稳恒磁场下中间包温度场流场耦合数值模拟

通过对单流板坯连铸中间包内流场与传热耦合的数值模拟,研究了铸坯在不同拉速下的中间包内钢水平均停留时间分布,同时利用电磁流体力学(MHD)研究了在不同强度的稳恒磁场下,中间包内钢水的流动情况。结果表明,合理地降低铸坯拉速,增强磁感应强度,均能延长钢水的平均停留时间。与钢水流动速度相反的电磁力的制动作用,改变了流场分布,减少了钢水对中间包壁的冲击,使上表面钢水流动更加平缓,同时引起的钢水温降不明显。当磁感应强度为0.10T时,出口钢水的平均温度下降0.46K;改变磁感应强度,模拟发现在0.10~0.15T范围内时,效果更理想。     

中间包温度场数值模拟研究

运用Fluent 6.3软件对中间包进行数值计算,研究了控流装置等因素对中间包温度场的影响。结果表明:中间包内控流装置结构越简单,入口和出口之间温差越小,整个中间包的温度场分布更加均匀。为减小注流区中间包熔池深度方向上的温度变化梯度,应增加中间包内挡墙与长水口之间的距离;为提高中间包内温度场的均匀性,应适当增加中间包长水口浸入深度,控制中间包的熔池深度,本试验中间包熔池深度应控制在1 200 mm左右,模拟结果在现场得到了有效验证。     

多流T型中间包流场和温度分布模拟研究

针对6流和8流T型连铸中间包内钢液的流动情况建立了数学模型,采用FLUENT商业软件计算了两种构造的中间包内钢液的流动状况和温度分布情况。比较不同出口之间钢液流速和温度分布的差异,研究结果显示8流中间包和6流中间包的温度场和速度场分布大致相同,但两种中间包内各出口的温度差却存在较大差异,8流中间包的最大温差较6流中间包大2 ℃。通过研究确定了有利于发挥中间包冶金功能的中间包设计方案,为中间包的设计优化和现场生产提供了理论依据。     

圆坯连铸中间包温度场的数值模拟

对原型、U型和Y型挡墙中间包温度场进行了数值模拟。模拟结果表明：原型中间包挡墙形式不合理,中部和边部水口的温差较大;U型挡墙中间包温度场虽较原型有一定程度的改善,但也存在一定的问题;Y型挡墙中间包较原型和U型温度场分布更加均匀,温降更小,是较合理的挡墙形式。     

中间包流场的数值模拟及其优化

基于有限元分析软件对中间包流场的数值模拟研究和优化结果表明,设置流动控制装置可明显改善钢水流动状况,有利于提高连铸坯质量。对比几种流动控制装置发现设置堰坝的效果更加明显,且堰坝间距750 mm、堰与注流口间距1350 mm时所得钢液净化效果最佳。     

4流大方坯中间包流动及传热特征的数值模拟

通过数值模拟对某钢厂新设计的4机4流大方坯连铸机的不同结构的中间包进行钢液流场、流动特性及温度场的研究,并以此优化出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,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,各流钢液的最大温差缩小到4K,温度均匀。     

连续铸轧中间包流场数值模拟及其优化

基于有限元分析软件FLUENT对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化.结果表明,设置流动控制装置可明显改善熔液流动状况,有利于提高连续铸轧坯质量.对比了流动控制装置中的几种不同的堰坝布置,最终得到堰与注流口间距800 mm、堰与坝间距400 mm时所得熔体净化效果最佳.     

薄带双辊连铸中间包流场数值模拟及优化

基于有限元分析软件FLUENT对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化,其结果表明:设置流动控制装置可明显改善钢液流动状况,有利于提高连续铸轧坯质量.对比了流动控制装置中的几种不同的堰坝布置,最终得到堰与注流口间距800mm、堰与坝间距400mm、挡堰相对高度550mm、挡坝相对高度350mm时所得钢液净化效果最佳.     

6流中间包流场的数值模拟优化

采用CFD软件FLUENT对6流中间包内的流场进行了数值模拟,分析了6流中间包内的流场特征,以及有无C型挡墙的加入,中间包内流场的变化情况。模拟结果表明,C型挡墙的加入使6流中间包各流的流动更加均匀,有利于钢液温度和成分的均匀;C型挡墙的加入使6流中间包近流的平均停留时间增加,利于夹杂物的上浮去除。     

双流T-型中间包的流场模拟及其控流结构优化

以北方某钢厂双流T型中间包为原型,在保持原生产节奏的基础上,设计了两种控流装置优化方案1与优化方案2。优化方案1即为在中间包注流区加入了一个导流隔墙,在隔墙上开两个直径为120 mm,倾角向上15°的导流隔墙孔来控制钢液的流动;优化方案2为在优化方案1的基础上,在距离中间包中心线两侧1 500 mm的地方各加一个高度为300 mm的挡坝。采用数值模拟与冷态水模拟相结合的手段,对3种中间包结构的流场进行了模拟研究。研究结果表明：对于双流T型双流中间包,无控流装置时,原中间包结构内存在较多短路流,不利于夹杂物的去除。相对于优化方案1与原包结构,优化方案2的死区体积分数降低到了9.4%,钢液平均停留时间明显增长并且中间包浇注区温度明显提高且分布较为均匀。因此,优化方案2更加适用于此钢厂的中间包结构。     

湍流控制器结构对中间包流场影响的数值模拟

根据某钢厂连铸中间包结构和操作工艺参数,建立中间包钢液流动的数学模型,用FLUENT软件进行模拟计算。数值模拟结果得出了不同结构的湍流控制器对中间包流场的影响,指出湍流控制器对中间包冲击区的流场影响较大,几种湍流控制器对中间包流场都有一定的改善作用。其中八边形有顶缘的湍流控制器更有利于降低湍动能,八边形侧壁设置斜向上的导流孔更有利于夹杂物碰撞。     

挡墙对H型中间包温度场影响的数学模拟研究

通过建立H型中间包的数学模型,研究了挡墙对H型中间包温降的影响。研究结果表明:当下挡墙高度为0 mm、450 mm时,温差最小分别为11.0 K和17.2 K。当上挡墙高度为500 mm时,温差最小为10.7 K。当上下挡墙间距250 mm时,温差最小为17.7 K。     

激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟研究进展

简述了激光熔覆熔池的受力,包括表面张力、黏性剪力、重力以及保护气压力等,并从组织生长和熔池流淌对熔覆层的形成机理作了简要分析。同时,对激光熔覆仿真模拟中采用的不同热源模型的能量分布规律和方程进行了归纳,包括表面高斯热源、表面环形热源、高斯体热源、椭圆球热源、组合体热源等。在此基础上,分类评述了近年来国内外激光熔覆熔池温度场及流场的数值模拟方面的研究进展,并分析了各种热源模型的优势及不足,总结了不同热源的适用环境及获得的温度场、流场分布规律。此外,对熔池自由液面的研究方法进行了总结,归纳了温度场流场数值模拟模型的验证方法。同时,针对激光熔覆熔池数值模拟研究存在的问题,分别从数值模型、边界条件等方面进行了归纳,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

板坯中间包控流装置优化的数值模拟

以某钢厂板坯连铸中间包为模型,利用数学模拟方法,对中间包内钢液流场进行研究。采用正交试验法研究了堰坝距离、坝的高度和堰的插入深度对中间包内钢液流场及RTD曲线的影响,得出各因素对活塞区体积的影响程度及最佳控流装置组合,为现场提出了控流装置的优化方案。优化后中间包活塞区由62.23%提高至70.75%,死区比例由7.11%降至5.75%,明显提高了中间包的冶金功能。     

径向加热与侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟研究

针对现有径向加热铝材退火炉所采用的径向对流换热方式造成铝卷退火效率低,铝卷表面与内部温差大的缺点,采用轴向对流换热的方式,设计出侧喷加热铝材退火炉。利用CFD软件FLUENT,采用标准K-ε模型,对径向加热与侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行了数值模拟研究,得到了炉内流场与温度场分布特征。结果表明,侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅、对流换热均匀性好、炉温升速快,且温差控制在±1℃内,满足退火工艺对炉温均匀性的要求,为侧喷加热铝材退火炉的设计与研究提供了理论基础。