底吹氩中间罐夹杂物运动行为的数模研究

采用欧拉一拉格朗日随机轨道模型及Monte-Carlo法,利用CFD软件,对中间罐内夹杂物颗粒运动轨迹及去除率进行了数值模拟研究.计算结果表明:中间罐底吹氩技术,可以有效促进夹杂物的去除,特别是50μm小颗粒夹杂物去除率显著增加;吹气量及吹气位置对底吹氩中间罐内夹杂物颗粒去除率有重要影响,当吹气量为0.90m3/h,吹气位置距离中间罐入口中心1600mm时,夹杂物总去除率最高.     

连铸薄板坯结晶器内夹杂物运动的模拟研究

采用水模拟和数值模拟相结合的方法分析了连铸薄板坯结晶器内夹杂物的运动状况。通过Proanalyst软件分析高速显微摄像仪拍摄的夹杂物运动图,获得了夹杂物在结晶器内的运动路径;同时,采用拉格朗日法计算获得了结晶器内夹杂物的运动路径,将二者相互对比,分析了拉速和浸入式水口深度对夹杂物运动轨迹的影响。结果表明:夹杂物在结晶器的运动轨迹复杂;拉速越小,浸入水口的深度越浅,夹杂物越容易在上回流区盘旋;拉速越大,浸入水口的深度越深,夹杂物容易在下回流区盘旋;增大夹杂物在结晶器内的停留时间有利于防止夹杂物进入铸坯内形成缺陷。     

浸入式水口结构对大方坯结晶器内夹杂物运动的影响

通过建立大方坯结晶器内钢液流动、传热、凝固和夹杂物运动耦合模型,研究了浸入式水口结构对结晶器内钢液流动和夹杂物运动的影响,比较了5种不同孔数的水口对应的夹杂物上浮、下沉以及坯壳吸附的比率和速率.研究结果表明:浸入式水口的结构很大程度上决定了结晶器内钢液的流动方式,进而决定了小颗粒夹杂物的运动轨迹.从水口底孔出来的射流中向上回流至液面部分的流股以及从侧孔出来的射流形成的螺旋上升的流股是促进夹杂物上浮的主要动力.只含侧孔的四孔型和双孔型水口在夹杂物去除方面能力最强,对于50 μm的小颗粒夹杂物去除率分别为25％和17％;而带底孔的水口(包括单孔型、三孔型和五孔型水口)去除率基本在10％以下.此外,对于含底孔的水口,铸坯内部夹杂物相对较多,而对于只含侧孔的水口,铸坯表面附近夹杂物相对较多.     

静磁场对吹氩结晶器内弯月面行为的影响

用Pb-Sn-Bi液态合金模拟了吹氩和施加静磁场时结晶器内弯月面处的流动现象,观察磁场对吹氩引起的弯月面失稳的抑制作用.结果表明,施加磁场改变了Ar气泡通过弯月面的漂浮分布规律,加强了气泡在水口和窄面之间的漂浮,使Ar气泡在结晶器宽度方向上漂浮分布更均匀,减小了水口附近由于大量气泡上浮对液面的扰动.施加0.5 T磁场能对水口出流以及吹氩所产生的液面波动产生抑制作用.由相似准则推得,应用在实际连铸机上抑制吹氩板坯连铸结晶器内液面波动的合适磁场强度为0.36 T.     

145吨吹氩钢包内渣-金界面卷混及夹杂物去除行为的物理模拟研究

基于相似原理,利用物理模拟方法研究了145吨吹氩钢包内的渣-金界面卷混行为及夹杂物的去除行为。选择煤油和真空泵油的混合物来模拟钢包渣,考察了吹气量对渣-金卷混的影响;选择乳状液滴作为模拟夹杂物,考察了时间、吹气量对夹杂物去除行为的影响规律。结果表明:存在一个发生钢包渣卷入钢液中的临界气量,吹气量一旦超过该气量,钢包发生卷渣的频率随气量增加而增大;大多数夹杂物通过吹氩处理8 min可去除;夹杂物的去除率随气量增加先增大后减小,且0.379 NL·min-1的气量为最优的去夹杂气量。     

水口吹氩工艺条件下连铸结晶器内钢液流动行为的模拟和优化

采用冷态物理模拟方法研究了在吹氩工艺条件下板坯连铸结晶器内钢液的流动行为,考察了水口吹气量、水口插入深度和拉速等参数对连铸结晶器内钢液流动行为的影响,并在此基础上进行了优化设计.实验结果表明:在本实验条件下,当拉速大于0.8m/min时,水口吹气量可选择为4～6 L/min,水口插入深度可选择为180～200 mm.     

水口吹氩对结晶器弯月面波动的影响

水口吹氩时,结晶器液面波动行为对夹杂物的去除、卷渣、漏钢和拉裂的防止很重要。利用水模型实验研究了氩气流量、浇铸速度、铸坯宽度和浸入式水口的张角、出口面积、浸入深度对结晶器弯月面波动的影响,并运用数值模拟方法对结晶器流场和实验结果进行了分析。     

吹氩结晶器内钢渣界面氩气泡行为研究

吹氩结晶器内钢渣界面氩气泡的行为对液态保护渣的乳化有重要影响,与钢渣界面处气泡大小、数量及上浮速度等因素有关。因此,本文建立了原型与模型相似比为1∶0.6的板坯结晶器水模型,研究了吹氩量、拉速、水口浸入深度和侧孔倾角对结晶器内钢渣界面氩气泡行为的影响。结果表明,增大吹氩量,从水口到结晶器窄面上浮气泡平均尺寸减小趋势愈加明显,水口附近气泡数量增多且上浮速度逐渐增大,结晶器窄面附近气泡数量有所增加,气泡上浮速度逐渐减小;增大拉坯速度,结晶器内气泡尺寸减小,气泡数量增加,水口附近气泡上浮速度呈减小趋势,窄面附近气泡上浮速度则逐渐增大;增大水口浸入深度,气泡平均尺寸呈减小趋势,水口附近气泡上浮速度略有增加,窄面附近气泡上浮速度先增大后减小;增大水口倾角,气泡直径峰值逐渐减小,窄面附近气泡上浮速度先增加后减小     

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.     

板坯连铸结晶器内夹杂物去除的水模实验研究

通过结晶器水模实验对3种粒径的夹杂物在不同水流量、气流量和透气方式下的去除进行了模拟。结果表明：在临界水流量之前,夹杂物的去除率迅速下降;随着临界水流量继续增加,去除率缓慢增加。吹入气体后,夹杂物的去除率比不吹气时均有小幅提高。随着气量的增加,去除率较为平缓,这是受夹杂物被气泡俘获的概率、气泡区域和数量分布等因素影响而造成的。     

DISTRIBUTION OF THE MAGNETIC FIELD AND ITS CONTROL EFFECT ON THE MOLTEN METAL FLOW IN FLOW CONTROL MOLD

A thermo-simulation experimental continuous caster was established to study the effect of two static magnetic fields imposed the whole width of the mold on the molten metal flow. Low melting point Bi-Pb-Sn alloy and silicon oil were adopted to simulate the molten metal and mold powder respectively. The results show that the control effect of electromagnetic fields on the molten metal flow in the different zones of mold is different. Therefore it is important to study and design new types of magnetic fields to satisfy the request of controlling the molten metal flow in the mold.     

EXPERIMENTAL MEASUREMENT OF MAGNETIC FIELD IN A NOVEL FLOW CONTROL OF MOLD

1．IntroductionIn the past decade,the low control technology has been widely studied and applied Inthe process ofslab cajsting to Increase the productivity and to improve the quality of*theyinal products In continuous casting．The magnetic ield co川rols t…     

射流型磁场排布方式控制结晶器内液流的实验研究

以水银为介质,通过物理模拟实验考察射流型磁场排布方式对中厚板坯连铸结晶器内流场的控制.采用超声波Doppler 测速仪测量有、无磁场下的结晶器内液态金属流速,研究磁场排布和强度对水口出流、结晶器内流动、液面流动、结晶器窄面模壁的冲刷作用等的影响.实验显示,射流型磁场排布方式使水口出流流速受到比通常磁场排布方式更强的抑制...     

电磁连铸复合结晶器内钢液流场的数值模拟

采用数值模拟方法分析了电磁连铸复合式结晶器内的流场。对静磁场磁感应强度不同时组合磁场下的流场进行了比较,在此基础上,分析了电磁连铸复合式结晶器的工作原理。分析结果表明：电磁连铸复合式结晶器不仅具有电磁制动和软接触两种功能,而且能够控制弯月面区域的速率,使其保持在合适的范围内,从而有效地防止了电磁制动结晶器在需要较大制动强度时对弯月面制动过死及软接触结晶器弯月面波动剧易引起卷渣的弊端。     

薄板坯连铸结晶器内钢液流场电磁制动的模拟研究

采用模型实验结合数值模拟的方法分析了薄板坯连结晶器的电磁制动过程，在模型实验中，测量了磁感应强度和工质锡液速度场，在数学模型中，使用低Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数湍流模型封闭动量方程，结果表明，电磁制动能够有效地控制结晶器内流场，随着磁感应强度的增加，射流强度逐渐减弱直至在中途被堵截转向，同时，包括液面在内的整个结晶器内流场速度逐渐降低，在采用带形磁场制动的情况下，结晶器内液态金属的感应呈现为大范围的涡流分     

磁场强化溶液蒸发的效果及机理

磁场效应对含砷溶液蒸发过程实验表明,磁场促进溶液的蒸发,不同的磁场作用参数和不同的溶液成分,影响效果不同,溶液蒸发效率提高５％～１０％,平均效率提高达８％以上。通过液气两相平衡、液体过热、成核和挥发等过程的分析,认为磁场强化溶液蒸发的作用机理是磁场具有“磁致表面形核效应”。实验表明磁场降低溶液的表面张力（即单位面积自由能）３．５％～８．３％,从而降低了成核势垒,促进了液体内部的能量交换。增加了汽化成核几率,使溶液蒸发过程得以强化。     

吹入气体对连铸结晶器流体流动的影响

用数学物理模型的方法研究从水口上部吹氩管吹入不同量气体的结晶器流场的变化。对１：１水模型的流场进行了照相，照片显示的流场与计算所得流场基本吻合     

连铸过程中间歇式高频磁场代替结晶器机械振动的可行性实验研究

探讨了连铸过程中用电磁力代替结晶器机械振动的可行性，用高速摄像机观察了保护渣的浸入、排出行为；测定了保护渣的消耗量，根据分瓣形水冷铜质结晶器无机械振动电磁模拟实验结果，选择比固有频率稍小的间歇频率、可保证结晶器与初期凝固坯间的润滑，获得了较好的铸坯表面质量。     

利用高频磁场分离Al熔体中的非金属夹杂

对利用高频磁场分离静置Al熔体中非金属夹杂的工艺参数进行了研究,通过理论解析计算得出频率f,磁感应强度Be,颗粒直径dp,电磁力作用时间t,管径与集肤深度的比值r1/δ等参数与夹杂分离效率η的关系,并与实测分离效率进行了分析和比较,实验结果表明,较高的磁场频率和磁感应强度是高分离效率的保证,对于粒径为6um的非金属夹杂,磁场频率为高,则r1/δ的取值范围越宽;r1/δ=1.5-2时可使分离效率获得最大值。     

圆坯结晶器电磁搅拌过程三维流场与温度场数值模拟

建立了描述圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的三维数学模型．采用有限元和有限体积结合的方法求解Maxwell方程组和湍流Navier—Stokes方程,分析了结晶器电磁搅拌过程的磁场、流场、温度场和夹杂物轨迹特征,并考虑了励磁电磁强度和频率的影响．研究表明,磁场模拟结果与现场实测数据一致,电磁力在圆坯水平截面上呈周向分布．钢液在结晶器纵截面内形成两对回流区,且在水平截面内旋转流动;过热钢液滞留在结晶器上部区域,铸坯芯部温度迅速降低,凝固前沿温度梯度提高;大部分夹杂物积聚到结晶器上部区域旋转运动．励磁电流强度和频率对结晶器内钢液的流动、温度分布及夹杂物运动均有明显影响．