薄板坯连铸中间包流场数值模拟与优化

基于CFD仿真平台对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化,湍流控制器是中间包流场的主要元件,设计、分析了痰盂型湍流控制器的内径、高度等参数与冲击区湍动能的关系;研究了痰盂型湍流控制器配合不同设置挡墙挡坝的中间包结构,得到了最佳的中间包结构。     

中间包冶金技术

自70年代中期起，连铸生产获得迅速发展，至1992年世界连铸比已达75％左右，并且还在不断增长。在以连铸为主的产钢国家连铸比已超过95％。连铸的关键设备中间包已不只是钢水的分配器，而且日益显示出其他重要的冶金功gB：（1）在多炉连浇期间，可保留足够的钢水，供交换钢包时使用，以便能连续进行浇铸而不显著降低铸速和不使钢水面降到熔池最低高度之下。（2）在相当长的浇铸时间内保持良好的保温作用，从而使钢水温度基本不变。（3）通过对夹杂物的捕集分离来减少钢中微观和宏观夹杂物，即提高钢水清洁度。（4）防止钢水和空气接触，避…     

CSP连铸中间包流场数学模拟优化与实践

采用FLUENT商业CDF软件,以CSP连铸机中间包内钢液的流动行为为研究对象,模拟计算了控流装置的布置方式对中包内钢液流动行为和夹杂物运动轨迹的影响。结果表明,在没有安装挡坝只有挡墙的情况下,中包内存在较大短路流,现有的布置方式效果不理想,经过优化的控流装置布置方式能够得到较合理的流场分布,利于夹杂物的上浮排除。经过实际生产过程的跟踪,优化后薄规格产品的夹杂缺陷有所降低。     

承钢板坯中间包结构研究

随着对钢质量的要求越来越严格,以及在钢包冶金方面的成功,已使人们不能再把中间包作为一个简单的容器使用,而是力争在中间包中进一步去除夹杂物,并防止钢液的再污染。中间包冶金有独特的理论特点和研究方法。作为一种连续操作的反应器,与转炉、电炉及钢包等间歇操作反应器的概念是不同的。中间包内基本的物理现象是钢液的流动,其他冶金过程包括钢液中夹杂物的去除、卷渣、温度和成分的均匀化等,都是流动的钢液中进行的。因此研究中间包内钢液的流动是中间包冶金的基础。承钢公司于2008年建成2机2流板坯连铸机,中间包容量45t,为了提高钢的清洁度,生产高质量产品,承钢对中间包进行控流装置试验,结合现场生产实际,优化设计中间包内部结构,从而保证中间包内死区比例小,以促进大型夹杂物的去除,延长钢液停留时间,促进温度和成分的均一,提高铸坯质量。     

板坯连铸中间包中夹杂物运动的模拟

中间包现在已成为去除夹杂物的一种精炼装置.通常在中间包内安装上下挡墙来改变流体流动和夹杂物的运动轨迹,提高夹杂物的去除率.利用软件进行模拟计算研究中间包内上下挡墙之间的距离,以及到入水口的距离对夹杂物去除的影响,从而合理地设计中间包内上下挡墙,使夹杂物去除达到最佳的效果.计算结果表明,上挡墙到入水口的距离和夹杂物的去除率间关系不明显,受到其他因素较大的影响;下挡墙与入水口越远,明显对夹杂物的去除越有利.上下挡墙之间的距离对夹杂物的去除没有明显规律性的影响.     

过滤控流中间包流场及夹杂物去除的数值模拟

以60 t板坯连铸中间包为研究对象,采用雷诺平均方程、组分输送以及离散相模型分别计算了高拉速下中间包内钢液流场特征演变以及夹杂物运动轨迹和去除率。结果表明,采用多孔过滤控流装置后,10 μm的小夹杂物去除率提升了10%以上。与45°倾角过滤器中间包相比,55°倾角过滤器中间包的夹杂物去除率增加约5.3%,其顶部孔为水平方向,减小了卷渣与钢液裸露的风险。通过RTD曲线获得多孔过滤控流中间包的钢液停留时间缩短了30~50 s、死区体积比增加0.03%,但夹杂物去除率明显提高。因此,采用停留时间、死区体积比等宏观流场特征参数评估中间包内夹杂物去除效率的方法已不适应过滤控流装置中间包的开发研究,宜采用速度云图、夹杂物运动轨迹等微观分析方法评估其冶金效果。     

中间包吹气的水力学研究

以相似原理为基础,用水力学模型研究吹气对一流板坯中间包过程的影响.实验结果表明,吹气显著地改变了中间包内流体的流动特征;当不吹气时,流体在中间包内的平均停留时间较短,死区体积较大,不利于夹杂物的去除;吹气以后,气流上升形成气幕挡墙,增加了平均停留时间,缩小了中间包的死区体积,有利于夹杂物的去除.在3号位置使用A型透气砖,吹气量在150NL/h时,中间包内的流场最佳.     

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。     

中间包钢水流动控制的冶金效果

连铸中间包钢液流动能促进非金属夹杂物上浮,使进入结晶器的钢水进一步净化.结合在钢厂不同容量的中间包安装控流装置(挡墙、坝)进行的生产试验表明,钢水中总氧量、微观夹杂物和大颗粒夹杂都有明显的降低,为提高中间包钢水洁净度、改善铸坯质量创造了条件.     

多流中间包流场模拟研究及优化

为了减少多流中间包的卷渣概率、提高对夹杂物的去除能力,采用物理模拟及数值模拟的方法对某钢厂六流中间包内部流场特性进行分析和优化。研究表明,导流孔仰角对中间包内流场及温度场有较大影响。改进后的挡墙使用25°仰角导流孔使各流最大温差由5.2 ℃降至2.4 ℃。较小的导流孔仰角对夹杂物去除有利,25°的仰角各流均匀性较好。提高挡坝高度亦有利于夹杂物上浮,推荐的挡坝高度为650 mm。另外建议现场浇注高度保持在100 mm以上以消除卷渣现象的不利影响。     

中间包冶金技术发展趋势

中间包是钢水凝固之前的最后一个耐火材料容器,是由间歇操作转向连续操作的衔接点,也是连铸的起点,在连铸过程中起着缓冲、减压、分流、连浇、净化和保护钢液、改善凝固组织、促进钢液均匀性等作用。伴随着高品质钢对洁净度和质量要求的提升,中间包冶金的功能越来越重要,中间包冶金技术的发展正是围绕着不断拓展和完善中间包冶金功能展开的,其核心目标是完成对凝固前钢液的充分净化,实现连铸的恒温、低过热度浇注。综述总结了中间包冶金功能实现的技术途径和发展趋势。     

汽车高强度钢板冲压件热成形技术研究

介绍了热成形技术的原理,分析了加热温度、加热时间、成形速度、冷却速度等工艺参数对热成形过程的影响,并选取汽车典型件成功进行了热成形工艺实验试制,获得了合格的成形件。检测结果表明,成形件的微观组织为理想的条状马氏体,抗拉强度达到1500MPa,完全满足生产要求。     

基于TopSolid的汽车覆盖件拉深模快速设计系统研究

介绍了基于TopSolid的关联设计功能和二次开发技术,构建汽车覆盖件拉深模快速设计系统,有效地提高了模具设计效率,并可对模具设计数据进行有效管理,以提高企业的产品设计水平和经济效益。     

汽车钢板胀形件刚度和静态残余凹痕抗力试验研究

刚度和静态残余凹痕抗力是反映汽车钢板使用性能的重要指标。针对汽车钢板的特点,利用典型胀形件来研究汽车钢板抗凹性能。采用2种不同厚度的DC04钢板和1种厚度的H340LA钢板,在其他条件相同的情况下进行冲压,得到3种不同胀形高度的试件,并对这9种胀形件进行抗凹性试验研究。研究结果表明:采用屈服强度高的材料可以提高胀形件的静态残余凹痕抗力;随着材料厚度增大,胀形件的抗凹刚度和静态残余凹痕抗力都明显增大;在一定范围内,随着胀形高度增加,胀形件的刚度和静态残余凹痕抗力保持不变或略有增大。     

6016汽车铝板包边性能及影响因素的实验研究

包边是汽车车身覆盖件内外板装配压合过程的重要工序,弯曲极限是评估铝板包边性能优劣的重要指标。针对9种不同性能和批次的进口6016汽车铝板,进行了180°三点弯曲试验,系统研究了材料力学性能、时效时间和预拉伸量对6016汽车铝板包边性能的影响规律,为现场质量和工艺控制提供了重要依据。研究结果表明,材料伸长率和硬化指数对6016汽车铝板的弯曲性能无明显影响,材料各向异性、时效时间和预拉伸量对6016汽车铝板的包边性能有明显影响。     

中间包气幕挡墙试验研究

通过RTD试验和工业试验,研究了中间包气幕挡墙对中间包流场和去除钢水夹杂物行为的影响。RTD试验表明:中间包气幕挡墙可以改善中间包流场,不同的试验参数对中间包流体特征值的改变程度不一样。工业试验结果表明:气幕挡墙可以去除中间包大型夹杂,尤其是尺寸小于300μm的夹杂物。     

三流连铸中间包钢水流场的数学物理模拟

应用商业软件CFX及水力学模型,对三流连铸中间包钢水流场进行了模拟研究,分析比较了原型中间包和改造后中间包内钢水的流动状态。结果表明:数值模拟与水力学模型结果相符;原型中间包内存在明显的短路流,死区比例大,均超过了50%;通过改造中间包控流装置后,中间包内钢水流动状态得到了明显改善,死区体积比例大大降低,死区比例均控制在20%以内,最低的仅为9.41%。通过现场试验发现:中部水口出口与边部水口出口的钢水温差最大值由改造前的5℃减小到2℃;事故率明显降低,达到了预期的冶金效果。     

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。     

基于Dynaform的汽车覆盖件拉深成形仿真技术研究

在基于UG CAD和Dynaform的基础上,对汽车某覆盖件的拉深成形过程进行了CAE仿真模拟分析,以改良传统冲模设计与制造过程中耗时长、成本高等缺陷,把制造过程中可能出现的问题集中在设计阶段解决,以便快速经济地制造模具。