连铸中间包挡墙水力学模型实验研究

介绍了攀钢集团成都无缝钢管有限责任公司进行的圆管坯弧形连铸机中间包水力学模型实验研究情况。根据相似理论,用水模拟钢液在中间包内的流动特征,据此设计挡墙或坝,测定在不同方案下中间包内钢液的停留时间分布曲线以及夹杂物的捕集率,分析影响中间包内钢液流动的因素以及挡墙（坝）的合理设置。     

中间包钢水安全液位水力学模型研究

本实验研究以国内某钢厂所使用的中间包为原型,模型与原型几何比例为1∶3,按Froude准数相等原则进行水力学模拟研究。根据实际生产中铸坯宽度分别为1 450 mm、1 200 mm和1000 mm时的不同拉速及其对应的钢水流量,在水模型实验中测定了相应条件下模型中间包液位产生漩涡的临界高度,根据相似原理得出了实际条件下中间包内产生漩涡的临界钢水液位即安全液位,对防止中间包渣卷入结晶器,提高铸坯质量有一定的指导意义。     

板坯连铸异型中间包卷渣水模型实验研究

为改善连铸板坯质量,通过水力学模拟研究了中间包内钢液的流动,并测量了在非稳定浇注条件下避免钢液卷渣的中间包内钢液的临界高度,确定了在中间包内设置抑湍器、坝和堰的混合控流方案。结果表明：中间包设置控流装置后,平均停留时间增加,有利于夹杂物的上浮;同时确定了中间包卷渣的临界高度。     

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。     

临钢板坯连铸机中间包物理模拟与数学模拟实验研究

以临钢炼钢厂1号板坯连铸机中间包的实际情况为研究对象,采用物理模拟和数学模拟相结合的研究方法,确定中问包内控流装置设置最佳方案。根据相似理论,在选择弗鲁德准数相似和实验模型与原型的几何相似比为0．5建立实验模型,进行物理模拟和数学模拟实验;并对中间包的内腔结构进行合理优化,优化后的中间包冶金效果明显,钢水流动状况较优化前得到较好改善,钢液流动合理,液面平稳且钢液温度更加均匀,钢液的平均停留时间延长,活塞流体积分率增加,夹杂物上浮指数提高,更有利于钢水的净化。     

六流方坯连铸中间包流场的物理模拟及结构优化

莱钢炼钢厂六流方坯连铸机自生产以来没有对中间包进行过物理模拟实验,目前对于中间包内的钢水停留时间、温度差异、非金属夹杂物的状态不是十分了解,通过物理模拟实验研究观察设计参数是否合适、流场是否合理,并在此基础上寻找合理的中间包控流装置,得到合适的中间包结构,为现场中间包优化提供依据,满足提高铸坯质量、生产高品质钢的要求。     

六流连铸中间包等离子加热过程的数值模拟

在流动与传热耦合计算的基础上,对宝山钢铁股份有限公司六流连铸中间包等离子加热区域底部吻气与未吻气情况下等离子加热模拟结果进行了分析,结果表明,在未吻气情况下,加热区域上部钢液温度很高,对中间包耐火材料（尤其对包盖的耐火材料）影响很大,采用底吻气时此问题可基本得到解决。     

电磁净化中间包内流场的数值模拟

采用数值模拟的方法对电磁净化中间包内钢液的流动特征进行了模拟研究。结果表明：旋转室内的钢液在电磁力作用下产生水平旋转流动,促进了夹杂物的碰撞、聚合及上浮;旋转室的旋转切向出流以一定角度进入分配室内,所形成的偏流引起钢液流动的非对称性,易在分配室内形成水平环流状流动特征。分配室内设置T形坝控流装置可减轻流场结构的非对称性,分配室内的流动更为均匀。     

六流中间包夹杂物去除的物理与数学模拟实验研究

以某钢厂六流对称小方坯连铸中间包为研究原型,采用水力学试验和数值模拟相结合的方法研究多孔挡墙对中间包内夹杂物去除率的影响,并得到最优的中间包结构。实验结果表明,在中间包未添加多孔挡墙控流装置时,中间包夹杂物的去除率很小,水力学实验结果为61.51%,数值模拟实验结果为73.3%;采用优化后的30°多孔挡墙型挡墙后,中间包的夹杂物去除率得到明显改善,水力学实验结果为82.45%,数值模拟实验结果为83.0%,多孔挡墙的添加有助于中间包中夹杂物的去除。     

两流连铸中间包控流装置的优化设计

针对两流连铸中间包,采用数值模拟方法,研究了12种控流装置对流体流动特性的影响。结果表明:中间包内不设置控流装置时,出流水口的响应时间和峰值时间均较小;合理的控流装置设计可延长钢液在中间包内的平均停留时间,提高活塞流区的体积,降低死区的体积。通过对流场和RTD曲线的综合分析,湍流控制器+坝的控流效果最好,中间包的死区体积分数减少到16.51%,死区所占的比例大大降低,浇注区由死区占主导地位变为活塞流占主导地位;不采用湍流控制器的挡墙也得到较好的控流效果,死区体积分数减少到24.32%。     

单流不对称中间包上下挡墙配合控流优化设计

以相似原理为基础,采用1∶2的水模型,研究了150 mm×1 268 mm板坯连铸单流不对称中间包内钢液的流动特征,通过对不同上下挡墙组合方式的研究,得出最优的组合方式,并与原型中间包的组合方式进行流场效果对比。结果表明,原型中间包控流装置的组合存在一些问题,通过正交试验得到上下挡墙的最优组合方案,优化后中间包的平均停留时间较原型提高了53.8%,包内的滞止时间较原型增加了13.75%,死区比例由41.20%降低至9.56%,活塞区比例增加11.33%,并且包内钢液的流动状态得到较大改善。     

板坯连铸中间包控流装置优化的水模研究

针对板坯连铸中间包设置合理的控流装置问题,采用水模实验方法对“挡墙＋坝”组合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;3号方案为所设计方案中的最优方案,能明显改善中间包内流场,延长钢水在中间包的停留时间,减小死区体积,增加活塞流体积,并且流股靠近液面,有利于夹杂物的上浮去除。     

连铸机中间包结构优化及流场分析

以六流T型中间包为分析模型,运用ANSYS软件的CFX模块进行中间包流场的数值模拟分析。考察了六流T型中间包在没有控流装置和在布置不同控流装置情况下的钢液流动特性。对于促进夹杂物在中间包内很好的上浮,提高连铸钢水的纯净度,并为在中间包内设置堰、坝结构的确定与否提供了选择的最佳方式。     

数值模拟在小方坯连铸中间包优化设计中的应用

计算机模拟作为一种参数优化的工具,越来越多地应用于冶金领域。用流体商业软件对某厂4流T型中间包流场进行数值模拟,从钢液流动的速度矢量图、流线图来分析有、无控流装置的中间包的流动特征。通过模拟分析,确定了合理的中间包控流装置,以指导生产实践。     

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．     

连铸板坯中间包内控流装置优化的水模型研究

根据国内某钢厂单流板坯连铸中间包工艺及设备条件,本文利用1∶2水模型研究了挡墙、挡坝位置、挡坝高度以及导流孔倾角对中间包内钢液流动行为的影响。实验结果表明:增大挡墙、挡坝间距,挡坝对钢液流股的抬升作用减弱,挡墙与挡坝间距较小,挡坝高度较高时,挡坝对钢液流股的抬升作用较强,较强的流股抬升作用不利于形成有效的表面流;增大挡墙、挡坝与浸入式水口的距离,中间包内钢液平均停留时间先减小、后增大、再减小,出现峰值现象;增大挡坝导流孔倾角有利于延长钢液在中间包内的停留时间;获得的最优控流装置参数是:挡墙、挡坝间距为450 mm,挡坝距中间包浸入式水口中心距离为1 160 mm,挡坝高度280 mm,挡坝导流孔倾角30°,对应的中间包内模拟钢液平均停留时间为6.23 min,实际的钢液停留时间为8.81min。     

连铸中间包中夹杂物聚合与去除的数学模型

在Euler(流场)-Lagrange(颗粒)框架下,提出了一个夹杂物运动、聚合和去除耦合的统计模型,运用此模型数值计算了连铸中间包的三维流场,对夹杂物的行为进行了Monta-Carlo模拟,计算结果显示,20,40和60μm夹杂物的总去除效率约为20％,36％和75％,其中壁面吸附的贡献占1／6—1／4,受中间包实际条件的限制,夹杂物的碰撞长大并不显著。     

涟钢二流板坯连铸中间包水模型研究

以相似原理为基础,建立1∶3的水模型,对涟钢二流板坯连铸中间包进行研究.结果表明,单纯的湍流控制器+挡坝,中间包活塞区体积偏小,死区体积偏大;挡坝开孔能使中间包死区减小,而不会产生明显的短路流;有利于改善中间包钢液流动的控流装置组合为挡堰+开孔挡坝+湍流控制器,得出了其具体位置;优化后的中间包平均停留时间由343 s延长至387 s,死区体积由20.0％下降至9.8％,滞止时间由61s延长至99 s.     

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。     

连铸非稳态浇注的控制与优化

介绍了武钢炼钢总厂四分厂连铸非稳态浇注过程中大包开浇、中间包开浇、结晶器液位控制及浸入式水口快换和大包下渣检测等方面的设备特点和控制方法。实践证明,通过设备升级、提高控制精度、开发新技术等措施,可把非稳态浇注对生产稳定性和连铸坯质量等的不良影响控制到最低限度。