板坯结晶器内电磁制动过程流场的数值模拟

应用描述结晶器电磁制动过程的三维流动数学模型,并利用所开发的计算程序ＭＯＬＤ－ＥＭＢＲ３Ｄ１．０进行了数值模拟,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序直接影响电磁制动效果,磁场位置的升高或降低会出现双涡现象。     

连铸结晶器内电磁制动过程的数值模拟

电磁制动的磁场分布与电磁制动的冶金效果密切相关，建立了描述连铸结晶器内电磁制动过程的三维数学模型，在交错网络下利用半隐式压力校正算法求解了动量方程和感生电流方程，研制了带形电磁制动结晶器内的磁场和流场，并将计算机结果与实测值进行了比较，结果表明，合理的电磁制动磁场强度为0.04～0.24T。     

电磁制动对薄板坯连铸结晶器涡流的影响

开发了数学模型，以研究电磁制动（EMBR）对薄板坯连铸结晶器涡流的影响。结晶器内熔融钢水由结晶器浸入式水口（SEN）的两个侧孔流出。采用低雷诺数k-ε紊流模型计算有效粘度。数学模拟表明，即使在水口外形对称和注流稳定的条件下也能产生非对称的涡流。模拟中的非对称流动由数据冗余引起，数据冗余代替了实际生产中的水口堵塞、水日不对中和随机湍流等。涡流强度取决于由水口出流角和拉速决定的结晶器表面流速。施加静态磁场可以显著抑制涡流和改变涡流形态，但不能将其彻底消除。表面流速随线圈电流的减小而显著降低，同时结晶器内的波高明显变小。此外，浸入式水口附近由涡流引起的失稳区逐渐变得稳定。结晶器下部的下降流流速受到抑制并形成活塞流。     

二钢板坯连铸结晶器流体流场的研究

用水模拟的方法，对结晶器流场进行研究，选择合适、高效的连铸用水口形式，使生产顺行，并且使铸坯质量得到改善。     

薄板坯连铸结晶器流场模拟和验证

针对薄板坯连铸结晶器内钢液的流动特征,利用有限差分方法对薄板坯结晶器内钢液的流动进行了模拟,建立了结晶器内三维流动的数学模型,模拟了复杂水口结构对结晶器中钢液流动的影响。通过水力学模拟对流场模拟进行了验证。结果表明：流场模拟能够准确反映具有复杂水口结构特点的结晶器中的流动现象。     

电磁制动对CSP漏斗型结晶器流场和液面波动的影响

针对铸坯断面为1 500 mm×90 mm的漏斗型结晶器,在拉速为5 m/min的条件下,通过耦合湍流模型、多相流模型以及电磁制动模型,计算了电磁场作用下结晶器内流体流动与液面波动特征.数值模拟结果表明,应用电磁制动能显著改变结晶器内钢液流动行为,使结晶器内流场分布更加均匀.此外,当施加的磁场强度为0.2和0.3T时,结晶器最大液面波动高度从未施加电磁制动时的15mm减小至9.2mm和2.33 mm.综合考虑到电磁制动效果与生产成本,合理的磁场强度应控制在0.2～0.3 T.     

立式电磁制动对不同水口角度下连铸结晶器内流场的控制

利用Fluent软件模拟计算了常规板坯连铸和立式电磁制动板坯连铸过程,详细研究了不同水口出口角度结晶器内三维流场,为评价立式电磁制动技术的冶金效果提供理论依据.研究表明:常规连铸过程水口出口角度增加时,不利于夹杂物的上浮,影响铸坯质量;不同水口出口角度连铸过程应用立式电磁制动技术后,自由表面钢液流速、钢液主射流的运动速度和下回流区的冲击深度显著减小,利于稳定液面波动、减少卷渣、防止漏钢和促进夹杂物的上浮,符合立式电磁制动技术的设计思想.     

FTSC薄板坯连铸结晶器流场数值模拟

利用商业软件GAMBIT和FLUENT，针对FTSC薄板坯连铸结晶器，建立三维有限体积模型，用来描述结晶器内钢液流动特征。在此基础上，分析了浸入深度、拉坯速度以及水口倾角等参数对结晶器流场的影响，为FTSC薄板坯连铸结晶器相适应的浸入式水口结构尺寸优化提供参考。     

薄板坯连铸结晶器三维流场和温度场的数值模拟

针对ＩＳＰ型薄板坯连铸结晶器，利用数值模拟的方法，计算结晶器的内流体的三维流场和温度场，比较和分析水口结构形状，插入深度及拉坯速度对结晶器内流场和温度场的影响，为薄板坯连铸结晶器以及相适应的伸入式水口结构形状选型提供参考。     

板坯连铸结晶器电磁制动技术及其应用

叙述了板坯连铸结晶器中应用电磁制动技术的发展、研究状况。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液的流动，减少结晶器保护渣的卷渣，有利于结晶器内夹杂物的去除，从而提高铸坯质量，并有利于提高铸坯拉速。研究结果表明电磁制动特性取决于板坯宽度、浇铸速度、氩气流速和浸入式水口(SEN)形状等浇铸参数，介绍了各种浇铸参数对电磁制动效果的影响。     

厚板坯连铸结晶器流场数值模拟

针对鞍钢新轧钢第一炼钢厂厚板坯连铸结晶器建立了三维湍流数学模型和三维实体模型.应用有限元软件对厚板坯连铸结晶器内的流场进行了模拟,计算了铸机拉速、浸入式水口出口倾角和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动的影响.对比表明,数值模拟结果与水模实验结果相符.     

电磁制动对薄板坯结晶器内冶金行为的影响

为进一步提高多模5孔块电磁制动系统在高效连铸过程中的应用效果,以某钢厂FTSC薄板坯结晶器以及新型多模块连续电磁制动(MM-EMB)系统为原型,将结晶器内流场特征以及钢渣界面波动程度作为评判标准,采用数值模拟手段对不同电磁条件下的结晶器流场进行多物理场的耦合计算,重点揭示了在6 m/min的高拉速条件下,对电磁制动系统施加不同电流强度时,多模块连续电磁制动系统中不同线圈组合对薄板坯连铸结晶器内流场特征的影响规律。研究结果表明,结合5孔水口的结构特点,电磁制动(MM-EMB)系统依据其作用范围可将5组线圈分为2组控制单元,其中上部控制单元包含2组线圈,主要作用域为钢液流场上回流区域,当2组线圈施加电流由400 A增加到1 000 A时,可以有效降低钢液流股冲击钢渣界面的速度,减小钢渣界面波动;下部控制单元包含3组线圈,主要对结晶器内下回流起稳流作用,当3组线圈电流增大至800 A时,涡心位置和窄面冲击点明显下降,下回流强度和范围得到了有效控制。当将2组控制单元共同作用于结晶器钢液流场,下部控制单元线圈电流为800 A时,上部控制单元2组线圈施加电流取800 A可以达到最佳制动效果。将数值...     

板坯连铸结晶器流场优化

利用开发的三维流场计算软件，研究了操作参数对武钢二炼钢板坯连铸机结晶器内钢液流动的影响。结果表明：采用国库券在的水口浸入深度可以减小表面速度，抑制液面滤波，避免钢渣卷混的产生；与圆形水口相比，长方形水口能有效地减小卷渣发生的可以性。     

中薄板坯连铸结晶器浸入式水口的优化设计

应用数值模拟软件对唐钢中薄板坯连铸结晶器及浸入式水口内的钢水流场、温度场进行数值模拟,分析了水口结构、拉速、浸入深度和铸坯断面对流场和温度场的影响,在此基础上确定了水口的最佳结构和浸入深度,并在生产中进行了验证,不但提高了铸坯质量和产量且稳定了连铸生产。     

板坯连铸结晶器内电磁制动控制效果的研究

用Pb-Sn-Bi低熔点合金进行了电磁制动模拟实验,研究了单条形稳恒磁场对结晶器内流体流动的控制效果,考察了各操作参数对电磁制动效果的影响。研究表明,电磁制动的控制效果与浇铸速度、水口角度和磁通量密度有关。流体离开水口的冲击深度受磁场的抑制而减小,采用向下45°的水口施加磁场的抑制效果比向下15°的效果要好。     

电磁制动对CSP结晶器内夹杂物行为的影响

利用数值模拟方法研究了电磁制动对涟钢CSP结晶器内钢水夹杂物行为的影响,并进行了现场验证.数值模拟表明,无电磁制动时,粒径在50 μm以下的夹杂物颗粒其上浮概率几乎为零,200μm夹杂物颗粒上浮概率为6%;有电磁制动时,粒径在50μm以下的夹杂物颗粒的上浮概率为25%,200 μm夹杂物颗粒上浮概率为38%,现场试验表明,采用电磁制动与没有电磁制动相比,铸坯中200～300 μm的大型夹杂物降低了15.9%,300～400μm的大型夹杂物降低了30.2%,大于400μm的夹杂物降低了39.1%.电磁制动数值模拟的结果与现场试验结果有一定的吻合性.     

结晶器电磁制动技术在梅山高效连铸中的应用

为了得到较好的铸坯表面质量，满足生产高附加值、高技术含量的铜种要求，梅山钢铁公司炼钢厂在2^#高效连铸机上引进了国际上比较先进的结晶器电磁制动技术．本文主要介绍了结晶器电磁制动技术的基本参数和在梅铜连铸机上的实际应用。     

1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场与温度场数值模拟

为研究连铸工艺参数对结晶器内部钢液的作用规律,对涟钢1 850 mm×230 mm板坯连铸结晶器流场和温度场进行了系统的数值模拟,研究了不同吹氩量(0～7 L/min)、不同水口浸入深度(110～150 mm)和不同拉速(0.9～1.2 m/min)对结晶器内钢液行为的综合影响。结果表明,随着吹氩量增加,自由液面的钢液流速和温度总体呈现降低的趋势;随着水口浸入深度增加,自由液面的钢液流速先降低后增加;随着拉速增加,自由液面的钢液流速增加;水口浸入深度和拉速对温度场的影响较小。当吹氩量为5 L/min、水口浸入深度为130 mm、拉速为0.9 m/min时,结晶器自由液面具有较小的钢液流速和湍动能,同时液面具有较好的温度均匀性。通过数值模拟研究,为合理选择结晶器相关工艺参数提供了理论依据。     

连铸结晶器电磁制动的使用效果分析

对梅钢2号连铸机采用的FC-Mold（Flow Control Mold）全幅2段电磁制动器使用效果进行了研究。结果表明，随着线圈电流强度的增加，磁场强度增大，结晶器内流动情况随之发生变化。当下部线圈电流为800～850A时，结晶器下部磁场强度在0．35～0．45T左右。上部线圈电流从100A增加到400A时，结晶器上部磁场强度随电流强度增加从0．2T增加到0．3T以上。采用电磁制动技术后，结晶器液面波动幅度明显降低，结晶器内钢液温度约上升10℃左右，钢中非金属夹杂物数量较少且尺寸较小，未发现直径大于20μm的夹杂物。但采用电磁制动后仍发生了卷渣现象，该技术还有待于进一步优化研究。