水口结构对连铸结晶器内钢水流动的影响

采用雷诺平均（RANS）数学模拟方法,研究波浪形和山形水口底部结构对结晶器内钢水湍流现象及表面流速的影响。通过1∶1结晶器模型水模拟进行了验证,表明采用OA光纤测速仪对结晶器表面流速测量的结果和数值模拟结果吻合较好。研究表明波浪形水口可以抑制水口流出钢水的射流,改善结晶器内钢水流场,降低表面流速稳定液面,进而改善铸坯表面质量。     

X形浸入式水口对结晶器内钢水流动影响的数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,釆用专业流体力学软件FLUENT对160mmx160mm方坯连铸X 形浸入式水口对结晶器内钢水流动的影响进行数值模拟,验证了 X形浸入式水口浇注时,通过两块半椭圆形 导流板上、下平面与倒锥形圆筒内腔围成的螺旋形导流通道的导向作用,使钢水以涡流形式进入到结晶器,能 有效减轻钢水的冲击深度,有利于夹杂物、气泡聚集升浮和提高连铸效率。     

连铸结晶器内钢水流动控制技术

当今连铸机的成功应用可以说是由于浸入式水口、结晶器振动和熔融保护渣的使用所致。这些技术中结晶器内钢水流动控制技术是提高连铸生产率和铸坯质量的关键，本文就各种流动控制技术进行介绍。     

板坯连铸水口内钢液流动的数值模拟

 运用CFX计算软件研究了大通钢量工况下板坯浸入式水口流场,分析了水口结构、结晶器流动控制方式、水口吹氩等对浸入式水口流场的影响。研究表明,适宜的水口结构和控流方式组合能获得最优的水口出口流股形态和稳定均衡的流场。在大通钢量下,塞棒、底部凸起水口结构是最佳组合。不适宜的工艺组合形成并加重水口偏流,造成结晶器初始坯壳的不均匀冲刷和液面涡流,进一步诱发水口堵塞、水口结瘤、结晶器非稳态和不均衡传热,最终导致铸坯缺陷甚至诱发拉漏事故。     

连铸坯结晶器内钢水流动模式分析

介绍了板坯结晶器内钢水流动的3种模式,探讨了结晶器内钢水流动模式对铸坯质量的影响,分析了拉速、水口（SEN）形状和插入深度、吹氩量和铸坯宽度对板坯结晶器内钢水流动模式的影响。     

280mm×380mm方坯连铸结晶器钢水流场的数值模拟

借助商业软件CFX4．4，对拉速O．8m／min、两孔浸入式水口结构内腔中的钢水流动和（衄）280×380×800结晶器内70L（0．70%℃）钢水流场进行了数值模拟。结果表明，侧孔倾角度10°、20°时，结晶器液面附近有二次漩涡出现，易造成卷渣；倾角30°时，液面相对平静；水口插入深度175—225mm时，水口射流对结晶器钢水液面没有明显的冲击。     

连铸中间包内钢水流动的数学模型

开发了一个求解三维湍流N-S方程的计算机程序, 根据上海梅山冶金公司炼钢厂连铸中间包的结构和操作工艺参数, 建立了描述钢水流动的数学模型, 并利用该程序进行仿真计算, 分析中间包内钢水流动的合理性, 同时对中间包使用上、下挡墙后, 钢水流动状况进行分析预测, 并对中间包结构改造和操作优化提出建议。     

用超导磁体控制结晶器中熔融钢水的流动

为了改善高速浇铸钢板的纯净度，在连铸结晶器中使用超导磁体在世界上还是首例。首先用一炉5t重的钢水进行了试验。最大磁场强度为1．0T。为了明确在采用超导磁体制动器的条件下进行高速浇铸的可能性，我们采用的最大浇铸速度是3．0m／min。应用了磁场之后。钢板表面和内部的夹杂物明显减少了。结果表明，在使用强度为1．0T的静态磁场并采用3．0m／min的浇铸速度浇铸出的板坯质量比铸速为1．2m／min的常规浇铸速度浇铸出的钢板质量好。通过这些试验确定了采用超导磁体进行高速浇铸的可能性。通过数据分析明确了磁场密度对结晶器中熔融钢水下降速度的影响。计算结果与试验数据吻合。施加了一个强磁场后，内部夹杂物的减少是本次模拟试验中向下速度减小的结果。     

475 mm特厚板坯连铸结晶器浸入式水口优化数值模拟研究

特厚板坯连铸技术主要应用于特种装备制造领域,市场需求量较大。浸入式水口的结构是决定结晶器中流场流动行为的关键因素。本研究通过建立三维数值模型,研究浸入式水口侧孔倾角对475 mm特厚板坯结晶器内流场流动行为、温度场和凝固坯壳分布的影响。结果表明,水口侧孔倾角对钢液流动行为影响显著：当侧孔倾角由-20°调整至-10°时,射流冲击深度由660 mm减小至545 mm,结晶器自由液面平均温度升高4 K;此外,侧孔倾角的减小使凝固坯壳尤其是窄面坯壳厚度增加6 mm。综合考虑,当水口侧孔倾角为-10°时,结晶器性能最佳,此时的液面流动较活跃,结晶器保护渣和液面之间的传热性良好,出口处的壳体厚度均匀,足以满足生产需要,可有效避免漏钢现象发生。     

内冷却器-U形管对板坯连铸结晶器内钢水流动的影响

针对1 240 mm×200 mm板坯连铸提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在“结晶器内设置内冷却器-U形管”,起到提高传热效率和改善钢液流动之目的。运用流体力学分析软件,就内外复合冷却结晶器内钢水的流动状态进行了数值模拟,发现内冷却器可以使结晶器内钢水的流动状态均匀,部分起到电磁制动之功效,有利于钢液中的夹杂物上浮。     

Flow behavior of molten steel in SEN during full nozzle self swirling flow continuous casting

Full nozzle self swirling flow continuous casting is an important technology to optimize the mold flow field from the source. Numerical simulations were carried out to investigate the influence of casting speed and inlet area of the swirling flow generator on steel flow behavior in SEN (submerged entry nozzle). The results show that the casting speed and the inlet area have important effects on the swirling steel flow in SEN. The swirl intensity increases with the increase of casting speed, decreases with the increase of inlet area, and decreases approximately linearly with the downward flow of molten steel in SEN. The swirling flow velocity can reach 410m/s with the generator inlet velocity of 11m/s. Due to the effect of swirling flow, molten steel at the nozzle center moves upwards. The flow field in SEN along the radial direction can be divided into three regions, namely, the isotropic turbulent fluctuation region, the anisotropic turbulent fluctuation region, and the near wall region. With the increase of inlet velocity, the anisotropic turbulent fluctuation region increases. This study reveals the key control factors on steel flow behavior in a full nozzle self swirling flow continuous casting process, which provides a good support for the parameter optimization of the swirling flow continuous casting process.     

连铸电磁旋流水口流体流动和夹杂物行为

采用数值模拟方法对连铸电磁旋流水口内流体流动和夹杂物碰撞长大行为进行了研究.数值结果表明电磁旋流水口出口处流体流动扩张角与低熔点合金实验值相符.旋转磁场对浸入式水口内壁夹杂物沉积行为存在两个相反的作用:一方面旋转磁场作用加强了水口壁面处钢液的湍流流动,加速了夹杂物在水口内壁的沉积吸附速率;另一方面水口内壁附近夹杂物在旋转磁场产生的旋流作用下易被携带至水口中心,削弱了水口内壁对夹杂物的黏附.在上述两方面因素作用下,钢液区存在一个最佳磁感应强度可使水口内壁夹杂物沉积速率降至最低,从而减轻水口结瘤现象.

     

双辊铸轧布流过程熔池流场及温度场

双辊铸轧是一种先进的连铸技术,其布流器的布流形式直接影响其产品质量。同时考虑布流器、辊套、熔池、材料非线性和复杂边界条件的基础上,建立了双辊铸轧流固热耦合数值模型,并对熔池流场及温度场的分布规律进行研究。结果表明,熔池在布流器下方和侧面开口附近共存在4处漩涡,且在靠近侧封板一侧存在下凹的高温区。布流器两侧开口宽度对熔池流场及温度场的影响均较大,在侧面和端面开口宽度分别取12和22 mm时熔池Kiss点的位置分布较为理想。对布流器两侧开口宽度同时对应调整,有利于控制熔池Kiss点的位置高度。     

Application of swirling flow nozzle and investigation of superheat dissipation casting for bloom continuous casing

A swirling flow nozzle (SFN) has been proposed and designed for bloom continuous casting based on the idea that the melt flow pattern in the mould region can be controlled by changing the jet direction from outlets of the submerged entry nozzle. The simulated and plant trial results show that, as compared to the conventional straight nozzle, the oversized shrinkage porosity along with centre cracking at the strand cross-section is removed, and the maximum segregation degree fluctuation range of solute element C is reduced from 0.17 to 0.05. The positive effect is attributed to the remarkable superheat dissipation effect of horizontal swirling flow generated by SFN, which is reduced by 10.6 K as compared to the normal nozzle. Moreover, the adoption of SFN can further enhance the metallurgical effect of in-mould electromagnetic stirring (M-EMS), where both better chemical homogeneity and soundness of bloom castings can be obtained by the combined adoption of SFN and M-EMS.     

板坯连铸结晶器水口优化数理试验研究

采用1∶2.2水模型试验与数值模拟对结晶器浸入式水口结构的改进与优化进行探究。通过不同铸坯断面下C型水口与A型水口对结晶器流场影响效果的比较可以得到,水模试验中,C型水口较A型水口波高平均下降48.99%,冲击深度平均减少1.94%,卷渣程度平均降低80.24%,液面裸露最大宽度平均下降67.39%;数模试验中,C型水口自由液面平均最大流速v_Cmax=0.39 m/s大于A型水口自由液面平均最大流速v_Amax=0.23 m/s;水模试验与数模试验结果一致,C型水口在稳定结晶器液面、减少卷渣方面均优于A型水口。     

水口结构对连铸中低碳钢流场和温度场的影响

 为研究水口结构形状对连铸中低碳钢结晶器内流场和温度场分布的影响,采用有限容积法建立连铸圆坯三维数学模型,模拟了不同水口形状下圆铸坯的流场和温度场。结果表明,在水口浸入深度为80 mm、其他参数不变时,与直水口相比,旋流水口使钢水冲击深度降低,结晶器内涡流增强,弯月面温度和二冷区凝固率提高,且随着水口数量的增加,弯月面波高和结晶器出口温度降低;采用旋流水口并施加结晶器电磁搅拌(M EMS)时,结晶器中钢液温度升高,弯月面有卷渣行为,结晶器出口未形成凝固坯壳。在实际应用中,应避免同时使用M EMS和旋流水口,或使用旋流水口时采用低强度的M EMS。     

连铸过程中夹杂物去除数值模拟研究现状

摘要：随着钢材质量要求的提高,连铸过程中夹杂物的控制已经成为了钢铁企业的重要课题。受限于现实条件及连铸过程的复杂性,数值模拟技术成为了研究连铸过程夹杂物行为的重要手段之一。结合数值模拟研究现状介绍了中间包内电磁技术、流动控制元件和底吹氩技术对夹杂物上浮去除的积极作用,发现夹杂物性质及非等温条件对夹杂物行为的影响还较少被研究;探讨了优化浸入式水口（SEN）和合理应用电磁技术对结晶器内夹杂物去除的重要影响,当前结晶器内的夹杂物模拟研究正在向微观层面进行过渡。连铸过程中夹杂物行为的数值模拟研究随着计算机技术的发展和数学模型的完善也在不断进步。     

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液磁场分布数学模型

通过构建方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液磁场分布的数学模型,研究了钢液内磁场分布不均的特性,模拟了结晶器内不同切缝形式、磁场频率及液面高度等参数在渣膜存在的条件下对结晶器内钢液磁场分布的影响规律,并进行了模型验证.结果表明,铜壁对磁场的反射作用导致了切缝内的磁场叠加现象.渣膜的存在有利于改善钢液内磁场的均匀性.切缝应设计...     

连铸坯氧化行为及其对铸坯冷却降温的影响

研究掌握铸坯凝固冷却过程中氧化层的生成及其对连铸坯冷却降温的影响,对连铸工艺制度的优化、铸坯表面温度的准确监测、热装热送与轧制工艺参数的确定具有重要意义。实验测试了不同温度下45号钢连铸坯的氧化过程,在此基础上建立了铸坯表面的氧化动力学模型,并且实验研究了氧化层厚度对连铸坯冷却降温过程的影响。结果表明,在连铸坯氧化活化期内,铸坯温度越高,氧化越快,但不同温度下最终形成的表面氧化层厚度相近;铸坯氧化动力系数为exp(9.77),氧化层表观活化能为9 323.07 kJ/mol。铸坯温度与氧化层厚度及冷却时间的定量关系表明:铸坯氧化层越厚,铸坯降温越慢;氧化层厚度每增加0.1 mm,平均降温速率降低1.051℃/min。     

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.