连铸中间包内三维湍流流动的数值模拟

连铸中间包的操作条件决定了其内流动现象的复杂性，为此，本文选择两种不同的湍流模型ｋ－ε和ＬＥＳ（Ｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ），建立了描述连铸中间包内三维湍流流动的数学模型，并实施了数值计算和模型验证，对单流中间包内的流动现象进行了描述，考察了有，无流动控制情况下中间包内的流动特征和湍流模型的合理性，结果表明，合理的流动控制有利于中间包内非金属夹杂的上浮和吸附，用ｋ－ε模型基本上能够描述     

多流T型中间包流场和温度分布模拟研究

针对6流和8流T型连铸中间包内钢液的流动情况建立了数学模型,采用FLUENT商业软件计算了两种构造的中间包内钢液的流动状况和温度分布情况。比较不同出口之间钢液流速和温度分布的差异,研究结果显示8流中间包和6流中间包的温度场和速度场分布大致相同,但两种中间包内各出口的温度差却存在较大差异,8流中间包的最大温差较6流中间包大2 ℃。通过研究确定了有利于发挥中间包冶金功能的中间包设计方案,为中间包的设计优化和现场生产提供了理论依据。     

中间包传热边界对钢液流动及传热计算的影响

以某厂T型中间包为例,建立了中间包内钢液流动、传热数学模型。针对数值模拟中存在的传热边界条件的准确性问题进行探讨,引入了中间包包衬散热计算模型,得出关于中间包包衬结构的热流散失与内壁温度的关系,作为中间包内钢液流动、传热计算的边界条件。利用商用Fluent软件模拟计算,并比较分析了不同边界条件对中间包内钢液流动、传热的影响,结果表明提出的边界条件模型法使计算模拟结果更符合实际。     

连铸中间包全尺度物理模拟平台建立及应用研究

基于同时满足连铸水模拟实验中Re准数和Fr准数相似要求,建立了一套可全尺度模拟连铸过程流动的实验平台.利用该平台的NI图像处理与PIV粒子测速技术,对特厚板连铸用中间包内速度场、涡量场、RTD等流动特征进行研究.结果表明,中间包内流动呈现湍流漩涡状,在注流区形成一个类似"漏斗"状的涡结构,由于中间包内通道的存在,在浇注区形成2个大的环流,并对侧墙有明显冲击,非接触测量获取的RTD与数值模拟结果吻合,长的停留时间和大的死区体积表明该中间包补热的必要性.     

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。     

T型五流非对称连铸中间包内控流装置优化的水模拟实验

通过T型五流非对称连铸中间包水模拟实验,研究了控流装置对中间包内流体流动的影响。结果表明,结构合理的控流装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,优化得出了中间包内控流装置的设计方案,为中间包内控流装置的设计提供了参考。     

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。     

连铸中间包内钢液流动与传热耦合过程的计算机模拟

在开发描述中间包全内钢度流动与热三维耦合数学模型的基础上，对实际中间包内的流动和传热和过程进行了计算机模拟仿真研究，考察有了／无流动控制情况下，自然热对流对中间包内钢液流动行为的影响，对流动控制装置的功能进行了分析与讨论。     

中间包坝堰优化设计的水力学模拟的实验研究

依据佛汝德准则研究制作柳州钢铁厂中间包水力学模拟实验装置，并对中间包内钢液的流动情况进行水力学模拟实验，其结果以连铸中间包坝、堰的优化设计具有指导意义。     

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.     

Mathematical model of flow characteristic in multi-strand continuous casting tundishes

In this paper,the subject of mathematical model is a series of math expressions,which is used to calculate different regions volume fraction and analyze flow characterization in multi-strand tundish.But research about mathematical model for multi-strand tundish is few,and so far,there has been no acknowledged math model for multi-strand tundish to describe its flow characteristic.If Sahai s model,which is originally proposed for the case of single-strand tundish(proposed in reference[10],and this model is w...     

通道式中间包内引流砂运动过程研究

针对薄带连铸使用的中间包，建立了非稳态开浇和颗粒运动的耦合模型，计算了开浇过程中引流砂在中间包中的运动情况。计算过程中，分别考虑了两种尺寸分布的引流砂运动情况。同样数目颗粒分布的情况下，分别计算了两种引流砂的上浮率和每种颗粒直径引流砂的上浮情况。结果表明，该模型对于不同直径引流砂在中间包开浇过程中的运动具有很好的模拟效果，同时为钢包使用引流砂的直径范围提出参考。     

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。     

板坯电磁加热中间包钢液流动特性和结构优化

电磁加热中间包技术能有效补偿浇注钢液温降,实现恒温和低温浇注。为使电磁加热中间包技术能合理应用于双流板坯连铸,建立了相应的数学模型,研究了感应加热技术对中间包内流动和温度特性的影响。考察了挡墙-挡坝和通道角度等因素对钢液温度场和流动行为的影响。结果表明,通道式感应加热技术不能直接应用于双流板坯连铸,有必要优化中间包结构。电磁加热能显著提高中间包分配室内的钢液温度,但会产生短路流。挡墙-挡坝可有效减少短路流和均匀钢液温度。挡墙-挡坝与水口出口距离为0.5 m时,钢液流动状态较好,温度分布较均匀;增大通道展开角度不适用于双流板坯感应加热中间包。合理的加热功率模式可将浇注温度波动控制在5 K以内。     

冲击区体积对感应加热中间包流动影响数学模拟

通道式感应加热中间包能够对包内钢水的热量进行及时有效的补偿,有利于提高铸坯质量。建立了某厂五流四通道感应加热中间包的数学模型,研究冲击区体积对中间包内钢液流动的影响。结果表明,冲击区体积占前腔比例的45%时,双峰和短路流问题得到有效解决,各流间钢水分配较为合理,中间包内部钢液能够获得较好的流动性能,中间包总体停留时间达到1020s,死区体积降低为11.5%,3个下水口达到峰值的时间较为一致,最大时间差为49s,达到峰值的平均时长为335s。     

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。     

Analysis of mixed grade transition in continuous thin slab casting with EMBR

A concentration change during grade transition operation in thin slab casting is investigated through computer simulation and the results are compared with experimental measurements. Fluid flow and mixing patterns in various tundish levels and flow rates were analyzed by a three-dimensional mathematical model. Based on the contained results, a simple, efficient and accurate computational model is suggested to predict the concentration profile at the outlet of the tundish. Based on the model, mixing in and below the mold was analyzed considering electromagnetic braking force. The predicted concentration profiles show good agreements with the measured values. It is found that the lower vortices in the mold are suppressed by the electromagnetic field and a plug-like flow region develops, which decreases the intermixing of two different grades of steel and shortens the length of transition region.     

Fluid flow analysis in horizontal continuous casting tundish

Water model studies were carried out to analyze fluid flow characteristics in a horizontal continuous casting tundish. The effects of LSN (ladle submerged nozzle) and dams on the flow pattems in a tundish were investigated and casting speeds were also changed as experimental parameters. Dye injection experiments were made to observe qualitative flow patterns and mixing characteristics in a continuous flowing tundish. And quantitative analyses of RTD (residence time distribution) curves using tracer pulse injection were also made to calculate the dead volume fraction in the water model tundish under consideration. From the results it was found that flow modification devices with an open stream have little effect on the flow patterns in the tundish, whether the dam is installed or not. This was confirmed by the flow visualization method showing upward flow near falling stream driven by the buoyancy force caused by air entrapment during liquid falling. However when LSN was installed between a ladle and a tundish there was a great change in flow pattern and a bypassing flow that existed in bare tundish was decreased with the use of dams. Especially, dead volume fraction was decreased with the increase of dam height.