t中间包内钢液流场进行了研究,并通过数值模拟进行验证。研究结果表明,中间包仅加湍流抑制器后对改善钢液的流动效果不明显,加上"V"型挡墙后能明显改善各流流动特性,湍流抑制器、"V"型挡墙和单坝组合能进一步提高各流的流动特性一致性,平均停留时间增大到505.22 s,在挡坝的两侧分别形成了明显的环流区。将单挡坝改为双挡坝后,V_p/V_d平均由原来1.77提高到2.63,死区比例平均也减少了6.0%,且各水口的稳定性最好,各流RTD曲线吻合度也最好,且存在3个大环流区和1个小环流区,水模型实验与数值模拟结果一致。     

中间包结构优化及冶金效果

通过水模型实验,对四流圆坯中间包三种挡墙形式下的包内流场进行模拟研究.结果表明:原挡墙控流下的中间包同一侧两流之间的流体流动特性存在很大差异,与内侧相比,外侧流的最小停留时间、峰值时间长、死区体积大,造成中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效地上浮去除.U型挡墙能很好地解决各流间的同步性,但是最小停留时间短,死区比例较大.采用Y型挡墙可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度,为三种挡墙形式之最优.工业试验表明,Y型挡墙在降低铸坯总氧和夹杂物方面均优于原挡墙.     

八流T形连铸中间包钢水停留时间分布特征研究

基于相似原理,建立了八流连铸中间包的1∶2物理模型,通过水模实验测定了1#～4#控流方案下中间包内的停留时间分布(Residence time distribution,简称RTD).通过推导提出了多流连铸中间包的RTD曲线分析方法,并以此分析了中间包内的流体平均停留时间、流动模式和各流流动一致性,进而对控流装置进行优化选择.研究结果表明,3#控流方案能较好地改善中间包内的流动特征.