板坯连铸结晶器偏流下电磁制动去除夹杂物的模拟分析

为研究水口部分堵塞和磁场对板坯连铸结晶器流场以及夹杂物去除的影响,引入滑板控流模拟水口部分堵塞现象,通过商业软件FLUENT进行结晶器流场的三维数值仿真计算。计算结果显示:未施加磁场时,滑板开启80%时,非金属夹杂物颗粒的去除率最高;加入磁场后,结晶器内钢液流态和夹杂物去除率发生改变;在自由液面下350mm处施加一静磁场,能提高细小非金属夹杂物颗粒的去除率,此时滑板开启率的变化和磁场大小的改变对夹杂物颗粒去除的影响较小。     

浸入式水口结构对大方坯结晶器内夹杂物运动的影响

通过建立大方坯结晶器内钢液流动、传热、凝固和夹杂物运动耦合模型,研究了浸入式水口结构对结晶器内钢液流动和夹杂物运动的影响,比较了5种不同孔数的水口对应的夹杂物上浮、下沉以及坯壳吸附的比率和速率.研究结果表明:浸入式水口的结构很大程度上决定了结晶器内钢液的流动方式,进而决定了小颗粒夹杂物的运动轨迹.从水口底孔出来的射流中向上回流至液面部分的流股以及从侧孔出来的射流形成的螺旋上升的流股是促进夹杂物上浮的主要动力.只含侧孔的四孔型和双孔型水口在夹杂物去除方面能力最强,对于50 μm的小颗粒夹杂物去除率分别为25％和17％;而带底孔的水口(包括单孔型、三孔型和五孔型水口)去除率基本在10％以下.此外,对于含底孔的水口,铸坯内部夹杂物相对较多,而对于只含侧孔的水口,铸坯表面附近夹杂物相对较多.     

板坯连铸结晶器电磁制动和吹氩过程的多相流动现象

利用数值模拟方法研究了高拉速连铸结晶器内电磁制动和吹氩耦合作用下的磁场、钢液流场和夹杂物行为,分析了电磁制动和吹氩量等不同工艺参数对结晶器内的钢液流动和夹杂物去除的影响规律.结果表明:电磁制动可明显减缓钢液流速(尤其是弯月面附近速度),但不利于小粒径夹杂物的上浮,5-50 μm的夹杂物上浮率由无电磁制动且不吹氩时的6.7%降低到3.3%;吹氩可增加整个上回流区钢液的向上运动趋势,粒径50 μm以下的夹杂物颗粒上浮率提高到8.9%;吹氩量增加使自由液面附近产生较强的漩流区,且容易产生二次涡流,直接影响液面波动情况和卷渣的发生;电磁制动和吹氩双重作用则有利于夹杂物上浮,5-50 μm小粒径夹杂物去除率可达12.2%,其被凝固坯壳的捕获率可降低到64.4%.     

连铸结晶器内簇状夹杂物分形生长的Monte-Carlo模拟

建立夹杂物分形长大数学模型来描述连铸结晶器内夹杂物的动态长大过程.采用Euler方法给出了连铸结晶器内钢液流动和夹杂物的三维分布,采用Lagrange方法跟踪单个夹杂物颗粒在夹杂物浓度场中的运动来研究其碰撞、长大过程.计算结果表明:钢液的夹带作用是影响夹杂物分布的关键因素.钢液流动和夹杂物分布在连铸机内均具有上、下两个循环区,在出口处具有"W"分布特征.对于单个夹杂物,由于种于夹杂物不断吸附其它夹杂物,因此较大粒径的夹杂物具有多个突起和触手,呈簇状形态.     

连铸薄板坯结晶器内夹杂物运动的模拟研究

采用水模拟和数值模拟相结合的方法分析了连铸薄板坯结晶器内夹杂物的运动状况。通过Proanalyst软件分析高速显微摄像仪拍摄的夹杂物运动图,获得了夹杂物在结晶器内的运动路径;同时,采用拉格朗日法计算获得了结晶器内夹杂物的运动路径,将二者相互对比,分析了拉速和浸入式水口深度对夹杂物运动轨迹的影响。结果表明:夹杂物在结晶器的运动轨迹复杂;拉速越小,浸入水口的深度越浅,夹杂物越容易在上回流区盘旋;拉速越大,浸入水口的深度越深,夹杂物容易在下回流区盘旋;增大夹杂物在结晶器内的停留时间有利于防止夹杂物进入铸坯内形成缺陷。     

八机八流中间包内夹杂物运动行为数值模拟

采用数值模拟软件,选择多相流模型,模拟八机八流中间包内钢液,分析了夹杂物在中间包内钢液流动情况下的运动轨迹,探讨了50、100、150和200μm 4种尺寸夹杂物在钢渣界面的分布情况,定量化计算四种尺寸夹杂物在八机八流中间包内的去除率。结果表明,四种尺寸夹杂物进入八机八流中间包的含量均为0.01%,其去除率分别为6.5%、65%、71.25%、88.5%。表明大尺寸夹杂物更有利于去除,3、6号出口的设置有利于小夹杂物的去除,1、8号出口的设置有利于大尺寸夹杂物的去除。     

钢液中夹杂物的行为特点和去除

分析了钢液中夹杂物的成分组成、来源、对产品质量的影响,讨论了钢液中夹杂物的上浮、碰撞凝聚以及吸附3种行为特点.介绍了夹杂物研究的物理模拟和数值模拟方法,以及吹氩技术、结晶器电磁技术、中间包过滤技术的要点.为满足优质钢对夹杂物含量的严格限制,应充分分析各生产环节夹杂物的来源及去除能力,考虑多种夹杂物去除方法综合运用的可行性,并充分利用物理模拟及数值模拟的灵活性,积极开展夹杂物的深入研究,提高钢液纯净度,提升产品质量和科技竞争力.     

内置式搅拌磁场对连铸空心铸坯内夹杂物分布影响

耦合求解了电磁场方程以及夹杂物守恒方程,考虑了夹杂物间的湍流碰撞以及斯托克斯碰撞,计算获得了拉速以及行波式电磁搅拌对结晶器内夹杂物分布的影响规律。结果表明,结晶器内夹杂物的运动规律与钢液的流动状态密切相关,拉速越大,钢液的浸入深度越深,则结晶器出口处夹杂物的数量越多,夹杂物的尺寸越小。施加行波式搅拌磁场可以使钢液流动加强,并减小钢液的浸入深度,有利于夹杂物的聚集长大上浮,结晶器内夹杂物的尺寸较大,但数量减少。因此,在连铸空心管坯内部施加搅拌磁场有利于去除钢中夹杂物,从而改善连铸空心管坯的质量。     

流动液体中夹杂物超声去除的影响因素

以高密度聚乙烯（HDPE）颗粒和水形成的悬浮液为研究体系。考察了有无超声波作用下。介质流量、夹杂物数量以及夹杂物的粒径对总去除率、上浮去除率、壁面粘附去除率的影响。实验结果表明，在短时间内（30s)超声波对流动液体中的夹杂物具有明显的去除效果。总去除率达93％。夹杂物的总去除率随着超声波输入电功率的增大而提高；超声波对较多数量或较大粒径的夹杂物去除效果更显著。超声波作用下流动液体中的夹杂物比静止液体中的更容易去除。超声波对流动液体中夹杂物去除效果的去除机理主要是通过气泡捕获夹杂物，超声空化效应产生直接包裹夹杂物的气泡以及通过夹杂物碰撞凝聚使夹杂物容易上浮实现去除。     

电磁搅拌对液态夹杂物聚并及去除行为的影响规律

高拉速连铸具有高效、低成本的特点,是未来连铸的发展方向。以常规板坯结晶器为研究对象,基于大涡模拟理论及欧拉-拉格朗日方法,对CSP结晶器内的多相流动及夹杂物碰撞聚并及去除行为展开深入分析。结果表明,电磁搅拌加剧了钢液在结晶器中的湍流强度,并促使更多夹杂物聚并上浮至渣金界面。并且,由于水平方向流速较大,钢液射流被限制在了电磁搅拌区域,显著降低了钢液射流深度,有利于夹杂物上浮。此外,由于电磁力的存在加剧了渣金界面波动,容易造成卷渣,因此,电磁搅拌对夹杂物的去除影响是双向的,既会提升内生夹杂物去除率,也会增加外来夹杂物的卷入风险。本模型对控制CSP结晶器连铸过程具有一定指导意义。     

连铸中间包水口堵塞的数值模拟

采用数值模拟方法研究了水口内钢水流场形态及各种因素对水口沉积速率的影响．模拟结果表明：滑板附近处以及水口底部的沉积比其它地方更为明显;吹氩量对水口内的压力存在较大的影响,压力在滑动水口处存在突降;滑动水口开度为66．45％时,浇铸速度为1．2m／min的情况下,要防止吸气,最小吹氩量必须大于10L／min．Al2O3的沉积速率与其浓度成线性增加关系;随着浇铸速度的提高,沉积速率也逐步增大．在吹氩量合适的范围内,吹氩能够降低沉积速率．对于同一拉速,5和30L／min的吹氩量对降低沉积速率的效果相近．     

连铸过程中小方坯中间包钢水液位控制的研究

钢液在中间包内液位直接影响到连铸生产过程的顺行和铸坯质量。着力于研究和分析方坯连铸生产过程中钢包滑动水口开口度,中间包钢液面,水口结瘤程度以及浇铸速度之间的关系,并推导出相关数学关系式。同时,基于重庆钢铁公司方坯连铸机的实际情况,计算了在一定浇铸速度和结瘤程度下,中间包内所需的理论液面高度,滑动水口的开口度,在此基础上绘制了钢包滑动水口操作控制图,以期能够实现一定的现场指导作用。     

越南某钢厂小方坯连铸试生产失稳性诊断分析

越南某钢厂六流方坯连铸机在投产后的试生产过程中,生产很不稳定,事故停机频发,拉坯速度不超过2.5 m/min,试生产前期主要是漏钢停浇,后期主要是中间包快换水口盲板自动关闭停浇。通过对生产现场的工艺条件、操作流程、设备配置与工作状态等各方面的观察和排查,结合连铸漏钢机制、自动停浇诱因对事故进行了分析,提出从浇注操作的规范与熟练、结晶器振动的可靠性、水口质量、结晶器卷渣、切后铸坯拥堵的人工干预等方面进行改进的措施。逐步落实各项改进措施后,目前该厂生产平稳,拉速达到了3.25 m/min,漏钢及水口盲板自动关闭停浇等生产事故得到了显著改善。     

一种实用的自动切浇口结构

以某继电器的推动卡为例,介绍注射模上一种实用的自动切浇口结构。通过将流道和浇口设置在可滑动的流道浇口镶块上,以斜导柱驱动流道浇口镶块作滑动,实现在模具上自动切断侧浇口,解决了侧浇口残留高的问题,因此减少了一个手工去浇口的工序,降低了生产成本,提高了生产效率。     

Moldflow在座椅气体辅助注射成型模浇口优化设计中的应用

利用Moldflow软件对座椅气体辅助注射成型过程进行模拟。针对在制品正面进气不能满足使用寿命要求的问题,考虑将气嘴移到制品侧面,比较分析了侧面进气情况下,不同浇口位置对熔体充填性能和气道分布结果的影响,最终得到了制品侧面进气的优化方案,满足了塑件设计要求。     

大方坯连铸结晶器水口优化模拟探究

为了研究不同浸入式水口类型对结晶器内流场流动的影响,以结晶器水口优化为出发点,利用物理模拟和数值模拟两种手段对断面280 mm×380 mm大方坯结晶器不同水口开展优化研究。本研究首先构建了一个1∶1结晶器水模拟试验装置,实现不同浸入式水口下的连铸流动模拟,利用PIV测量了不同水口下的结晶器截面流场,然后利用Fluent软件进一步研究了浸入式水口开孔角度、开孔数目、安装角度等参数变化对结晶器内流场以及液面波动的影响。物理模拟和数值模拟研究表明,开孔角度向上时,波动范围大于5 mm;开孔角度水平时,对窄面冲击速度过大,达到0.35 m/s;较双孔水口,四孔水口液面速度为0.22 m/s,小于卷渣临界速度值;水口安装角度改为对角线时,强化了内流场角部流动,整个流场流动更加稳定。     

喷嘴流量系数的测试研究

通过实验测试结合理论计算的方法,详细研究了射流管式电液伺服阀不同喷嘴直径下的流量系数。结果表明：不同喷嘴直径下喷嘴流量系数有一定差异,且呈现出直径越大、喷嘴流量系数越大的趋势,为喷嘴特性的进一步研究提供了参考。     

连接盘压铸模设计

介绍连接盘压铸模的设计方案,浇注系统采用U型浇口,缩短了填充时间,避免填充过程中排气不畅的问题,冷却系统采用可控式点冷却控制模具温度,以提高铸件质量,上滑块采用压块结构,左、右滑块采用前锥套结构能精确定位,有效保证了压铸生产过程中滑块机构的稳定性。     

锥销头阀针式热流道喷嘴设计

讨论了针阀式分喷嘴设计,涉及锥销头阀针的锥角、轴向锁紧、阀针直径、浇口痕迹和分喷嘴结构.提出了塑料熔体在针阀式喷嘴的环隙通道里,流率和压力损失的计算方法.