板坯连铸结晶器内液面波动的水模型研究

以某厂板坯连铸结晶器为原型,采用1:1的水模型进行试验,以瞬时波高为判断依据,研究了拉速、浸入式水口出口角度、水口浸入深度、水口底面结构等工艺参数对板坯结晶器内流场和液面波动行为的影响.提出了优化结晶器流场的工艺参数,为在实际生产中减少结晶器内卷渣提供了依据.结果表明:拉速对板坯连铸结晶器内液面波动的影响最大,水口倾角...     

宽板坯连铸结晶器浸入式水口结构优化的研究

针对宽板坯连铸生产现状,采用商业软件PHOENICS对其建立三维数值模型,模拟宽板坯连铸结晶内钢液的流场分布.研究了不同水口倾角、插入深度及拉速等参数条件对结晶器内流场的影响,得出了适用于宽规格结晶器合理的浸入式水口.这为优化宽板坯结晶器内钢液的流场及浸入式水口结构及确定合理的工艺参数提供了科学依据.     

攀钢板坯连铸机结晶器流场优化的水模拟研究

在攀钢条件下对连铸板坯结晶器流场进行了水模拟实验，研究了拉速，结晶器宽度，水口结构等参数与结晶器流场，液面波动，流股行为及夹杂物上浮状况之间的关系。实验结果对板坯结晶器工艺参数优化和连铸生产有参考价值。     

宽板坯结晶器浸入式水口结构优化的数值模拟

以某钢厂宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用商业软件PHOENICS建立一个三维有限差分模型,模拟宽板坯连铸结晶器内钢液的流动分布.通过分析水口底型、倾角、插入深度等工艺参数对钢液面波动、流股对结晶器窄面的冲击力及涡心高度的影响,得出适用于宽规格结晶器的合理的浸入式水口.通过研究,为优化宽板坯结晶器内钢液的流场及浸入式水口的设计提供了科学依据.     

厚板坯连铸结晶器流场数值模拟

针对鞍钢新轧钢第一炼钢厂厚板坯连铸结晶器建立了三维湍流数学模型和三维实体模型.应用有限元软件对厚板坯连铸结晶器内的流场进行了模拟,计算了铸机拉速、浸入式水口出口倾角和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动的影响.对比表明,数值模拟结果与水模实验结果相符.     

宽板坯连铸结晶器SEN结构和操作参数优化试验研究

以宽板坯连铸结晶器的4种断面宽度为原型,采用1∶1水模型进行试验,得到了在结晶器液面波动较合理时,倾角、底部形状和吐出孔数量等最优的浸入式水口结构参数,以及水口浸入深度、水口吹气量、拉速范围等最优的工艺操作参数.     

SEN壁厚对结晶器内钢液流场和温度场的影响

针对板坯连铸结晶器,利用PHOENICS软件,计算结晶器内流体的三维流场和温度场,比较和分析了浸入式水口壁厚对结晶器内流场和温度场的影响,为优化浸入式水口结构参数提供参考。     

板坯连铸结晶器内钢液流动数值模拟

利用商业软件ＰＨＯＥＮＩＣＳ，建立一个三维有限差分模型，对板坯连铸结晶器内钢流流动进行数值模拟，重点研究了浸入式水口结构尺寸和工艺参数对连铸结晶器内液面紊动能和窄面冲击压力分布影响，同时还将计算结果与水模实验结果进行了比较，二者吻合较好。     

板坯连铸结晶器内吹入气体对钢液行为的影响

采用水力学模拟方法研究板坯连铸结晶器内流场，分析塞棒吹Ａｒ时，浸入式水口琢拉速等工艺参数对连铸结晶器内钢液行为的影响。     

宽板坯连铸结晶器内卷渣现象试验研究

结合宽板坯连铸结晶器的4种断面尺寸,采用1:1水模型进行试验,研究了浸入式水口吹气量、水口浸入深度、水口吐出孔数、水口底部形状、拉速和结晶器断面宽度等工艺参数对结晶器内流体流动行为的影响情况,观察到结晶器内水口周围有旋涡卷渣和液面扰动卷渣,断面1/4区域是液面扰动卷渣,窄面区域有"类旋涡"卷渣和剪切卷渣.结果表明,结晶器内的卷渣与各种工艺参数是相关的,对工艺参数进行优化,就可减少卷渣的发生.     

板坯连铸水口内钢液流动的数值模拟

 运用CFX计算软件研究了大通钢量工况下板坯浸入式水口流场,分析了水口结构、结晶器流动控制方式、水口吹氩等对浸入式水口流场的影响。研究表明,适宜的水口结构和控流方式组合能获得最优的水口出口流股形态和稳定均衡的流场。在大通钢量下,塞棒、底部凸起水口结构是最佳组合。不适宜的工艺组合形成并加重水口偏流,造成结晶器初始坯壳的不均匀冲刷和液面涡流,进一步诱发水口堵塞、水口结瘤、结晶器非稳态和不均衡传热,最终导致铸坯缺陷甚至诱发拉漏事故。     

FTSC薄板坯连铸结晶器流场数值模拟

利用商业软件GAMBIT和FLUENT，针对FTSC薄板坯连铸结晶器，建立三维有限体积模型，用来描述结晶器内钢液流动特征。在此基础上，分析了浸入深度、拉坯速度以及水口倾角等参数对结晶器流场的影响，为FTSC薄板坯连铸结晶器相适应的浸入式水口结构尺寸优化提供参考。     

板坯连铸结晶器非稳态流场的模拟研究

本文运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸非稳态结晶器流动特性,研究浸入式水口堵塞、水口不对中对结晶器流场、液面流速和对初生坯壳的影响。高拉速厚板坯连铸,铸坯质量下降,90%表面缺陷集中在铸坯边角区域,最严重的缺陷是铸坯中心和角部纵裂。非稳态工况对结晶器的流场影响因素更为显著,研究发现水口堵塞程度、水口出口流速、流量分配比是结晶器液面流速不对称、液面波动的主要影响因素,水口不对中是钢液流股对结晶器初生坯壳局部热冲击的主要因素,因此高拉速连铸应尽量避免非稳态工况操作,确保产品质量和效率的双赢。     

SEN底部形状对结晶器内钢液流场和温度场的影响

针对某钢厂板坯连铸结晶器及浸入式水口(SEN)的结构参数,建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,应用FLUENT软件对结晶器内钢液的流场和温度场进行耦合计算,分析SEN底部形状对结晶器内流场和温度场的影响,并利用水模试验对钢液的流动行为进行了验证。结果表明:凸底水口出口附近钢液的速度较大,流股的冲击深度较大,使结晶器内高温区下移,不利于凝固坯壳的生长;平底水口自由面速度较大、温度较高,有利于保护渣的熔化,但易产生液面裸露现象;凹底自由面速度较小、温度较低,有利于液面稳定。     

立式板坯连铸机结晶器内流场的数值物理模拟

采用1:1的水模型研究了200 mm×1:300 mm立式板坯连铸结晶器内流场和在水口浸入深度115mm、拉坯速度0.55 m/min时水口结构参数(侧孔尺寸40 mm×40 mm～40 mm×80 mm,侧孔角度+15。～一15。)对液面波动的影响,基于流体力学计算,利用Fluent软件和采用κ-ε双方程高雷诺数湍流模型对板坯结晶器内的流场进行了三维数值模拟。结果表明,数值模拟结果与物理模拟结果较吻合;水口结构参数对液面湍动能的影响较明显;在1~#～4~#水口中,2~#水口(40 mm×40 mm,+15°,向下,倒Y形底部)的使用性能相对较好;流股的冲击速度越浅,自由液面湍动能越大。     

薄板坯连铸结晶器内涡流及卷渣行为的研究

利用1／4水模型对薄板坯连铸结晶器内的涡流及卷渣行为进行观察研究。在实验中考察了水口形状、水口浸入深度和浇铸速度等对漩涡及卷渣行为的影响,并考察了偏流以及在水口与结晶器宽面之问加翼片,阻止结晶器表面流股相互流动的漩涡（卷渣）现象。     

板坯连铸机浸入式水口相关技术参数研究

通过对板坯连铸机中间包浸入式水口尺寸、形状、插入深度、流场、换渣线及水口安全使用寿命等技术参数研究,确定了合理的浸入式水口相关参数,提高了水口的使用寿命,确定了水口的安全使用时间,稳定了结晶器钢液流场,保证了保护渣良好熔化和坯壳润滑,使板坯连铸机生产稳定顺行,铸坯质量得到提高。     

Three-dimensional analysis of molten steel flow in slab continuous casting mould with rotated ports in submerged entry nozzle

Abstract

The purpose of this study is to develop a three-dimensional (3D) analysis system capable of analysing the flow field of molten steel in the slab continuous casting mould with rotated ports in the submerged entry nozzle. The ultimate goal is to obtain the optimal design for the entry ports of the submerged nozzle, which can introduce favourable flow patterns to remove non-metallic inclusions and avoid entrapment of molten slag and casting powder to produce steel slab of high cleanliness. In this study, a computational fluid dynamics technique, Sola-Surf, is employed to conduct the 3D fluid flow analysis. The technique has the capability of treating fluid flow problems with a free surface that slightly vibrates. The slightly vibrating free surface presents fairly accurately the behaviour of the molten slag–casting powder layer in the continuous casting mould. The developed simulation system is then tested on a slab continuous casting mould to analyse the fluid flow behaviour of molten steel under various nozzle designs. The design conditions include submerged depth of the nozzle, tilted angle of the nozzle port, and rotated angle of the nozzle port. The results of the simulations show that of the various design factors rotation of the nozzle entry ports has the greatest effect on the flow pattern. It can prolong the residence time of the molten steel and stabilise the molten slag–casting powder layer, which is very favourable for obtaining continuous casting slag of high cleanliness.