中间包导流挡板设计与冶金效果

为了提高6流方坯中间包冶金效果,通过中间包水力学模拟试验,研究了导流挡板中导流孔参数对中间包流场特征的影响,并对其进行极差分析,最终确定了导流挡板各参数影响中间包流场特征的主次顺序为:导流孔孔径＞倾角＞高度.并以此为指导思想,结合CFD数值仿真对导流挡板进行设计.设计方案为:3个导流孔直径分别为93、72、36 mm,位置分别为(220mm,140m m)、(350mm,280m m)、(700 mm,300mm),倾斜角度分别为(21°,15°)、(8°,23°)、(10°,28°).工业试验表明,设置该导流挡板装置可以有效改善钢液流动特性,提高中间包冶金效果.     

挡墙结构对46 t中间包钢液流动特性影响的数值和物理模拟

通过采用流动力学软件FLUENT进行的数值模拟和几何相似比1:3的水模型分别研究了导流孔倾角30°的U型挡墙和导流孔倾角分别为20°,25°,30°的V型挡墙4种结构的挡墙对46 t两流T型Φ800 mm圆铸坯中间包钢液流动特性的影响,并采用稳态模拟计算中间包钢液的温度场分布。结果表明,两种模拟结果有良好的一致性;使用导流孔倾角20°的V型挡墙的中间包流动特性最佳,中间包出口流温差仅为4.0 K,整体最大温差为14.2 K,停留时间最长为803.1 s,死区体积分数最小为0.09,更有利去除钢液夹杂物,提高钢的洁净度。     

基于水力学模拟试验的3流连铸20 t中间包结构优化研究

采用几何相似比1:2.5的水模型试验研究了带有一字型挡墙,矩形导流孔,水平无倾角的原型中间包以及V形挡墙,倾角0°~40°Φ80~Φ120mm圆形导流孔,并加抑制器的改进结构的流场,得出V字型挡墙+30°倾角和直径Φ80 mm导流孔+深盘带唇缘型湍流抑制器的改进中间包结构最优,可延长钢液在中间包内的停留时间,死区体积从原中间包的48.16%~63.06%降至10.3%~10.9%,有利于夹杂物的快速上浮。     

四流中间包流场影响因素分析与优化

采用正交试验法建立1∶2.5水力学模型,选取L12(22×31)混合正交表设计12组水模试验方案,对水模试验结果进行极差分析,分析挡墙类型、挡墙导孔孔径和挡墙导孔倾角对中间包流场特性的影响大小,并找出合理的控流装置配置。结果表明,挡墙导流孔倾角对中间包流场特性影响最大,其次是导流孔孔径和挡墙类型。采用Y型挡墙,挡墙导孔孔径26 mm,开孔角度为10°/10°对优化中间包内流场效果最好。优化后与原型中间包相比,平均停留时间延长149 s,死区比例降低15.7%,各流水口流动均匀性得到改善,采用数值模拟对中间包温度场进行模拟,优化方案中间包内的最大温差仅为1 K,与原型相比明显降低。     

气幕挡墙中间包仿真优化及其冶金效果

根据水钢炼钢厂150 mm×150 mm六流连铸32 t中间包的结构操作工艺参数,采用数模仿真法研究了气幕挡墙技术对中间包内钢液流动特性及夹杂物去除的影响,并对HPB235和65钢进行了工业试验。结果表明,气幕挡墙可以有效改善钢液的流动状态,均衡各出口停留时间,有效延长钢液的平均停留时间,降低死区体积,提高夹杂物去除率。该技术适应多流中间包纯净钢冶炼的需求。     

天铁3~#连铸机中间包流场分析与改进

介绍了3#连铸机中间包工艺参数对中间包选型的影响。利用模拟软件建立模型,通过对中间包流场模拟结果的分析和对比,确定中间包内设置最佳方案,引入带导流孔的C型挡墙,改善"T"字型中间包各出流口的差异,延长钢液在中间包内停留时间,均匀钢液成分和温度,促进了夹杂物的上浮,提高了钢水洁净度。     

多流中间包导流孔对钢液流动轨迹的影响

 通过采用水模拟试验对多流中间包不同控流形式进行全因素试验,研究并探讨了导流孔不同流向和不同孔径对钢液流动轨迹和多流间差异性的影响;并在工厂对改进前后的导流孔进行对比试验,研究了导流孔对夹杂物行为的影响。研究结果表明：为使钢液能充分利用中间包空间并兼顾钢液向各个出水口流动的均匀性,导流孔应分为主流孔和调节孔。主流孔流向的矢量终点应在内外侧出水口中心垂线的中点,孔径为48～52 mm;调整孔流向的矢量终点应在距纵向包壁前顶点175～220 mm,导流孔面积应在中间包浇注末期仍能保证通钢量的需求。导流孔经改进后钢液在中间包内的停留时间平均增加25%,铸坯中大夹杂物含量减少64.2%;活塞流体积平均增加50%,两流间差异性减小60%,中间包内[wT[O]]降低16.4%。     

0.8 m/min拉速H异型坯中间包控流装置对传递性能影响的数值模拟

根据长8 m,钢水液位0.8 m的3流H型连铸坯中间包,采用FLUENT软件建立三维几何模型模拟研究了弧形挡墙导流孔直径D（100~200 mm）,导流孔高度H（350~550 mm）和两导流孔夹角θ（20°~50°）对中间包内钢液的流场和温度场分布、钢液的混合状况及不同粒径夹杂物上浮去除的影响,结果表明导流孔直径D 100 mm、导流孔高度H 550 mm、导流孔夹角θ 50°时,中问包综合传递性能最优,各流平均停留时间差和各出口钢水温度差较小,大颗粒夹杂去除率达76%。     

三流中间包内控流装置优化

通过1∶2模型实验和数值模拟,研究了设置弧形挡墙中间包内钢液流动的特性。水模实验结果表明:弧形挡墙中间包各流平均停留时间比原型中间包提高了一倍,弧形挡墙中间包各流之间平均停留时间最大差异比原型中间包降低了5s。数值模拟结果表明:相对于原型中间包,弧形挡墙的中间包内的钢液流经路径较复杂、停留时间更长,夹杂物有足够时间碰撞聚合去除。水模实验与数值模拟研究结果一致。     

中间包内部结构对铸坯洁净度的影响

通过1:2.5中间包水模型试验对4流25 t两种控制装置中间包内流场进行了研究,并通过工业生产试验了原中间包和改变挡墙侧导流孔孔径、倾角,并增加湍流控制的改进型中间包对325mm×280 mm GCr15钢铸坯洁净度的影响。结果表明,改进型中间包能增加钢液在中间包内的停留时间,减小中间包的死区比例,提高夹杂物的去除率。与原中间包相比,从改进型中间包到铸坯过程钢中总氧去除率提高,大型夹杂物含量降低44.9%。     

20t T型中间包控流装置的模拟和优化

用CFX 流场计算软件模拟对比20t T型中间包3种控流装置,研究导流孔个数、孔径、位置对中间包钢水流场的影响,得出较合理的控流装置方案。模拟和应用结果表明,采用两边挡墙设上下导流孔,中间挡墙设一个导流孔,中间包内钢水流场、液面和出口流稳定,钢水温度波动小,中间包钢水平均停留时间提高至712 s,有利于钢水中夹杂物去除。     

立式板坯连铸机结晶器内流场的数值物理模拟

采用1:1的水模型研究了200 mm×1:300 mm立式板坯连铸结晶器内流场和在水口浸入深度115mm、拉坯速度0.55 m/min时水口结构参数(侧孔尺寸40 mm×40 mm～40 mm×80 mm,侧孔角度+15。～一15。)对液面波动的影响,基于流体力学计算,利用Fluent软件和采用κ-ε双方程高雷诺数湍流模型对板坯结晶器内的流场进行了三维数值模拟。结果表明,数值模拟结果与物理模拟结果较吻合;水口结构参数对液面湍动能的影响较明显;在1~#～4~#水口中,2~#水口(40 mm×40 mm,+15°,向下,倒Y形底部)的使用性能相对较好;流股的冲击速度越浅,自由液面湍动能越大。     

薄板坯连铸十字出口形浸入式水口结构优化的水模型研究

针对150 t钢包、28 t中间包、60 mm薄板坯连铸的生产条件,采用正交设计的1:2水模型实验,通过测量结晶器液面波高和注流冲击深度,研究了十字出口形浸入式水口出口面积比(2.0～2.4)、出口倾角(15°～35°)、浸入深度(210～270 mm)和拉速(4.0～5.0 m/min)对结晶器流场的影响。结果表明,十字出口形浸人式水口最佳结构为出口面积比2.4,出口倾角25°,在浸入深度240 mm时,可以满足高拉速生产要求。     

控流装置对板坯中间包流场优化的影响

根据相似原理,用1:3水模型研究了230 mm×130 mm板坯连铸用60 t中间包内钢水的流动特征,通过测定模型中间包内停留时间分布曲线,计算其平均停留时间及死区,活塞区和混合区的体积。结果表明,采用下挡墙开孔能有效地改善中间包内流场,得出优化后合适的钢包控流装置组合为开孔下挡墙+湍流控制器,下挡墙高133 mm,距离冲击区765 mm。优化后的中间包比原中间包平均停留时间增加了24 s,死区体积由原来的14.8%下降至6.7%。     

非对称大方坯连铸中间包内控流装置的对比研究

通过对5流T型非对称大方坯连铸中间包控流装置的水模研究，对比了不同控流装置对连铸中间包内流场的影响，发现结构合理的控流装置能够明显改善中间包内流体的流动特性。采用多流连铸中间包流动特性的评判方法，分析讨论各方案实验数据，得出了中间包内控流装置的优化设计方案，为中间包内控流装置的设计提供了参考。实验表明：直通孔过滤器能够更好地改善五流圆坯中间包内钢水的流动，并根据实验结果提出了最佳的过滤器结构。     

五流大方坯中间包控流装置优化的数值和物理模拟

针对280 mm×350 mm五流连铸35 t中间包第3流铸坯质量探伤不合格率较高的问题,采用数值模拟和几何相似比1:3水模型模拟,研究了控流装置对中间包钢液流动特性的影响,优化中间包流场。结果表明,原型中间包控流装置结构不合理,各流一致性差,尤其第3流短路流明显;采用中墙开两孔的2~#挡墙+圆形加檐的B型湍流控制器后,各流一致性明显改善,第3流短路流消除,其平均停留时间延长了242.1 s,同时中间包活塞区体积增加了5.7%,死区体积减小了1.1%,冲击区钢液流动平稳。