连铸中间包分流挡渣实验研究

在中间包流场分布分析的基础上，借助水模拟试验研究了6流小方坯连铸中间包内钢水流动规律。通过设置分流挡渣墙改进中间包内的钢水流动，分离钢水和炉渣，提高钢中夹杂物的上浮率，达到了预期的效果，并应用于生产实践．     

多流中间包钢液流动特性分析方法

中间包水模型实验一般采用脉冲刺激-响应实验,分析所得平均停留时间分布(RTD)曲线特征;然而经典组合模型处理多流中间包RTD曲线时经常出现负体积死区分率或结果偏差较大的问题.本文基于组合模型,采用阶段刺激-响应实验,分析所得累计停留时间分布F曲线特征,对死区比例和活塞区比例进行计算.该模型计算方法适用于多流中间包的流场特征计算.基于累计停留时间分布曲线特征分析,对某钢厂七流中间包控流装置结构进行优化,优化后的中间包死区比例降低,各流差异减小,有利于生产顺行和铸坯质量的提高.     

三流异型连铸中间包结构优化的数值模拟

根据西宁特殊钢股份有限公司三流异型连铸中间包的结构和操作参数,提出中间包结构的优化方案,应用ANSYS CFX数值模拟软件计算不同控流装置下中间包内的流场和温度场分布,并建立物理模型对数值模拟的结果进行验证,确定最佳的优化方案。结果表明,原型中间包内流场和温度场分布不均匀,3个水口最大温差达3.11K,导致各水口处铸坯质量存在差异;使用U形挡墙后,中间包内钢液的流动特性得以改善,其成分和温度分布更为均匀,3个水口的最大温差仅为0.20K。     

连铸中间包分流挡渣实验研究

在中间包流场分布分析的基础上,借助水模拟试验研究了6流小方坯连铸中间包内钢水流动规律,通过设置分流挡渣墙改进中间包内的钢水流动,分离钢水和炉渣,提高钢中夹杂物的上浮率,达到了预期的效果,并应用于生产实践.     

连铸中间包内三维流动的数学模拟

建立了描述连铸中间包内三维流动的数学模型，计算了有、无流动控制下中间包内的三维流动。结果表明，合理的流动控制有利于中间包内非金属夹杂的上浮和吸附，用κ－ε模型都能基本上描述中间包内的流动，但都有待改进。     

单流板坯连铸中间包结构优化

通过对单流板坯连铸中间包的水模实验,研究了不同控流装置对中间包流动特性的影响.研究结果表明,堰、坝的尺寸和位置与湍流控制器(TI)的结构对中间包流动特性影响很大,在该中间包内使用不带顶檐的湍流控制器效果好于带顶檐的湍流控制器.与原方案中间包结构相比,优化后的中间包的流体流动特性得到很大改善,最小停留时间和峰值时间分别从64s和81 s提高到了81 s和163 s,平均停留时间从237s延长到了314 s,死区体积分数从35%降低到了14%,降低了60%.     

连铸中间包涂料的研究

采用优质镁砂为主要原料，选择合适的结合剂与复合外加剂，可制得性能优良的中间包涂料；采用自制纸纤维，可明显降低涂料热传导性能，适当引入钙质材料，有利于材料的解体性．     

防止连铸中间包水口堵塞的影响因素

由于中间包水口的直径小于钢包水口的直径,所以中间包水口堵塞是连铸严重的生产事故。水口堵塞使拉速降低甚至注流中断,还可造成振痕增加,恶化铸坯的表面质量和内部质量,在这段时间内拉出的铸坯将降级或报废,并增加粘结漏钢的危险。中间包水口内的粘附物还可引起浸入式水口偏流,引起裹渣,产生裂纹等。水口堵塞是由钢液中高熔点化合物Al2O3、CaS、Al2O3.MgO、AlN在水口内壁上沉淀引起的。防止水口堵塞的影响因素可从以下几方面阐述。     

连铸中间包内钢液流动及其控制

对连铸中间包内钢液流动现象进行了水模拟研究和速度分布测量。研究表明,注入的钢流下降时吸收周围液体,形成扩张角10°～12°的射流,是中间包内流动的动量源。挡墙设置能改变钢液流动方向,是控制钢液流动的有效手段。对不同类型的挡墙设置方案。用示踪剂分布方法测量了流动特点及夹杂物的去除率,探讨了合理的挡墙设置位置。     

高品质IF钢连铸中间包降低残钢量的水模型研究

为解决某钢厂生产高品质IF钢中间包死区较大,夹杂物不能充分上浮,浇注结束时残钢量过多等问题,通过中间包水模拟实验对挡坝结构进行了优化.结果表明:增加挡坝高度,并开向上角度通钢孔,可有效提高钢液向钢液面的运动趋势,延长钢液运动路径,钢液滞止时间提高12.5%,死区减少36%;浇注结束时部分钢水从通钢孔流出,避免了挡坝间残留大量钢液而渣全部进入浇注区现象的发生,理论残钢量从9 t降到4.5 t,金属收得率提高.     

连铸中间包钢液加热方式的模拟

研究采用模型实验法，以重庆特殊钢厂弧型连铸机、成都无缝钢管厂水平连铸机为原型，探索了中间包感应加热的温度场和升温效果，实验中使用了微机采集数据，并对数据进行系统的处理，在此基础上与电渣加热模型实验比较，结果表明：两种加热方法都可以提高中间包内的钢液温度，只是温度分布有所不同。模拟感应加热的热效率可达８０％，对结果进行了无量钢化处理，推算出热态中间包的温度分布。     

连铸中间包底吹气过程水模型实验研究

以宝钢集团梅山钢厂1台连铸中间包为原型,采用自行设计的吹气装置于底部吹气,用水模型的方法研究了吹气对中间包过程的影响。实验结果表明,底部吹气显著地改变了中间包内的流体流动特征;当不吹气时,通过上挡板下部的液流以层流形式贴近中间包的底部流动,然后从出口直接流出,在中间包的停留时间较短,死区体积较大,不利于夹杂物的去除;吹气以后,上升的气流起到了气幕挡墙的作用,通过上挡板下部的液流,被上升的气流抬起,贴近液面流动;吹气有利于增加平均停留时间,缩小中间包的死区体积,此外,上升的气流对中间包的液流具有一定的清洗作用,有利于夹杂物的去除;吹气用于中间包去夹杂过程,不需要较大气体流量。在气体流量相同时,在水模型实验装置中3个位置吹气对中间包的平均停留时间、中间包的死区体积分数、最短平均停留时间的影响大致相同,但总体上,中间位置的吹气效果要好于其他2个位置的吹气效果。     

两流T型连铸中间包结构优化

在实验室中以1∶2.5几何相似比建立了两流T型中间包钢液流动的物理模型,保持弗劳德数相等进行物理模拟实验.实验结果表明,原方案中间包结构的最小停留时间为35.00 s,峰值时间为103.75 s左右,平均停留时间约为273.42 s,活塞流体积分数约为17.88%,死区体积分数为29.53%.采用湍控器、一堰和两坝作为该中间包的控流装置,可以大幅度改善中间包的流体流动特性.结构改进后的中间包流体流动特性:最小停留时间达到151.75 s,峰值时间为281.25 s,平均停留时间为354.16 s,活塞流体积分数为55.80%,死区体积分数降低到8.73%.     

连铸中间包内夹杂物去除行为的物理模拟

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包物理模型实验,考察了换钢包过程中,中间包初始液面高度、长水口注入流量及控流装置对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:中间包初始液面高度从工作液面的1/4到3/4过程中夹杂物去除率提高较快,3/4工作液面为较理想的换钢包操作液面;夹杂物的去除率随长水口注入流量的增加而增大,注入流量超过2.5m3h-1时,夹杂物去除效果明显改善;挡墙挡坝组合控流装置的去夹杂效果较无控流装置有明显改善,在此基础上加入抑湍器后,去夹杂效果明显改善.     

基于中包钢水连续测温的拉速优化控制系统

为了提高铸机的产量和质量,针对塞棒控制结晶器液位的小方坯铸机拉速手动控制现状,利用建立的拉速优化控制模型获得拉速与过热度的最佳优化关系,设计出连铸机拉速随过热度变化的前馈控制系统.以传热模型为基础,最大拉速和出结晶器坯壳厚度为限制条件,建立拉速优化模型,并与实际生产相结合,设计出拉速随过热度的阶梯控制系统.并且重点分析了控制模式切换时的可靠性问题.现场应用表明:开发的该控制系统运行稳定可靠,能够满足现场生产需要.     

连铸中间包内钢液流场数值模拟的研究进展

讨论中间包内钢液流动的数学模型和求解方法，介绍国内外用数学模拟法研究各种中间包冶金技术对钢液流场的影响，提出了进一步研究的发展方向。     

连铸中间包湍流流动及夹杂物分布的大涡模拟

为深入了解中间包内钢液的流动湍流特性和夹杂物分布,采用雷诺平均方程和大涡模拟两种方法计算了中间包内湍流场及夹杂物的分布.结果表明:雷诺平均方程得到的中间包湍流场呈现对称分布;而大涡模拟可以捕捉更多的随机漩涡,更能反映流动的某些细节,对中间包内的瞬时流场预报更准确,得到的瞬态湍流场呈现非对称分布.得到了夹杂物主要的三种运动轨迹,且夹杂物的分布是不对称的,容易聚集在中间包边角和壁面处.     

旋转连铸结晶器内钢液流动特性

将质量守恒方程及NavierStokes方程应用于旋转连铸结晶器内钢液流动特性研究,探查了结晶器转速、水口注流流量、水口浸入深度对流场的影响·模拟计算结果表明,随着转速、水口注流流量、水口浸入深度的变化,回流区发生移动,流场分布受水口注流流量、转速的影响较大·     

水平连铸圆坯非金属夹杂物的研究

钢中非金属夹杂物对产品质量有重要影响。本文调查了水平连铸圆坯夹物形态、组成和分布,并对铸坯中夹杂物来源做了初步分析。