六流方坯连铸中间包结构优化水模实验

 通过六流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。采用笔者提出的多流中间包流动特性分析模型及各流流动特性一致性的分析方法进行了定量描述。结果表明,带横墙和不带横墙的“V”型挡墙均能明显改善各流流动特性的一致性,与不带横墙的“V”型挡墙组合挡坝的数量、高度均对流动特性有影响,在较优的“V”型挡墙与挡坝组合控流装置基础上加入抑湍器后控流效果更佳。通过实验研究,提出了优化方案。     

薄板坯连铸中间包内抑湍器的模拟研究

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的排除有重要影响,为此建立了模拟薄板坯连铸中间包流动情况的水模型。通过测定停留时间分布(RTD)曲线,研究了不同组合控流装置对中间包流体流动特性的影响。结果表明,结构及尺寸合理的抑湍器能延长水口响应时间及平均停留时间、提高活塞流区体积分数及降低死区体积分数;抑湍器与单坝组合的控流装置在控制流体流动方面效果极佳,而抑湍器与单墙单坝、单墙双坝组合的控流装置的控流效果不太理想。     

两流板坯连铸中间包结构优化水模实验研究

通过两流板坯中间包水模实验,研究了抑湍器以及不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响.结果表明,合理使用抑湍器能延长开始响应时间,提高平均停留时间和活塞流体积.抑湍器和垱坝组合控流效果良好,且结构简单.由抑湍器、垱坝和挡渣堰组成的控流装置使中间包流场更加合理,优化后的中间包平均停留时间由原先的188 s提高到218 s,活塞流体积分数由3.50%提高到15.41%,死区体积分数由41.57%降低到32.15%.     

五流T型中间包内控流装置优化的水模型实验

通过水力学模型五流T型连铸中间包后发现,在现有的操作条件下,无控流中间包五个流的流动特性一致方面存在不足,尤其是近水口响应时间极短,从而影响夹杂物的上浮,甚至会造成铸坯中产生大型夹杂及温度的均匀性。设置合适形状抑湍器和“V”型挡墙会大大改善上述不足,如果两者合理搭配则效果更加显著,通过实验研究后,提出了优化的设计方案。     

八流方坯连铸中间包控流装置优化的水模研究

通过八流方坯连铸中间包水模实验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。研究表明:对比原挡墙,中间包的控流装置改为新挡渣墙后,表征中间包流动特性的流动特性因素有了明显的改善。在新挡墙的基础上,对稳流器和挡坝等控流装置关于控流效果的影响进行了实验研究,发现每个方案中的一个或者多个控流参数有利于进一步改善中间包的控流效果。通过对比和分析这几种控流方案对改善中间包内流体流动特性的效果,确定了最优方案。     

六流矩形坯连铸中间包结构优化的水模型研究

通过六流矩形坯连铸中间包的水模试验,研究了不同控流装置对其流动特性的影响。研究结果表明,稳流器和多孔挡墙能明显改善各流流动特性的一致性,在此基础上加设方形孔挡墙能有效减小死区体积。合理的中间包组合控流装置为稳流器＋多孔挡墙＋方形孔挡墙。     

提高中间包冶金效率的研究与实践

通过建立物理模型对单流板坯连铸机中间包流场进行模拟,优化中间包控流装置。研究了挡墙、挡坝的数量和位置对中间包内钢液流场及停留时间分布(RTD)曲线的影响,提出了最优的"抑湍器+单挡墙+双挡坝"方案,使成品夹杂物含量大幅降低,明显提高了中间包的冶金效率。     

80 t两流板坯连铸中间包挡墙结构优化研究

根据国内某钢厂两流板坯连铸80 t中间包现场工艺及结构,在分析了其控流装置下的中包流场的基础上,研究了双层湍流抑制器下,挡墙位置和高度对中间包内流体流动特性的影响.结果表明:双层湍流抑制器下,挡坝距长水口2 000 mm,高400 mm时中包流场最合理,且抑湍器和坝组合控流装置结构简单,避免了钢水对堰等其他中包控流装置冲刷而污染钢水影响铸坯洁净度.对比优化前后的包内流体流动特性,平均停留时间由292 s提高到380 s,死区比例由37.3％降低至18.5％,活塞区与死区比值由0.35增大至0.65,有利于钢液温度和成分的均匀,增大了夹杂物上浮去除的几率,有助于提高铸坯洁净度.     

方圆坯六流中间包控流装置的数值模拟与现场试验

基于数值模拟方法,对方圆坯弧形六流中间包在采用不同控流装置下进行模拟研究。数值模拟结果表明安装有导流孔"V"型挡墙+湍流器+挡坝控流装置的中间包更能有效地减少作用于弧形壁面的切应力、优化中间包流场、均匀温度分布、促使夹杂物去除。现场应用结果表明,采用所推荐控流装置的中间包,其相邻流温度均匀,温差均小于5 K,且最大平均温差仅为2.7 K;37Mn2平均总氧量T[O]为17×10-6;铸坯中氧化物夹杂物控制在50μm以下。     

板坯连铸中间包内控流装置结构的优化

以国内某钢厂板坯连铸中间包为原型,进行控流装置的物理和数值模拟优化,提出优化方案.对比物理模拟和数值模拟结果发现,对于不使用抑湍器的控流方案,数值计算获得的结论与实验模拟结果较一致;而对于使用抑湍器的方案,数值模拟可以减少示踪剂和流体的分离流动对停留时间分布曲线的影响,更准确地反映实际流场.     

二流T型23 t中间包控流装置的数值模拟和结构优化

通过计算流体力学软件FLUENT建立的数学模型对钢厂200 mm×1 600 mm铸坯二流T型23 t中间包现挡墙和坝、湍流控制器和坝、湍流控制器和现挡墙以及新挡墙4种结构方案进行三维数值模拟,研究原中间包及安装不同控流装置后的钢水流动特性。结果表明,在所有的设计方案中安装有湍流控制器和坝的中间包能够达到最佳优化效果;中间包的死区体积分率由30.18%降到16.51%,活塞流区与死区的体积分率比R_Vp/Vd由55.80%增大到129.44%;中间包内流动稳定,有利于夹杂物的上浮。     

八流方坯连铸中间包结构优化研究

采用1:3水模型实验对钢厂的八流150 mm×150 mm坯连铸不同控流结构80 t中间包内钢液流场进行了研究,并通过数值模拟进行验证。研究结果表明,中间包仅加湍流抑制器后对改善钢液的流动效果不明显,加上"V"型挡墙后能明显改善各流流动特性,湍流抑制器、"V"型挡墙和单坝组合能进一步提高各流的流动特性一致性,平均停留时间增大到505.22 s,在挡坝的两侧分别形成了明显的环流区。将单挡坝改为双挡坝后,V_p/V_d平均由原来1.77提高到2.63,死区比例平均也减少了6.0%,且各水口的稳定性最好,各流RTD曲线吻合度也最好,且存在3个大环流区和1个小环流区,水模型实验与数值模拟结果一致。     

四流中间包钢液流动行为的数学物理模拟

中间包内流体流动状态对铸坯质量的优劣起着至关重要的作用。采用合理的控流装置可以优化钢液在中间包内的流动特征,本文通过实验室物理模拟实验与数值计算相结合的方法,分析比较了两种导流隔墙对四流连铸中间包内流体流动特征的影响。物理模拟和数学计算结果能够较好地吻合,结果表明：与直板挡墙中间包相比,V型导流隔墙的使用将中间包死区体积分率降低了45%,各出水口之间响应时间和峰值时间之间的标准差有所减小,均匀了各水口之间的流动状态。     

Modelling steel flow in a three‐strand billet tundish using a turbulence inhibitor

A three‐strand tundish belonging to a billet caster was water modelled and plant trials were performed to compare the performance of a pouring box and a turbulence inhibitor in terms of melt flow parameters and steel cleanliness. A tailor made turbulence inhibitor for this tundish is useful to accomplish with flow control of fluid turbulence and even melt redirection to all strands. The turbulence inhibitor helps to decrease nitrogen pickup during ladle changes and to float out inclusions towards the covering slag. As a consequence, rod operations to take of alumina deposits from nozzle walls are considerably decreased using a turbulence inhibitor.     

挡墙结构对46 t中间包钢液流动特性影响的数值和物理模拟

通过采用流动力学软件FLUENT进行的数值模拟和几何相似比1:3的水模型分别研究了导流孔倾角30°的U型挡墙和导流孔倾角分别为20°,25°,30°的V型挡墙4种结构的挡墙对46 t两流T型Φ800 mm圆铸坯中间包钢液流动特性的影响,并采用稳态模拟计算中间包钢液的温度场分布。结果表明,两种模拟结果有良好的一致性;使用导流孔倾角20°的V型挡墙的中间包流动特性最佳,中间包出口流温差仅为4.0 K,整体最大温差为14.2 K,停留时间最长为803.1 s,死区体积分数最小为0.09,更有利去除钢液夹杂物,提高钢的洁净度。     

Melt flow control in a multistrand tundish using a turbulence inhibitor

Water modeling and mathematical simulation techniques were used to study the melt flow under the influence of turbulence inhibitors in a multistrand bloom caster tundish. Three different cases were studied: a bare tundish (BT), a tundish with two pairs of baffles and a waved impact pad (BWIP), and a tundish equipped with turbulence inhibitor and a pair of dams (TI&D). Chemical mixing of tracer turbulence diffusion was also simulated and compared with actual experimental results. The TI&D arrangement showed an improvement of the fluid flow characteristics, yielding better tracer distribution among the outlets, lower values of back mixing flow, and higher values of plug flow. A mass transfer model coupled with k-ɛ turbulence model predicted acceptably well the experimental chemical mixing of the tracer in the water model. The water modeling and the numerical simulation indicated that the TI&D arrangement retains the tracer inside the vessel for longer times, increasing the minimum residence time. These results encourage the use of turbulence-inhibiting devices in bloom and billet casters, which pursue excellence in product quality.     

单流板坯中间包内湍流抑制器对流场的影响

通过水力学模型实验,研究了湍流抑制器对单流板坯中间包内钢液流动的影响,并比较了有无湍流抑制器时中间包内钢液流动的特性。湍流抑制器使钢液由长水口注入中间包后再返回,从而消除了中间包短路流,发展了表面流,延长了滞止时间和平均停留时间,有利于中间包内夹杂物的去除。湍流抑制器与单挡坝的结构在控制中间包内钢液流动方面效果较好。     

连铸中间包内钢液流动特性及控流技术

中间包内钢液的流动状态对钢中夹杂物的去除效率影响较大。增加中间包容量可使铸坯内弧—侧Al2O3总量显著降低，在中间包使用挡墙和坝可减少内、外侧钢流温度差和拉漏发生率，去除钢中夹杂物。过滤器、湍流缓冲器和旋涡控制装置等相关技术的应用均提高了铸坯的清洁度。