利用自旋式湍流控制器提高中间包夹杂物去除率的研究

提出了一种自旋式湍流控制器,将钢液自身的重力势能转化为水平方向的动能,使其在湍流控制器内做旋转流动,以提高夹杂物的分离去除。采用CFD软件Fluent对中间包内的流场进行了数值模拟,分析了中间包内的流场特征。结果表明,自旋式湍流控制器内钢液的旋转运动明显,强烈的圆周运动有利于夹杂物的向心聚集、碰撞团聚、长大以及上浮去除。     

中间包气幕挡墙的夹杂物行为研究

介绍了中间包气幕挡墙的工作机理,分析了气幕挡墙对中间包内钢水流场和夹杂物的影响,气幕挡墙的位置和吹气量等对其冶金效果会产生显著的影响,认为设计合理的气幕挡墙可以改善中间包内钢水的流场,延长钢水停留时间利于夹杂物的上浮。另外,通过微气泡的吸附作用50μm以下的夹杂物去除概率明显增加。     

中间包底部吹气过程去除夹杂物效果的模拟研究

采用数值模拟手段,结合水模型实验模拟,研究了中间包底部吹气过程对中间包内流场及夹杂物传输行为的影响.结果表明,在吹气条件下中间包采用挡墙控制有利于改善中间包流场,促进夹杂物上浮在实验条件下双板斜孔挡墙控制去除夹杂物效果优于堰-坝挡墙控制形式.     

中间包双板多孔挡墙流行控制去除夹杂物效果的模拟研究

为净化钢液、提高夹杂物在中间包内的上浮率,提出一种新型中间包挡墙流动控制形式－双板多孔挡墙流动控制。通过数值模拟方法结合水模型实验,对中间包内流体流动及夹杂物的传输行为进行了分析研究。结果表明,采用多孔挡墙流动控制可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度。     

中间包钢液中夹杂物去除的物理模拟研究

建立了中间包1[∶]3水力学模型,对某厂连铸中间包由28 t扩容至40 t后,进行中间包结构优化。通过分析中间包挡墙、挡坝和覆盖剂作用,研究了中间包结构对夹杂物去除的影响规律。夹杂物去除物理模拟与计算结果均表明：粒子粒度分别为－30～－50、－50～－80、－80～－100、－100～－180和－180～－300目时,在中间包基本结构下,夹杂物去除率分别为97.9%、75.7%、64.0%、60.3%和56.3%,相比于中间包基本结构,挡坝内移1 cm对于各种尺寸的夹杂物的去除率均有提高,各尺寸夹杂物的去除率分别为98.7%、82.3%、66.6%、62.9%、57.4%;用混合油模拟中间包覆盖剂,各尺寸夹杂物的去除率分别为98.9%、87.43%、75.14%、70.0%、63.4%,中间包夹杂物的去除率进一步提高。实际生产过程中,中间包改造后,夹杂物尺寸变小,夹杂物数量明显减小,夹杂物的数量较中间包改造前减少了53%。     

CSP连铸中间包流场数学模拟优化与实践

采用FLUENT商业CDF软件,以CSP连铸机中间包内钢液的流动行为为研究对象,模拟计算了控流装置的布置方式对中包内钢液流动行为和夹杂物运动轨迹的影响。结果表明,在没有安装挡坝只有挡墙的情况下,中包内存在较大短路流,现有的布置方式效果不理想,经过优化的控流装置布置方式能够得到较合理的流场分布,利于夹杂物的上浮排除。经过实际生产过程的跟踪,优化后薄规格产品的夹杂缺陷有所降低。     

中间包内钢液流动,温度控制和夹杂物行为的数学模拟

本文介绍连铸中间包内钢液流动、温度分布和夹杂物行为等三元传输过程的三维体系数学模型及其部分计算结果．中间包内流动状态的计算结果与前人实测结果作了对照．建立中间包内各种冶金过程的综合数学模型并通过计算机进行仿真是改善中间包工作条件、提高连铸技术的有效手段．     

中间包双板多孔挡墙流动控制去除夹杂物效果的模拟研究

为净化钢液、提高夹杂物在中间包内的上浮率,提出一种新型中间包挡墙流动控制形式——双板多孔挡场流动控制通过数值模拟方法结合水模型实验,对中间包内流体流动及夹杂物的传输行为进行了分析研究．结果表明,采用多孔挡场流动控制可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度     

中间包气幕挡墙试验研究

通过RTD试验和工业试验,研究了中间包气幕挡墙对中间包流场和去除钢水夹杂物行为的影响。RTD试验表明:中间包气幕挡墙可以改善中间包流场,不同的试验参数对中间包流体特征值的改变程度不一样。工业试验结果表明:气幕挡墙可以去除中间包大型夹杂,尤其是尺寸小于300μm的夹杂物。     

双层带填料挡墙中间包的物理模拟

通过水模型实验,用高密度聚乙烯微粉作为夹杂物模拟介质,研究了不同条件下带填料的双层挡墙对中间包内流场和夹杂物去除率的影响。结果表明,五种带填料的双层挡墙方案,随着填料粒度的增加,流场得到改善,夹杂物去除率整体上呈增加的趋势,对于粒度分布为58~75μm和75~106μm的模拟粒子(对应钢液中21~28μm和28~39μm的夹杂物)的去除率,去除率最高的带填料的双层挡墙方案,比原用挡墙提高了10%以上。     

连铸中间包中夹杂物聚合与去除的数学模型

在Euler(流场)-Lagrange(颗粒)框架下,提出了一个夹杂物运动、聚合和去除耦合的统计模型,运用此模型数值计算了连铸中间包的三维流场,对夹杂物的行为进行了Monta-Carlo模拟,计算结果显示,20,40和60μm夹杂物的总去除效率约为20％,36％和75％,其中壁面吸附的贡献占1／6—1／4,受中间包实际条件的限制,夹杂物的碰撞长大并不显著。     

中间包坝堰优化设计的水力学模拟的实验研究

依据佛汝德准则研究制作柳州钢铁厂中间包水力学模拟实验装置，并对中间包内钢液的流动情况进行水力学模拟实验，其结果以连铸中间包坝、堰的优化设计具有指导意义。     

不锈钢连铸中间包内夹杂物去除行为数值模拟

针对中间包连铸过程中夹杂物的存在易导致铸坯出现质量缺陷的问题,以不锈钢连铸中间包为研究对象,通过数值模拟方法研究了控流装置、夹杂物密度以及夹杂物尺寸等参数对中间包内夹杂物去除行为的影响规律。研究结果表明,在设置堰坝和湍流控制器中间包内,密度为2 700 kg/m3,粒径为5 μm的夹杂物去除率为63.32%,而150 μm的大尺寸夹杂物去除率可达到89.04%。当夹杂物粒径为10~50 μm,密度为2 700~4 500 kg/m3时,夹杂物密度对夹杂物去除率影响较小。无控流装置中间包时,夹杂物在顶渣层呈以中心纵截面对称的分布;设置堰坝中间包时,挡渣堰坝两侧出现了70 μm以上夹杂物密集区;设置堰坝组合湍流控制器中间包时,夹杂物主要被限制在中间包第一腔室自由液面,研究结果对于进一步发挥不锈钢连铸过程中的中间包冶金功能具有指导意义。     

临钢板坯连铸机中间包物理模拟与数学模拟实验研究

以临钢炼钢厂1号板坯连铸机中间包的实际情况为研究对象,采用物理模拟和数学模拟相结合的研究方法,确定中问包内控流装置设置最佳方案。根据相似理论,在选择弗鲁德准数相似和实验模型与原型的几何相似比为0．5建立实验模型,进行物理模拟和数学模拟实验;并对中间包的内腔结构进行合理优化,优化后的中间包冶金效果明显,钢水流动状况较优化前得到较好改善,钢液流动合理,液面平稳且钢液温度更加均匀,钢液的平均停留时间延长,活塞流体积分率增加,夹杂物上浮指数提高,更有利于钢水的净化。     

过滤控流中间包流场及夹杂物去除的数值模拟

以60 t板坯连铸中间包为研究对象,采用雷诺平均方程、组分输送以及离散相模型分别计算了高拉速下中间包内钢液流场特征演变以及夹杂物运动轨迹和去除率。结果表明,采用多孔过滤控流装置后,10 μm的小夹杂物去除率提升了10%以上。与45°倾角过滤器中间包相比,55°倾角过滤器中间包的夹杂物去除率增加约5.3%,其顶部孔为水平方向,减小了卷渣与钢液裸露的风险。通过RTD曲线获得多孔过滤控流中间包的钢液停留时间缩短了30~50 s、死区体积比增加0.03%,但夹杂物去除率明显提高。因此,采用停留时间、死区体积比等宏观流场特征参数评估中间包内夹杂物去除效率的方法已不适应过滤控流装置中间包的开发研究,宜采用速度云图、夹杂物运动轨迹等微观分析方法评估其冶金效果。     

离心中间包内钢液流动的数值模拟

采用数值模拟方法对离心中间包内钢液的流动结构及混合特性进行了研究,并用水模型结果进行了验证.流场的研究结果表明:旋转室内强烈的湍流极大地促进了夹杂物的湍流碰撞生长.另外,在旋转室切向出流的影响下,分配室内形成了较大的水平环流.环流的形成增强了钢液的混合程度,且延长了夹杂物沿着液面运动的距离,增大了夹杂物的去除机会.对钢液停留时间分布(RTD)的预测结果表明:由于钢液的旋转流动,离心中间包内的死区体积明显减小,活塞区及混流区体积增加,从而夹杂物的上浮去除率提高.     

多流中间包流场模拟研究及优化

为了减少多流中间包的卷渣概率、提高对夹杂物的去除能力,采用物理模拟及数值模拟的方法对某钢厂六流中间包内部流场特性进行分析和优化。研究表明,导流孔仰角对中间包内流场及温度场有较大影响。改进后的挡墙使用25°仰角导流孔使各流最大温差由5.2 ℃降至2.4 ℃。较小的导流孔仰角对夹杂物去除有利,25°的仰角各流均匀性较好。提高挡坝高度亦有利于夹杂物上浮,推荐的挡坝高度为650 mm。另外建议现场浇注高度保持在100 mm以上以消除卷渣现象的不利影响。     

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。     

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。     

四流圆坯中间包结构优化物理模拟

通过几何相似比1∶3的水模拟实验,对安装不同结构的挡墙的中间包内的流场进行研究,计算钢液在中间包的平均停留时间(RTD)。结果表明:中间包采用"U"型挡墙,平均停留时间较长,夹杂物上浮得到较好发展,两侧水口响应时间及峰值时间差别较大。"V"形挡墙比"U"形挡墙更有利于中间包内夹杂物的去除,很好解决了两侧水口的同步性和延长了停留时间,减少了死区体积分数,增加了活塞区体积分数。