十流小方坯连铸机双中间包流场的优化设计

对山钢十流小方坯连铸机双中间包进行设计优化，确定合理的中间包结构类型；通过中间包流场、温度场数值和水力学模拟研究，分别为品种钢、普通钢连铸生产设计了L型挡渣墙结构中间包和整体稳流器挡渣墙结构中间包。双中间包结构类型、流场经过优化，延长了钢水在中间包内的平均停留时间，减少了各流间出口钢水温差，提高了钢水纯净度，有效促进了生产的稳定顺行和产品质量的提升。     

板坯连铸中间包结构的优化

对鞍钢三炼钢板坯连铸中间包结构进行了优化研究,发现原中间包结构造成钢水在中间包的最小停留时间短和活塞流体积小,死区体积大,不利于钢水中的非金属夹杂物上浮.采用合理结构的挡墙和湍流控制装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面流动平稳,促进钢水中的非金属夹杂物上浮,提高铸坯质量.     

宣钢十二流中间包流场水模实验研究

依据相似原理进行了钢水中间包流场水力模型实验。采用"刺激-响应"实验方法,测定了不同结构中间包的RTD曲线,计算出了中间包各流钢水的滞止时间、峰值时间、平均停留时间和死区体积等数值,并据此分析和优化了中间包的内部结构。通过增加冲击区的体积,同时在两侧开2个导流口,改善了十二流T-型中间包流场,提高了其冶金功能效果。     

三流中间包结构优化物理模拟

通过物理模拟的方法对某钢厂三流中间包进行结构优化。结果表明，原型中间包由于挡墙正前方开有小孔，易导致短路流现象的发生。此外，导流孔倾角小且其方向正对边部水口，导致钢液直接从边部水口流出，停留时间较短，死区比例也高达41.08%。对原型中间包导流孔进行优化后，最优方案“U9 T1”的流体停留时间由原型的346.50延长至451.83 s，死区比例降至22.29%，降幅高达45.74%。这有利于中间包内体积利用率的提高，对实际生产具有重要指导意义。     

去除水平连铸不锈钢中间包钢水夹杂物的水模型试验

通过对 16 0mm× 2 2 0mm矩形坯水平连铸中间包水模型试验 ,研究了中间包液面控制、长水口插入深度、铸坯拉速和中间包结构对钢水流场变化的影响。结果表明 ,保持中间包液面稳定 ,水口插入深度 4 0 0～ 6 0 0mm ,拉速～ 1.0m/min有利于优化钢水流场 ,促进夹杂物上浮 ;矩形中间包结构优于圆形中间包结构。     

双长水口七流中间包结构优化的数值物理模拟

以某钢厂双长水口七流方坯中间包为研究对象,进行中间包优化研究。建立1∶4水模型并开展水模实验,对水模实验结果进行分析,研究导流孔位置和上仰角度对双长水口中间包流场的影响,选取最优的控流装置。同时,运用商业软件ANSYS Fluent对原型中间包和优化中间包进行流场和温度场耦合计算,并与水模型结果相互验证。结果表明,优化前后停留时间从127 s增至253 s,死区比例从57.13%减至24.10%,停留时间标准差从21.74减至10.87,浇注区纵截面浇注温度最大温差从4.7 K降至1.2 K,各流水口温差明显降低,中间包各水口一致性增加,流动更加均匀。     

六流T型连铸中间包流体流动行为的数学模拟

以某企业30t六流T型连铸中间包为模拟对象,采用数学模拟的方法研究了不同导流隔墙和坝的组合方式对多流中间包内流体流动特征的影响规律。结果表明,改变导流孔隔墙结构和倾角形式,并在六流T型包近水口两流之间放置坝,有利于延长钢水停留时间,改善多流中间包内流体流动特性并提高多流中间包各流流动一致性。     

侧孔长水口两流非对称中间包流场优化

 中间包流体流动直接影响连铸坯的质量,为了缩小非对称中间包两流之间的流动差异,利用水模型和数值模拟方法,研究了侧孔长水口中间包流体流动特性。研究结果表明：直通型长水口、圆形湍流控制器和单挡墙结构中间包两出口流体差异较大,侧孔长水口和多孔挡墙结构中间包两流之间平均停留时间差异是直通型长水口中间包的3/4,且近长水口侧出口的平均停留时间延长7.7%。     

六流小方坯中间包内型优化数模研究

利用数模对新设计的六流小方坯连铸机中间包三维流场、浓度场、温度场进行研究，设计了一种新型的挡墙结构，使中间包钢水流动合理，温度分布均匀。６个水口的钢水测量平均停留时间和钢水温度的计算值分别是４８０ｓ、３７８ｓ、４１７ｓ和１５４９℃、１５４７℃、１５４２℃，与实际使用后的测量值非常接近。解决了六流中间包浇注过程中１、６流温度偏低，容易堵塞水口的问题。     

八流连铸中间包控流装置优化的水力学模拟

通过几何相似比1:3.5的水模型实验对40 t八流中间包不同控流装置下的流场进行了模拟研究。结果表明,原中间包平均滞止时间短,一侧4个水口的停留时间相差较大;优化的双导流孔挡墙可使中间包死区体积分数比原型减少19.15%,优化的C12W1矩形挡墙可使中间包死区体积分数比原型减少31.49%;中间包一侧4个水口的滞止时间差值减少;设置湍流抑制器虽然增加钢液的滞止时间和峰值时间,但不能有效地降低死区体积分数。     

单流厚板坯中间包物理模拟研究和应用

为得到更加合理的50 t中间包控流装置,通过建立几何相似比1∶4的单流中间包水模型,采用物理模拟试验,研究了不同流量(1.09、1.24 m3/h)、长水口插入深度(25、50、75 mm)、挡坝高度(90、135 mm)以及长水口和堰距离(190、390 mm)等参数对中间包流场的影响.模拟结果表明,当响应时间更小时...     

4流大方坯45 t中间包流场的物理模拟和冶金效果

通过几何相似比1:3的水模型对钢厂4流410 mm × 530 mm大方坯连铸机的不同结构的40～50t中间包进行流场、温度场以及流动特征的研究,并得出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,有通道式感应加热装置的中间包与无通道式感应加热装置的中间包优化出的最佳控流装置不同。对于无通道式感应加热装置的中间包,采用最佳方案(湍流控制器+带导流孔的"V"型挡渣墙+挡坝组合的控流方式),延长了近流水口响应时间及平均停留时间,各水口钢液的流动模式趋于一致,中间包内钢液的流动特征得到明显改善。生产40Cr钢实践表明,可连浇8炉,各水口最大温差为4℃,中间包钢液中T[O]约为10×10^-6。     

板坯连铸中间包钢液流场的数值模拟和操作优化

以济钢第一炼钢厂4#板坯连铸中间包为原型,应用湍流流动数学模型对不同堰坝设计方案进行计算机数值模拟,优化中间包的堰坝设计。结果表明,对上口面积3500 mm × 800 mm、底部面积3200 mm × 650 mm的中间包,包内钢水深度为800 mm时,当挡堰高550 mm,挡坝高350 mm,挡堰与水口入口处距离800mm,挡堰与挡坝相对距离400 mm时,钢液具有较好的流动方式,有利于夹杂物上浮。     

基于温度场的17 t双流中间包控流装置优化模拟

中间包控流装置影响包内钢液的流动状态以及钢液温度的均匀程度,这决定了钢液是否能够高质量的稳定浇铸。以钢厂17t双流中间包为原型,按与实际中间包1:2比例建立模型。通过正交水模拟实验以及对温度场的数值模拟,得出在考虑温度的条件下最优化的中间包控流装置组合为:堰距包底距离260 mm、坝高360 mm、堰与水口间距离580 mm、坝与水口间距离1170 mm。     

酒钢板坯中间包等温钢液流场的数值模拟

 以酒钢板坯连铸中间包为研究对象,利用数学模拟方法,以挡墙与入口处、挡坝间的距离,挡墙和挡坝高度等为影响参数,对板坯连铸中间包流场进行优化设计,研究了中间包内钢液流场,对目前使用的中间包结构进行了优化,得出了有利于生产的设计数据。优化后酒钢二炼钢生产的铸坯在中板轧制时夹杂物缺陷下降了0.5%,提高了中间包的冶金功能。     

基于示踪剂法板坯连铸40t中间包内钢液流动行为的物理模拟

通过中间包1:3水力学模型,利用激光片光源对中间包水模型进行切片照射、加入示踪剂显示流体流动特性等手段,研究了钢厂板坯连铸双流40 t中间包水模型挡墙挡坝的相对位置,长水口插入深度（50~105mm）和流量（拉速）(0.7~0.9 m³/h)对流动行为的影响。结果表明,流量0.8 m³/h、长水口插入深度93 mm、挡坝内移1 cm的工艺设计较为合理,优化后工艺条件下中间包流动状态较好,有利于减少"死区"比例和夹杂物上浮去除。     

中间包结构优化的水模型正交试验

通过1:3水力学模型,按L16(4~5)正交表进行正交试验,研究和优化34 t中间包的结构。结果表明,中间包结构主要主次关系为坝高、堰与长水口间距、坝堰间距,堰深;最佳结构组合为坝高135mm,堰深90mm、坝堰间距155mm,堰与长水口间距为195mm。与原工况比较,优化方案的综合评分值从74.32提高到91.01。     

薄板坯连铸中间包吹氩行为的物理模拟

中间包吹氩是适应洁净钢冶炼的新技术、新方法。依据相似原理,在实验室建立了一定相似比的薄板坯连铸中间包物理模型。比较了传统堰坝组合,吹氩气幕挡墙分别代替堰、坝对中间包流体流动特征的影响,并尝试在中间包内采用双气幕挡墙的控流方式。结果表明,气幕挡墙分别代替堰、坝,中间包停留时间和死区体积与堰 坝组合十分相近;双气幕挡墙代替堰 坝组合,除死区体积较大外,停留时间接近堰 坝组合。上述结论为气幕挡墙技术的进一步应用提供了参考依据。     

中间包控流装置优化的数值模拟及生产应用

以钢液停留时间分布曲线(RTD曲线)为评判标准,利用数学模拟方法,对某钢厂中间包控流装置进行优化设计。结果表明:将原型中间包的挡墙和挡坝间距增大,可以延长钢液平均停留时间,活塞区比例提高了17.15%,死区比例降低了2.2%。目前优化后的包型在现场稳定应用,以管线钢为例,夹杂物合格率提高了5%以上,明显提高了中间包的冶金功能。铸坯大样电解结果表明,优化后的中间包利于夹杂物的上浮去除,夹杂物总量平均为原包型的41.75%。     

Numerical Investigation of the Fluid Flow in Continuous Casting Tundish Using Analysis of RTD Curves

 A detailed mathematical procedure of the optimization of the fluid flow in a tundish water model with and without flow control devices (weir and dam) was carried out using the commercial CFD code FLUENT 60. The (k ε) two equation model was used to model turbulence. The residence time distribution (RTD) curves were used to analyze the behavior of the flow in tundish. The location of flow control devices in the tundish was studied. The results show that the flow modifiers play an important role in promoting the floatation of nonmetallic inclusions in steel. Comparing the three geometric configurations that are considered (bare tundish, weir, weir+dam), the tundish equipped with the arrangement (weir+dam) is a best and optimal geometric configuration of tundish.