气幕挡墙中间包数理模拟及实践

根据武汉钢铁股份有限公司炼钢总厂三分厂二流板坯连铸中间包的操作工艺参数,采用数学与物理相结合的模拟方法,对比研究了气幕挡墙技术对中间包内钢液流动特性及夹杂物去除的影响,并根据研究结果进行了工业试验.研究结果表明:采用气幕挡墙技术,可有效地改善钢液的流动状态,延长钢液的平均停留时间,降低死区体积,提高夹杂物去除率,适应超纯净钢中间包冶金的需求.     

薄板坯连铸中间包流场数理模拟研究

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钢液流动情况的模型。采用数学和物理模拟的研究方法，研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对某钢厂薄板坯连铸中间包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时，存在明显的短路流及较大死区；原使用控流装置其平均停留时间小，死区较大，实验效果并非最佳；通过实验提出的优化方案，使中间包内示踪刑开始响应时间为无控流装置下的2倍多，平均停留时间由264秒增加到301．4秒，死区由无控流装置的25．54％降低到15．39％，中间包的冶金性能有了明显改进。     

三流连铸中间包的物理模拟

对3流梯型中间包内流场进行水模实验。发现包内各水口处钢液的流动特征存在较大的差异。A、B型两种优化挡墙方案的设计，延长了钢液在中间包内的停留时间，降低了中间包的不对称度，均衡了各流的操作参数。     

底吹氩中间包钢液流动特性的数值模拟研究

根据某厂实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉两流体模型以及多孔介质模型,用数值模拟法研究了同时采用湍流控制器和气幕挡墙技术,中间包内气幕挡墙的位置及吹气量对中间包内钢液流动特性的影响。结果表明,采用气幕挡墙技术,吹气量及吹气位置对钢液流场及RTD曲线影响较大,吹气位置靠近人口或出口都不利于中间包钢液流动特性的改善,吹气量太大易引起表面卷渣现象,吹气量太小,不能形成有效的气幕挡墙。气幕挡墙距离人口1200～2000mm,且吹气量为0．90m^3／h时,可以有效延长钢液的停留时间,减小死区体积,有利于夹杂物的上浮去除。     

板坯连铸单流中间包控流装置优化模拟研究

采用水力学模型试验,对太钢不锈钢板坯连铸单流中间包流场进行了模拟研究,并通过数值模拟进行验证,研究结果表明:该钢厂原型中间包流场存在严重问题,中间包内存在明显短路流现象,死区比例较大,钢液混匀效果差;通过正交优化试验得出最佳坝堰因素水平组合方案,使中间包流场得到改善;采用中间包气幕挡墙代替坝优化方案,使中间包流场得到进一步改善.根据水力学模型试验和数值模拟计算结果,结合钢厂实际情况,建议单流连铸中间包采用气幕挡墙代替坝的技术工艺,对于太钢不锈钢板坯中间包气幕挡墙最佳工艺参数:距离堰1 150 mm附近,底吹气量控制在120 L/min左右.     

唐钢中薄板坯连铸中间包流场数值模拟

应用数值模拟软件对不同控流装置的中间包内钢液流场进行了数值模拟计算,对钢液流动特性进行了分析研究,并在此基础上对唐钢中薄板坯连铸中间包的控流装置进行了优化设计.     

薄板坯连铸中间包控流装置的数理模拟

采用水力学数理模拟的方法,研究了不同尺寸和安装位置的控流装置对马钢薄板坯连铸中间 包流动特性的影响。结果表明：中间包在无流动控制时,存在明显的短路流及较大死区;西马克公司提供的控 流装置其平均停留时间小,死区较大,实验效果并非最佳;改进后的优化方案使中间包内示踪剂开始响应时间 为无控流装置下的2倍多,平均停留时间由264.0s 增加到301.4 s,死区由无控流装置的25.54%降低到 15.39%,中间包的冶金性能有了明显改进。     

气幕挡墙中间包内渣钢界面卷混现象

 中间包内采用气幕挡墙是有效去除钢水中细小夹杂的新技术。采用物理模拟方法,研究了连铸中间包采用气幕挡墙时其内流动行为和渣钢界面卷混现象,考察了吹气流量、气幕位置以及与湍流控制器组合对中间包内的渣钢界面的影响规律。结果表明,气幕挡墙的位置和吹气量是影响中间包卷渣的主要因素。     

中间包气幕挡墙在连铸生产的应用

文章简述了八钢第二炼钢厂板坯连铸机使用气幕挡墙以后的实践过程和存在的问题,以及今后发展改进的方向。     

六流连铸中间包的物理模拟

通过对六机六流连铸机T型中间包内腔优化的水模型实验的研究,提出了B－2型和C型两种优化挡墙的设计方案,可提高中间包内液体的平均停留时间。同时,提出冲击区容积的大小对中间包内液体的平均停留时间有重要的影响。     

中间包底吹氩水模型试验及冶金效果

通过水模型试验和工业试验,研究了中间包底吹氩参数对中间包流场的影响。水模型试验结果表明:中间包底吹气可以改善中间包流场,较佳的吹气参数是透气砖距离冲击区765 mm,吹气量在0.06~0.10 m3/h。工业试验结果表明:中间包采用底吹氩后,T[O]降低了26.67%;大型夹杂物总含量由0.430 mg/kg降至0.079 mg/kg,降低了81.82%。     

中间包气幕挡墙去除夹杂物的数值模拟

以湍流控制器加单坝结构的FTSC中间包为原型,采用气-液-固三相流数值模拟手段,研究了气幕挡墙对不同粒径夹杂物的去除情况.结果表明,中间包气幕挡墙能够改善钢液的流动特性,提高夹杂物的去除率,尤其对小颗粒夹杂物,去除效果更明显.     

Water Modelling Experiments of Argon Bubbling Curtain in a Slab Continuous Casting Tundish

Fluid flow characteristics in a two‐strand slab tundish with Ar bubbling curtain were studied in water modelling experiments. It was found that the Ar bubbling curtain can greatly improve the flow characteristics in the tundish with a weir, a dam and a turbulence inhibitor. It dramatically increased the peak concentration time and plug volume and greatly decreased the dead volume, but hardly influenced the minimum residence time. Therefore, the fluid flow characteristics in a tundish with Ar bubbling curtain were favourable to the flotation and separation of inclusions from molten steel. The flow characteristics with low gas flow rate and short distance of the Ar bubbling curtain from the tundish outlet were better than those with high gas flow rate and large distance of the curtain from the outlet.     

长水口插入深度对连铸中间包流体流动影响的研究

长水口插入深度对中间包钢液的流动状态有重要影响。以相似原理为基础,进行水模实验,测定了有无控流装置时中间包钢液的停留时间分布曲线（RTD）;采用Fluent软件和数学模拟的方法,仿真计算获得了实际中间包内钢液的流动状态,分析比较了钢液流动的速度矢量图和流线图。从而确定了合理的长水口插入深度。研究结果表明,有、无控流装置时,建议长水口插入深度为110 mm左右。     

Fluid Flow and Interfacial Phenomenon of Slag and Metal in Continuous Casting Tundish With Argon Blowing

The fluid flow and the interfacial phenomenon of slag and metal in tundish with gas blowing were studied with mathematical and physical modeling, and the effects of gas flowrate, the placement of porous beam for the generation of bubbles, and the combination of flow control devices on the flow and slag-metal interface were investigated. The results show that the position of gas bubbling has a significant effect on the flow in tundish, and the placement of porous beam and gas flowrate are the two main factors affecting the entrapment of slag in tundish. The closer the porous beam to the weir, the more reasonable is the flow, which is in favor of the control of slag entrapment in tundish.     

气幕挡墙对中间包内钢液流场影响的数值模拟

根据实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉-欧拉两流体模型,用数值模拟法模拟计算了中间包底吹对钢液流动的影响.结果表明,底吹改变了中间包内钢液的流动状态,在气幕挡墙的两侧分别形成了方向相反的回流区.底吹气体流量对钢液流动状态、气泡分布影响显著,底吹气体流量太大或太小都不利于改善钢液的流动状态.     

中间包吹氩技术的研究进展

讨论了中间包吹氩技术去除夹杂物的机理以及影响夹杂物去除率的因素,并综述了中间包吹氩时气液两相流体流动的数学模型,讨论了几种不同的中间包吹氩技术,指出了我国中间包吹氩技术的现状。     

四流大方坯连铸中间包的物理模拟研究

针对近T型四流大方坯连铸中间包设置合理的控流装置问题,采用水力学模拟实验的方法在等温和非等温条件下分别对“V墙＋坝”和“湍流器＋坝”两种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;“V墙＋坝”1#方案能明显改善中间包内流场,使死区体积减小,活塞流体积增加,温度分布较均匀;“湍流器＋坝”方案对流场也有一定程度的改善,但仍然存在短路流和较大死区,流场和温度分布不均匀。