双辊薄带连铸水模实验研究

为优化双辊薄带连铸布流系统的结构,通过水力学模拟研究了双辊溶池内流体的流动,并使用浪高仪对双辊溶池内的液面波动进行了测量。重点分析了不同分配器结构尺寸、不同溶池高度以及流量(拉速)等参数对溶池内液面波动的影响,从而为双辊薄带连铸布流系统的设计提供了依据。     

双辊铸轧工艺参数对熔池场变量的影响

双辊铸轧过程控制是一个高度复杂的工程问题,熔池流场和温度场的稳定性直接影响着带坯的质量。研究铸轧工艺参数对流场、温度场的影响规律,对于得到厚度均匀的板带具有重要意义。基于立式双辊铸轧工艺构建了1∶1水模型实验平台和标准湍流数学模型,研究了铸轧速度、熔池接触角及浇注温度对熔池流场、液面波动及出口温度的影响。结果表明:在熔池出口附近,由于熔池体积减小而产生液体回流现象,且回流区域面积与铸轧速度近似成正比。铸轧速度越大,出口温度越高,沿板宽方向温差越小。当铸轧速度大于7.2m/min或熔池接触角小于40°时,熔池液面波动过于剧烈,会严重影响板带的质量。     

双辊薄带连铸熔池液面波动及流体混合特征模拟研究

按照相似理论的原理,制作了模拟熔池内液面波动和流体混合的物理模型,分别采用超声波浪高仪和电导仪测定不同结构尺寸的不口和工艺条件下熔池内液面波动和流体混合状况,得到了水口结构尺寸和工艺参数对熔池注面波动和流体混合状况影响的定量关系,为双辊薄带连铸熔池伸入式水口的设计及操作工艺参数的优化提供了依据。     

双辊薄带连续铸轧熔池内金属流动及传热特性的研究

本文建立了双辊式薄带连续铸轧熔池内二维传热流动数学模型，使用有限元计算方法实现了控制方程及边界条件的数值求解，计算结果揭示了熔池内的流场、凝固温度场的特点和规律。     

双辊铸轧布流过程熔池流场及温度场

双辊铸轧是一种先进的连铸技术,其布流器的布流形式直接影响其产品质量。同时考虑布流器、辊套、熔池、材料非线性和复杂边界条件的基础上,建立了双辊铸轧流固热耦合数值模型,并对熔池流场及温度场的分布规律进行研究。结果表明,熔池在布流器下方和侧面开口附近共存在4处漩涡,且在靠近侧封板一侧存在下凹的高温区。布流器两侧开口宽度对熔池流场及温度场的影响均较大,在侧面和端面开口宽度分别取12和22 mm时熔池Kiss点的位置分布较为理想。对布流器两侧开口宽度同时对应调整,有利于控制熔池Kiss点的位置高度。     

双辊铸轧薄带钢铸轧力计算公式及控制模型

在经典轧制理论和现代连铸理论相结合的基础上,推导出了铸轧力计算公式,并建立了一个非线性状态空间模型,描述双辊结晶器内的金属凝固和塑性变形.此模型可以作为双辊铸轧薄带钢过程铸轧力的实时在线控制模型.     

20CrMn钢双辊振动铸轧薄带性能的试验

为了探究双辊薄带铸轧技术中施加的机械振动对铸轧带坯微观组织及力学性能的影响,设计并制造了?500 mm×350 mm微振幅双辊薄带铸轧机。以该铸轧机为试验平台进行了多次工艺探索试验,最终确定了能够实现振动铸轧稳定生产的合理工艺参数。分别对振动与无振动两种工艺条件下所得20CrMn合金钢铸轧带坯的显微组织和力学性能进行了检测与分析,结果表明,与传统铸轧带坯相比,振动铸轧带坯法向面的平均晶粒尺寸由70减小至35μm,带坯纵截面振动侧和非振动侧晶粒也得到不同程度的细化;振动铸轧较传统铸轧所得带坯沿垂直轧制方向屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了21.36%、27.35%和42.86%。以上研究结果证明,机械振动能有效改善带坯微观组织,细化晶粒,并提高其力学性能。     

双辊薄带连铸熔池密闭方法及结构分析

双辊薄带连铸生产薄带钢技术具有节能环保、工艺流程短等优点.对已公开的薄带连铸熔池密闭室工作方法及结构形式进行了分析,并按照功能和结构将熔池密闭室分为:可分段控制铸辊冷却强度的熔池密闭室装置、多气体腔室的熔池密闭室装置、采用混合气体影响熔池传热的熔池密闭装置以及能主动去除熔池表面浮渣的熔池密闭室装置等,最后总结了一套密闭室的设计思路.     

RAL的双辊薄带连铸技术

轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)已取得了具有完全自主知识产权的双辊薄带连铸技术.设计并制造了一套具有自动控制和自动检测系统的双辊薄带连铸机;采用三维有限法对双辊薄带连铸过程进行了热流耦合模拟,从而为选择工艺参数提供了参考;深入地研究了电磁侧封,获得了电磁力沿熔池内金属熔体高度方向的分布规律;在实验室条件下生产出了不锈钢、高速钢、硅钢、碳钢、镁合金等薄带,并得到了稳定的双辊薄带连铸工艺规程.目前正在开展工业规模的双辊薄带连铸实验研究工作.     

双辊薄带铸轧技术的进展及热点问题评述

美国纽柯公司双辊薄带铸轧生产线2002年投产以来,已经累计生产了近50万t薄带,最薄钢带厚度0.7mm,产品可部分替代冷轧钢板.介绍了纽柯公司双辊薄带铸轧生产线的最新进展,并对一些技术特点和热点问题进行了分析和评述.     

薄板坯连铸工艺因素对结晶器非稳定流场特征参数的影响

利用波高仪和粒子示踪法在1:1的水力学模型中研究了薄板坯连铸工艺参数对结晶器内非稳定流场特征参数的影响.结果表明:流场特征参数随时间变化具有一定的周期性.随着拉坯速度增加,平均射流撞击位置下降,平均回流区中心深度下降,平均波高增加;同时,撞击点、回流区中心深度和波高的变化范围增大,周期减小,结晶器内流动不稳定程度增大.随着水口浸入深度增加,平均射流撞击位置下降,平均回流区中心深度下降,平均波高减小;同时,撞击点、回流区中心深度和波高的变化范围减小,周期增加,流场不稳定程度减小.随着水口出口角度增加,平均射流撞击位置下降,平均回流区中心深度下降,平均波高减小;对于较大的水口出口角,尽管结晶器内流场非稳定流动范围较大,但是流场的运动周期较大,液面波动的非稳定程度却较小.     

CSP结晶器内钢液面动态失稳现象的水模型实验

利用1:1的水力学模型对双侧孔水口下CSP结晶器内部流场流动进行了瞬态研究.结果表明,液面波动具有明显的周期性加剧现象,称之为\     

Mathematical modeling of fluid flow and level profile during twin-roll strip casting process

In twin-roll strip casting process,transport phenomena of fluid in the molten pool directly affect the process stability and the quality of products.In order to elucidate the fundamental transport phenomena in twin-roll casting,a commercial software called ProCAST was employed to simulate the transient fluid flow and level profile behaviors during the early stage of the process in this study.The coupled set of governing differential equations for mass,momentum and energy balance were solved with the finite element method and the transient free surface problem was treated with a volume of fluids(VOF) approach.The effect of different delivery systems configuration on flow pattern,level profile in the pool was studied and analyzed in this paper. The new wedge metal delivery systems have been optimized for the twin-roll strip caster.It was shown that new type metal delivery systems had a preferable effect on the uniform distribution of fluid and level fluctuation in the pool.The simulation results also provide a valuable basis for the optimization of delivery system and process parameters during the initial pouring stage.     

Numerical analysis of fluid flow and heat transfer in pool of twin roll strip caster

Abstract

Twin roll strip casting is regarded as a prospective technology offering many economic benefits. The control of fluid flow in the pool is, however, particularly difficult due to the high casting speed and small pool volume. In the present study, a three-dimensional mathematical model has been developed for the coupled analysis of fluid flow, heat transfer and solidification in the pool using the finite difference method. The characteristics of transport phenomena in the pool of a twin roll strip caster using a wedge type melt delivery system were analysed by numerical simulation. The results show that it is desirable for the wedge melt delivery system to provide the uniformity of flow and temperature in the pool to maintain the casting process and improve the strip quality.     

水口侧孔倾角对大方坯结晶器流场和液面波动的影响

基于湍流模型与多相流模型的耦合,实现了对结晶器流动与自由液面波动行为的计算模拟.分析研究了不同侧孔倾角对对称多侧孔水口浇注大方坯结晶器内流场及自由液面波动的影响规律.结果表明:水口侧孔向下角度每增加5°,结晶器宽面和窄面冲击点位置分别下降约13mm和10mm;一定浸入深度下,钢水出口向下倾角的大小对大方坯结晶器液面波动影响不大,在3mm以内;结晶器壁面附近的钢液较水口附近钢液活跃.推荐水口侧孔向下倾角为20°.     

双辊铸轧热变形及热应力的数值模拟

结晶辊内部结构非常复杂,受热发生变形后,辊表面形状变得不规则,因此研究结晶辊温度场、热应力及热变形,掌握其分布规律,对于控制结晶辊的变形,得到均匀的铸带具有重要意义.以结晶辊为主要研究对象,采用热结构直接耦合方法计算结晶辊的温度场、热应力和热变形,为结晶辊的设计提供参考.结果表明,选用Be-Co-Cu作为结晶辊材质,辊转动30 s后,辊外表面温度和最大等效应力保持稳定,最高和最低温度分别为198和449℃,最大等效应力为1041 MPa;转动300 s后,辊内部温度及变形达到稳定状态,辊外表面径向位移都在0.4～0.5mm之间.通过对比Be-Co-Cu材质和钢材质的温度和最大等效应力,得出Be-Co-Cu材质更适合于制造双辊的结论.     

吹氩连铸中间包内钢液流动特性的水模型实验研究

建立了模拟连铸中间包底吹氩流动过程的水模型.通过测定分析水模型的RTD（停留时间分布）曲线研究了吹气流量、吹气位置及控流元件对中间包内流动特性的影响规律,并对此进行优化.结果表明：条形透气梁安放位置对中间包内的流动特性影响最为显著,均匀开孔的多孔挡墙和条形透气梁喷吹氩气二者的配合使用能获得理想的流动特性.     

承钢板坯连铸机结晶器工艺参数优化的水模型研究

实验采用水模型法研究了承钢板坯连铸机结晶器工艺参数与流场的关系，探讨了结晶器宽度、拉速、水口侵入深度、水口侧中孔面积比对流场状况的影响趋势，并对工艺参数进行了优化。