双辊薄带铸轧熔池流热耦合的三维数值仿真

把双辊铸轧熔池处理成钢水和大气的自由表面两相流,考虑了实际生产过程中铸轧辊的转动,建立了铸轧熔池内钢水三维流动传热耦合数学模型。通过此模型,计算并分析了采用楔形布流器时,铸轧熔池内钢水的流动形式和温度分布情况。结果表明,钢水在熔池内以布流器侧水口的位置为基准,在侧水口上部和下部区域分别存在着强弱程度不同的钢水回旋区域。Kiss点(凝固结束点)的高度在纵向上根据侧水口的位置近似呈余弦形式分布。     

布流器水口倾角对铸轧熔池温度分布的影响研究

采用楔形布流器,把整个双辊薄带铸轧熔池处理成钢液和空气的自由表面两相流,建立了熔池内钢液凝固传热的三维流热耦合仿真模型,进而对布流器侧水口倾角对熔池内钢液的凝固及温度分布的影响进行了研究。结果表明,当楔形布流器的侧水口倾角为0°时,熔池内钢液的凝固结束点(kiss点)高度适中,此时,双辊对薄带坯的轧制力也比较适宜,铸带宽度方向上温差较小,可有效地减少或避免薄带出现横裂纹和纵裂纹,获得较好的铸带质量。研究结果对双辊薄带连铸布流器水口倾角的设计提供了理论依据。     

薄带连铸槽型布流系统的特性研究

薄带连铸布流系统对其浇注过程影响很大,不同的水口插入深度、不同的拉速和不同的液位高度下,对于同一布流系统所引起的液面波动和流动会有较大差别。针对某厂使用的槽型布流系统建立了水模型和数值模型,研究了不同工艺参数下,布流系统引起的熔池表面流动和波动情况。结果表明,该槽型布流系统在布流过程中具有对侧封板端面冲击强,角部波动大,辊面中部冲击弱等特点,数值模拟结果和水模型结果具有较好的一致性。     

方坯连铸内外复合冷却流场温度场耦合数值模拟

针对165 mm×165 mm的Q235方坯连铸,提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在"结晶器内设置内冷却器-U型管",起到提高传热效率的目的.采用CFD商用软件FIuent,就内外复合冷却结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的状况进行数值模拟.结果表明,内冷却器可以提高传热效率进而加快连铸坯的凝固速度,并且减少了注流的回流速度,使钢水的流动均匀,从而提高了连铸方坯的品质.     

双辊薄带连铸布流系统的模拟优化研究

采用数学模拟的方法研究了不同结构布流系统对双辊薄带连铸熔池内流体流动状态的影响,优化设计了新型的布流系统。同时根据Fr和Re准数相似的原则,建立了双辊薄带连铸机的1∶1水模型,分析了不同连铸操作参数对液面波动的影响。结果表明,新型布流系统可使钢液在熔池内均匀分布,有利于薄带坯的均匀凝固。     

板坯连铸结晶器电磁控制流动技术

板坯连铸实践表明,结晶器内钢水流动对铸坯质量和产品质量产生重大影响,控制结晶器内钢水流动已成为生产高质量产品和提高生产率的重要技术手段.综述了三类板坯连铸结晶器电磁控制流动(控流)技术的基本内容,对每类电磁控流技术,着重介绍了其配置和电磁力特征、冶金机理和冶金效果及其对最终产品质量的影响等.     

方坯连铸非稳态充型过程流场温度场耦合数值模拟

采用CFD商用软件Flow-3d,对C的质量分数为0.2%的碳钢165mm×165mm方坯连铸非稳态充型过程中结晶器内钢水在流场、温度场耦合作用下的凝固和流动状况进行数值模拟。结果表明,内置冷却器在连铸充型过程中可以明显地提高传热效率,降低钢液冲击深度。内冷却器对钢液的流动影响很大,可以减缓钢液的流动速度,减少冲击深度,并能使钢液的流动更加均匀,提高铸坯质量。     

近终型异型坯连铸用扁平浸入式水口的设计开发

针对莱钢异型坯连铸机实现全保护浇注的要求,开发了一种超扁平形状的浸入式水口。该水口工作端采用了双侧孔结构,并结合不同浇注断面和拉速进行了导流方式优化,主要依据来自于结晶器内钢水流动、自由液面波动以及传热凝固等综合冶金行为的数值预报结果。热态生产试验指出,采用单支扁平形状浸入式水口实现异型坯连铸全保护浇注是可行的,所设计浸入式水口具有显著稳定结晶器熔池液面和促进保护渣熔化的作用,使用寿命初步达到要求,铸坯内外质量得到明显改善。     

AZ91D镁合金真空电子束深熔焊接熔池气泡流数值模拟

针对AZ91D镁合金焊接熔池的气—液两相流系统,在质量守恒和动量守恒的基础上,建立了真空电子束焊接熔池二维气泡流数学模型,模拟计算了熔池中的气相分布、气泡流流动现象,分析了对空腔型缺陷形成、分布的实际影响.结果表明,完全穿透型焊缝熔池中的气体逸出可能性大大高于非穿透型焊缝,使其出现空腔型缺陷的几率在一定程度上低于非穿透型焊缝.典型空腔型缺陷的形成过程与电子束焊特有的深熔焊缝熔池中气泡流的流型及其流动特征有密切关系.较高的液相对流速度更有利于熔池中气体的逸出,从而使焊缝最终的含气率较低.     

钙处理对连铸钢浇铸性能的影响

分析讨论了钙处理对连铸钢浇铸性能的影响 ,为了改善浇铸性能 ,应向钢中加入合适的钙含量 ,形成液态的铝酸钙。钙处理不当时不仅影响钢水的浇铸性能 ,而且还会影响钢水在连铸结晶器内的凝固行为。     

高拉速方坯连铸结晶器钢渣界面行为特征

对于高拉速连铸,结晶器内高通钢量下的钢液与保护渣流动行为控制是保证结晶器区合理凝固与冷却控制的重要一环。通过建立三维方坯连铸结晶器内多相流动、传热与凝固耦合数学模型,研究结晶器内高速钢液瞬态流动现象及其对液面波动与保护渣流动的影响。结果表明,结晶器内高速钢液冲击钢渣界面使弯月面处形成明显的凸起,同时导致水口附近界面波动剧烈。液态保护渣的流动行为受液面波动影响较大,不连续的保护渣流入造成了厚度不均匀的固态渣膜形成,不规整的固态渣膜转而又阻碍了液态保护渣的流入。     

电磁制动对宽板坯高拉速结晶器内流场的影响

以Fluent6.3为计算平台,采用数值模拟方法研究了电磁制动不同参数下宽板坯高拉速结晶器内的流场。结果表明,电磁制动可有效控制结晶器内钢液的流动,改变钢液的流动方向,改善钢液上下环流区的分配率。在静磁场作用下,上部环流区的流动增强,下部环流区流动减弱,自由液面的波动减轻。     

电磁搅拌对液态金属运动及凝固组织的影响

旋转型电磁搅拌在钢的连续铸造、铸件成形与凝固、半固态浆料制备、液态金属电磁净化等工艺过程中的应用受到了材料工作者的高度重视,并不断地取得了电磁搅拌应用技术开发与理论研究的成果.分析了旋转型电磁搅拌作用下液态金属运动特点及电磁力计算,建立了液态金属旋转运动的数学模型,并得到周向速度分布的表达式,研究了旋转型电磁搅拌对连铸坯凝固组织的影响,为在旋转型电磁搅拌应用中工艺参数的优化提供了依据.     

不锈钢连续定向凝固的试验研究

用电渣感应连续定向凝固方法 ,对不锈钢的连续定向凝固进行了试验研究。结果表明 ,用该法可稳定地进行不锈钢的连续定向凝固 ,是实现高熔点黑色金属连续定向凝固最有前途的方法之一。     

合金钢连铸凝固末端位置测定

对莱钢特钢厂合金钢连铸凝固末端位置进行了测定,在连铸机上进行了GCr15、20CrMnTi、42CrMo、22CrMo4个钢种的射钉试验。根据凝固理论完成了试验计算和分析,较为系统和准确地测定出特钢合金钢连铸机二冷区凝固坯壳的厚度及凝固终点的位置。为确定凝固末端电磁搅拌位置、二冷制度的优化提供可靠的依据。     

SWRH72B-S绞线钢连铸小方坯凝固温度场数值模拟

为研究适于6号连铸机的凝固传热模型,通过实际生产数据对相关参数进行修正,并通过低碳焊丝钢铸坯白亮带、液芯宽度、空冷段铸坯表面温度进行分析研究,验证了准确性。并且对拉速、过热度以及比水量进行计算分析,得出它们对铸坯表面温度、液芯末端位置的影响程度。结果表明,采用符合特定连铸机的凝固传热模型,并利用模型对生产工艺进行了探讨,可以提高铸坯内部质量。     

基于中间包冶金工艺优化对钢液温度场的研究

以首钢82B连铸凝固传热过程为研究对象,应用FLUENT数值模拟软件对首钢中间包结构优化,研究其对铸坯凝固传热和铸坯凝固质量的影响。研究表明：中间包结构的优化改造,通过减小纵向侧壁钢液液面高度处内壁宽度,适当减小中间包两端的体积,从而减小死区,优化中间包内钢液流动和温度场分布。有利于保持钢液流场的稳定,降低钢液对耐材的侵蚀和钢液中夹杂物的含量,夹杂物的控制保证了82B在拉拔过程中质量缺陷的发生。     

A coupled model on fluid flow,heat transfer and solidification in continuous casting mold

Fluid flow, heat transfer and solidification of steel in the mold are so complex but crucial, determining the surface quality of the continuous casting slab. In the current study, a 2D numerical model was established by Fluent software to simulate the fluid flow, heat transfer and solidification of the steel in the mold. The VOF model and k-ε model were applied to simulate the flow field of the three phases(steel, slag and air), and solidification model was used to simulate the solidification process. The phenomena at the meniscus were also explored through interfacial tension between the liquid steel and slag as well as the mold oscillation. The model included a 20 mm thick mold to clarify the heat transfer and the temperature distribution of the mold. The simulation results show that the liquid steel flows as upper backflow and lower backflow in the mold, and that a small circulation forms at the meniscus. The liquid slag flows away from the corner at the meniscus or infiltrates into the gap between the mold and the shell with the mold oscillating at the negative strip stage or at the positive strip stage. The simulated pitch and the depth of oscillation marks approximate to the theoretical pitch and measured depth on the slab.     

锡磷青铜薄板坯水平电磁连铸技术的优化研究

对锡磷青铜薄板坯水平连铸的行波电磁搅拌技术进行了优化研究,提出了在搅拌器的端部放置硅钢片、改变搅拌器的长度以及减小搅拌器的端部电流强度等3种方法,来优化连铸薄板坯端部的流动和凝固过程,并采用数值模拟和工厂实验相结合的方法对其进行了分析。结果表明:相比其他2种方法,通过在行波搅拌器的端部放置硅钢片更有利于改善熔体端部的流动状况,当施加硅钢片的长度为150 mm时,熔体端部的强环流消失,连铸坯端部的凝固坯生长更加均匀,从而有利于防止连铸薄板坯边部的裂纹和偏析缺陷产生。