板坯连铸充型过程流场温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对内外复合冷却结晶器内钢水充型过程流场温度场耦合作用下的 流动和凝固状况进行数值模拟,得到了流场温度场的分布图和充填过程中自由表面的位置和形状图。分析了 板坯连铸充型过程中流场温度场对钢水凝固的影响。结果表明内冷却器可改善钢水的流动,有利于钢液中的 夹杂物上浮,加快结晶器内钢液的凝固     

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。     

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。     

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.     

板坯连铸中间包流场模拟分析

针对鞍钢板坯连铸中间包,采用ANSYS系列软件对不同拉速下及增容后的中间包内的钢液流场进行了数值模拟计算.采用水模实验并利用粒子图像测速系统(PIV)对该中间包流场进行测试,其结果和数值模拟结果一致.     

不同拉速下内外复合冷却结晶器内钢液流场的数值模拟

运用流体力学分析软件Fluent,对方坯连铸内外复合冷却结晶器内钢液在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟.讨论了拉速对结晶器内钢液流场的影响.分析模拟结果表明:在浇铸温度不变拉速不同的条件下,结晶器内钢液的流动方式很相似,也就是结晶器内一但形成了湍流流动,拉速对结晶器内钢液的流动方式的影响不是主要的.     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min^-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°~12.5°时窄边冲击点速度最小.     

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。     

板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。     

方坯连铸结晶器钢液流场和温度场的数值模拟

借助PHOENICS软件,在拉速为1.1m/min的条件下,对220mm×220mm结晶器内流场和温度场进行了数学模拟。结果表明,采用5孔的水口在插入深度为130mm左右的效果较好,而4孔水口采用安装角度为10°,对流场和温度场有明显改善。     

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。     

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。     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

对大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的流场和温度场进行了数值模拟,并讨论了搅拌强度对流场和温度场的影响。结果表明：在结晶器电磁搅拌下,搅拌器区域的钢液变为水平旋转,使从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,流股侵入深度变浅,从而使轴向温度迅速降低,径向温度升高,提高了热区位置,有利于传热;搅拌强度越大,钢水的二次流现象越明显,热区位置越高。     

高拉速厚板坯连铸结晶器流场影响因素的模拟研究

运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸结晶器流场的影响因素;研究浸入式水口结构、水口控流方式、水口出口角度、水口浸入深度、结晶器宽度、结晶器厚度、吹氩等因素对结晶器流场、液面流速以及初生坯壳的影响.结果表明在高拉速下,结晶器的流场不稳定因素增多,工艺参数对结晶器流场的影响因数增加.在高拉速下结晶器流场流速高,液面波动大,液钢流束冲击深度大,势必造成产品质量的下降趋势,因此高拉速厚板坯连铸过程必须采用电磁制动或流场控制技术,降低高流速带来的不利影响;水口结构与结晶器规格最优化与匹配能得到适宜的结晶器流场;同时发现高拉速钢液流束对结晶器初生坯壳的影响严重,是高拉速漏钢率高的直接原因之一.     

小方坯连铸中间包流场温度场的数值模拟研究

采用湍流理论,建立中间包温度场的数学模型,计算获得了昆钢7^#小方坯连铸中间包耦合的流场及温度场,并研究了中间包在设置挡墙前后钢液流动及传热行为的变化。流场计算表明,使用合适的挡墙,钢液在中间包的停留时间变长,各水口处钢液的流动模式趋于一致;温度计算表明,设置挡墙后,各流钢液温度差异明显缩小。     

连铸温度场数值模拟及冷却水参数优化

由于用实验方法来研究工艺参数对铸坯温度场的影响较困难,故而提出了一种在冶金冷却条件指导下的启发式GA(遗传算法)数值模拟优化方法,为优化工艺参数提供了理论依据,并在优化基础上采用MIMO(多输入多输出)系统PID(比例积分微分)控制器实现了二冷段配水的优化控制,改善了铸坯的质量.     

宽度变化对板坯连铸结晶器流场影响的数值模拟

 运用fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究结晶器宽度对流场的影响。结果表明：对于230mm厚结晶器,随结晶器宽度增加,其液面的最大水平流速减小,但减小的幅度趋缓,液面最大垂直速度和冲击点处速度逐渐减小;宽度分别为1400、1600和2150mm时,液面水平流速达到最大时分别为距离窄边460、540和750m处,冲击点位置分别距离液面0.37、0.40和0.46m,冲击点的速度分别为5.2、4.4和2.5cm/s。