板坯结晶器流场水模拟实验研究

利用水力学模拟的方法，研究安钢现用浸入式水口结构对结晶器流场的影响，通过液面波动、流股的冲击深度及卷渣实验，找出产生质量缺陷的原因，为进一步优化水口提出初步意见。     

邯钢板坯连铸机结晶器流场优化研究

以邯钢第三炼钢厂2号板坯连铸结晶器为原型,通过水模拟实验,研究了浸入式水口底部形状、出口倾角、出口面积,以及水口插入深度等对结晶器流场的影响,确定了适宜的水口结构参数。现场生产实践表明,采用优化后的浸入式水口,能有效地改善结晶器流场,减少漏钢事故。     

结晶器流场及浸入式水口的优化

钢水在结晶器内的流动状态对钢水卷渣、保护渣对夹杂物的捕捉、铸坯裂纹的形成等均有重要影响,本文利用水力学模拟的方法,研究浸入口式水口形状对结晶器流场的影响,通过液面波动和流股对结晶器侧壁冲击压力的优化,选出最佳水口。     

宽厚板坯连铸结晶器内的钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,针对连铸结晶器的结构和工艺参数,利用商业软件fluent的k-ε湍流模型,实现了对结晶器内钢液流场的三维数学模拟。重点分析了浸入式水口的插入深度、水口侧孔倾角以及拉速等工艺参数对结晶器钢液流场的影响。结果表明：对于断面为2300mm×250mm的板坯结晶器,水口插入深度为150mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.2m/min时,结晶器内的流场较好。数值模拟结果可为宽厚板坯连铸结晶器确定合理工艺参数提供理论依据。     

板坯连铸结晶器内钢液表面流速的水模研究

以某钢厂板坯连铸结晶器为原型,建立1︰1的水模型进行试验,研究了拉速、水口出口角度、水口浸入深度、水口底面结构等工艺参数对结晶器表面流速的影响。结果表明:拉速和水口出口倾角对结晶器内表面流速的影响较大,水口底面形状次之,浸入深度的影响最小。通过改变工艺参数来优化表面流速,有多种组合方式,要根据实际生产情况选择最合适的优化方案。     

连铸板坯结晶器流场的数值模拟

板坯结晶器液面流速对保护渣熔化、坯壳均匀性都有着较为重要的影响.使用瞬态数模模拟的方法对板坯结晶器内钢液流动进行研究,通过对比结晶器液面平均流速,评价了不同参数对结晶器流场的影响.结果 表明,水口倾角由20°将至10°时,表面流速平均值由0.192 m/s增加至0.211 m/s,表面流速提高,有利于保护渣的熔化和流场...     

板坯连铸高拉速生产实践

为了提高首钢京唐炼钢的生产节奏,缩短连铸生产周期。研究在现有铸机参数的基础上,通过对结晶器冷却水、二冷配水、浸入式水口结构、保护渣成分等参数进行优化,3号铸机的最高拉速达到2.5 m/min,超过2.3 m/min的设计值。工业生产实践表明,转炉出钢温度降低,铸坯表层的夹杂物数量减少,提高了铸坯质量,体现了新一代钢铁工艺流程的优势。     

水口结瘤对板坯连铸结晶器钢水行为影响的数值模拟

以230 mm×1 600 mm板坯连铸机结晶器为研究对象,采用CFD数值模拟的计算方法,建立了VOF模型,研究了连铸水口结瘤对钢渣界面波动与钢液流动行为的影响。研究结果表明,当水口无结瘤时,结晶器内流场为典型的双环流形貌。当水口有结瘤时,结晶器内水口两侧会出现严重的非对称流,结瘤侧流股范围小,非结瘤侧流股范围大。水口不结瘤一侧动能增大导致结晶器下涡心位置下降,会使钢液冲击深度增大;水口结瘤一侧水口因涡心位置较高,加剧了弯月面处的波动和钢渣表面的波动紊乱。结瘤情况下的钢液波动较大,最大波动差为4.03 mm;不结瘤情况下钢液波动较平稳,最大波动差为1.4 mm。     

不同宽度板坯结晶器浸入式水口优化的水模研究

采用1:2比例水模型进行物理模拟实验,研究了230mm×(1030,1270,1520,1650)mm宽度的板坯连铸结晶器的流场,优化浸入式水口结构。结果表明,在钢通量一定的情况下,随着结晶器断面宽度的不断增大,同一水口的流股冲击深度增大,整个液面活跃程度逐渐降低,导致液面偏死。可以通过改变水口的比面积,侧孔倾角,高宽比等水口结构参数来适应不同宽度的板坯结晶器连铸工艺要求。     

电磁环境下板坯结晶器内钢水流场的数值模拟

以2150mm板坯连铸机为研究对象,在商业软件CFX平台上对结晶器内钢水流动和液面波动过程进行了静态电磁场下的数值模拟与分析,重点研究了两种环境(有电磁制动与无电磁制动)下钢水流动状态的变化,对电磁环境下结晶器内钢水流动做出了较为详细的预报。     

板坯连铸结晶器流场及液面波动水模研究

以我国实际生产的某结晶器为原型,建立1∶1有机玻璃水模型,模拟研究了结晶器断面和中间包液位对板坯连铸结晶器流场形态和结晶器液面波动的影响。中间包液位改变了水口出口的压力从而使结晶器流场和液面波动发生变化。通过实验研究进一步认识了板坯连铸结晶器液面波动及其影响因素,并用以指导高质量连铸坯的生产。     

结晶器电磁制动钢液流场数值模拟

建立了连铸结晶器内电磁制动过程的三维数学模型,采用一种改进的交错网格方法来模拟耦合的电磁场和流场.结果表明,电磁制动能明显减缓钢水主流股的流速,缓解对铸坯窄面的冲击,有效地抑制表面波动,减小钢水的冲击深度;磁场和流场的相互作用程度直接影响电磁制动效果.     

板坯结晶器电磁搅拌电磁场与流场的数值模拟

建立了板坯结晶器电磁搅拌过程电磁场与流场计算的三维数学模型,采用SIMPLER方法对2对极和4对极条件下的电磁场与流场进行了数值求解。结果表明:磁感应强度B和电磁力F都呈现出关于结晶器中心对称的规律;结晶器两侧每一对N、S极之间的水平面内,电磁力都呈现圆周状分布的规律;板坯宽面边缘的电磁力较大,而板坯窄面边缘和中心区域的电磁力较小;与4对极相比,2对极产生的磁感应强度和电磁力大,钢液的流速大,搅拌强度大;无结晶器电磁搅拌时,铸坯边缘的纵断面的流场主要分成四个回流区;而有结晶器电磁搅拌时,左侧的两个回流区基本消失,右侧两个回流区减小。     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

对大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的流场和温度场进行了数值模拟,并讨论了搅拌强度对流场和温度场的影响。结果表明：在结晶器电磁搅拌下,搅拌器区域的钢液变为水平旋转,使从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,流股侵入深度变浅,从而使轴向温度迅速降低,径向温度升高,提高了热区位置,有利于传热;搅拌强度越大,钢水的二次流现象越明显,热区位置越高。     

板坯连铸结晶器内钢水偏流及其控制方法的思考

简述了板坯连铸结晶器内钢水偏流及其主要危害。作为例子,引录板坯结晶器内由SEN冻结和湍流引起的两个典型偏流的数值模拟结果。综述了控制偏流的非接接触的磁流体力学(MHD)技术及其效果,以及评估控流效果的检测方法。     

薄板坯连铸结晶器流场数值模拟

使用有限元计算方法开展薄板坯连铸浸入式水口流场的研究,分别对水口不同浸入深度的流场分布、结晶器不同宽度的流场分布、水口出口不同角度的流场分布和不同水口形状的流场分布4个专题进行计算.结果发现:水口的出口角度以R15、60°、45°为宜,计算结论已在水口设计中得到了应用.     

板坯连铸结晶器摩擦力在线检测试验研究

结晶器与铸坯间的润滑和摩擦行为是影响铸坯质量及连铸顺行的重要因素。以板坯连铸为对象,开展结晶器摩擦力在线检测试验研究,考察液位波动、更换水口、在线调宽与异钢连浇过程中摩擦力的反应和变化趋势,测试并分析了开浇、拉速上升和降低等不同条件下摩擦力的波动规律和特征,为把握和控制结晶器内复杂润滑与摩擦行为提供试验依据。     

连铸结晶器内瞬态流场的大涡模拟

建立了基于同位网格的结晶器内流场与温度场耦合计算的数学模型,并采用大涡模拟的湍流模型对结晶器内的瞬态流动进行研究。该模型适用于形状不规则的六面体网格。使用滞后修正的QUICK格式改进了对流项的离散格式,提高了程序在高雷诺数和不规则网格计算条件下的稳定性。使用块结构化网格对计算区域进行了剖分,对结晶器内瞬态流场进行了模拟,结果表明流场具有不对称性和不稳定性,水口射流存在周期性的摆动,上回流区位置和自由表面波高周期性变化,并且这些非稳态现象之间存在相互关联。     

吹氩板坯连铸结晶器内双循环流的形成条件

利用Lagrange两相流模型定量研究了吹氩板坯结晶器内双循环流形成条件,并用水模型检验了数值模拟结果.在此基础上考察了吹氩量、钢流量,结晶器宽度、水口浸入深度以及下倾角度对双循环流形成的影响规律.结果表明:选择与其它工艺参数匹配的吹氩量是保证双循环流型的重要条件,且维持此流型的临界吹氩量随钢流量的增加而增加.当钢液质量流量较大(qm＞2.5 t/min)时,减小结晶器宽度和增加水口浸入深度均有助于扩大临界吹氩量范围,而水口下倾角度对其影响较小;当钢液质量流量较小(qm≤2.5 t/min)时,以上工艺参数的影响均不明显.