板坯结晶器电磁制动和吹氩过程的钢/渣界面行为

利用数值模拟方法研究了板坯结晶器电磁制动和吹氩耦合作用下吹氩量,拉速和线圈电流强度等不同工艺参数对钢/渣界面行为的影响规律,分析了结晶器内液面波动指数F与液面波动间的关系.研究表明,在一定拉速和电磁制动条件下,吹氩量增加会加剧钢/渣界面的局部波动,F值随吹氩量增加而增大,弯月面处的液渣厚度与F值呈线性递增关系;在一定吹氩量和电磁制动条件下,拉速增加并没有恶化水口附近的钢/渣界面波动,而使F值增大,弯月面处的液渣厚度与F值呈线性递减关系;在一定拉速和吹氩量条件下,增加线圈电流强度会加剧水口附近的钢/渣界面波动.     

3D NUMERICAL SIMULATION OF FLOW FIELD AND TEMPERATURE FIELD IN A ROUND BILLET CONTINUOUS CASTING MOLD WITH ELECTROMAGNETIC STIRRING

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.     

电磁搅拌结晶器钢液流场和温度场模拟仿真

建立了360 mm×450 mm方坯连铸结晶器电磁搅拌作用下结晶器内钢液流场和温度场的三维数学模型,并应用模型分析了结晶器内钢液流场、温度场的分布特征。结果表明,采用电磁搅拌后,从浸入式水口流出的钢水在电磁搅拌的有效区由垂直向下转变为水平旋转,形成旋转流动的主流区,且在主流区上方的钢水形成由中心向下和由凝固面一侧向上的环流,在主流区下方的钢水形成由凝固面一侧向下和由中心向上的环流。同时,钢水在电磁搅拌作用下流动方向由垂直向下变为水平旋转,使从浸入式水口流出的过热钢水的侵入深度变浅,轴向温度迅速降低,而径向温度升高,凝固前沿的温度梯度增大,有利于传热和促进凝固坯壳的均匀生长。     

高拉速连铸结晶器振动参数对板坯表面裂纹形成的影响

 结晶器振动导致初凝坯壳受力和变形是产生铸坯表面裂纹的主要原因。通过计算2.0 m/min拉速时弯月面区最大液体摩擦力和最大渣道动态压力,分析了高拉速下结晶器振动参数变化对板坯表面纵裂纹和横裂纹形成的影响,并结合振动参数对结晶器润滑和振动状态的影响,阐明减少表面裂纹的振动参数控制措施。研究结果表明：提高振频和振幅均增大铸坯表面裂纹形成的可能,振频影响强于振幅;增大非正弦振动因子降低了坯壳撕裂可能性,且对润滑有利,但使振痕加深,振动冲击加剧;适当降低振频,增大振幅和非正弦振动因子可抑制表面裂纹形成。     

高效板坯连铸结晶器集成技术

阐述并分析了高效连铸结晶器的关键技术,重点介绍了高效板坯连铸结晶器集成技术研究开发的主要内容,指出开发和应用高效板坯连铸结晶器集成技术对提高我国板坯连铸的整体水平具有重要意义。     

连铸板坯矫直过程应力应变的有限元模拟

采用弹塑性有限元分析法,对拉速1.0m/min、厚度230mm的板坯,在3套不同的辊列布置的单点矫直、四点矫直、连续矫直进行应力应变的有限元模拟。结果表明:铸坯等效VonMises应力值和铸坯水平方向应力按单点矫直、四点矫直、连续矫直依次减小;与单点矫直相比,四点矫直减小了每次矫直的变形量和应变速率;连续矫直时,在变形区内等效应变沿长度方向呈线性变化,最大值为1.11%,等效塑性应变速率较低,约为5.5×10^-5s^-1,其应变速率最低,是比较理想的矫直方式。     

等离子加热中间罐流体流动和传热行为的物理模拟

采用水模在线加热研究等离体加热中间罐内流体温度的分布,实验结果表明,实行等离子加热,中间罐内流体温度分布不均,上表面温度高,底部温度低,采用不同的挡墙安放在不同位置对中间罐流体的温度影响较大。     

RH真空精炼装置内钢液流动行为的数值模拟

考虑ＲＨ真空槽与钢包的整体性,从ＲＨ上升管吹Ａｒ这一基本现象着手,建立了描述ＲＨ装置内钢液流动行为的三维数学模型,考察吹Ａｒ量和浸渍管参数对ＲＨ装置内钢液流动和循环流量的影响。     

连铸结晶器内卷渣过程的数学模型

基于功能原理和速度边界层理论,建立了一个数学模型来研究结晶器内渣金卷混机理,提出了引起界面卷渣的钢液临界流速和渣滴直径计算公式,并利用物理模型进行了验证。结果表明：钢液临界流速决于渣钢密度、粘度和它们之间的界面张力,在实际生产中,钢液临界流速为０．５－０．８ｍ／ｓ,产生的渣滴直径约为３ｍｍ。     

高拉速板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为的数值模拟

用数值模拟方法研究了高拉速下拉速、水口出口角度、浸入深度、铸坯宽度和保护渣黏度对钢/渣界面行为的影响规律,并利用水模型实验进行了验证.研究表明,在一定拉速下,增加水口浸入深度和向下的张角能有效抑制钢/渣界面波动;熔渣黏度对钢/渣界面形状几乎没有影响,而界面速度随熔渣黏度的增加而减小.