连铸中间包内钢液流动特性分析模型的研究进展

介绍了中间包内钢液流动特性分析模型的研究进展,针对中间包内钢液的去夹杂流动特性,论述了典型的单、多流中间包去夹杂流动特性分析模型,并通过对比分析找出了较优的单、多流中间包去夹杂流动特性分析模型。对于多流中间包内钢液的流动特性,不仅要考虑非金属夹杂物的去除,还要考虑多流中间包内各流流动特性的一致性,对比分析了典型各流流动特性一致性分析模型的特点并找出了合适的分析模型。所找到的合理的去夹杂及各流流动特性一致性分析模型为中间包内钢液流动特性分析提供了理论依据。     

单流板坯连铸中间包内钢液流动特性研究

以八钢30t单流板坯连铸中间包为研究对象,采用物理和数学模拟方法,研究了中间包内钢液停留时间分布,分析了呈双峰形状的停留时间分布曲线反映的钢液流动模式,并采用新的方法计算了包含短路流的钢液流动模式的特征参数,进一步阐述了中间包内钢液流动特性。得出结论:(1)中间包内钢液流动的停留时间分布曲线呈现双峰形状,主要原因是中间包内钢液存在一定程度的短路流(2)中间包底面宽长比是控制中间包内钢液短路流的最主要因素,当中间包底面宽长比为0.30时,中间包内钢液短路流完全消失。     

六流中间包控流装置优化及内衬冲蚀分析

以国内某企业六流中间包为研究对象,利用数值模拟与物理模拟相结合的方法,对中间包内温度场、流场及中间包内衬的冲蚀效果进行系统的分析。计算结果表明,改变中间包内的控流装置可以有效改善钢液的流动情况,使中间包内各个出口的温度差减小,延长钢液在中间包内的停留时间,降低钢液对中间包内衬的冲蚀强度,延长中间包使用寿命。     

单流板坯中间包内湍流抑制器对流场的影响

通过水力学模型实验,研究了湍流抑制器对单流板坯中间包内钢液流动的影响,并比较了有无湍流抑制器时中间包内钢液流动的特性。湍流抑制器使钢液由长水口注入中间包后再返回,从而消除了中间包短路流,发展了表面流,延长了滞止时间和平均停留时间,有利于中间包内夹杂物的去除。湍流抑制器与单挡坝的结构在控制中间包内钢液流动方面效果较好。     

宣钢矩形坯连铸机中间包数学模拟研究

应用三维湍流流动的数学模型及计算机模拟技术，对宣钢矩形坯连铸机中间包进行了模拟研究。通过研究发现在不加任何挡渣板的情况下，中间包内的钢液流动形成明显的短路流；不利于钢液的混合和夹杂物的上浮。中间包内加设挡渣板能够有效地防止短路流，有利于钢液的混合和夹杂物的去除。     

大方坯中间包控流装置及冶金效果的研究

以某炼钢厂五流大方坯连铸中间包为研究对象,采用数值模拟方法,研究不同控流装置及操作参数下的中间包内钢液流动特性。研究结果表明,设计结构合理的湍流器、挡墙和挡坝组合的中间包结构,对钢液流动状态具有重要影响,可延长中间包内钢液停留时间,达到去除夹杂物和均匀各流钢水温度的冶金效果。优化后的中间包结构能够更好地满足高品质特钢质量的要求。     

ASF方坯八流中间包内钢液流场的模拟研究

以某钢厂的八流连铸中间包为研究对象,采用数值模拟方法对不同控流结构中间包内钢液流场进行了研究,并通过水模型实验和工业生产进行验证。模拟结果表明:ASF中间包内的挡墙和湍流器能够明显改善钢液的流动状态和温度分布,加上双坝后效果更佳,钢液的流动存在4个环流区,不仅增加了钢液的混合程度,而且中间包内钢液的温度分布更均匀且低温区较少。水模试验表明在空包中加入湍流器和挡墙能明显改善各流流动特性的一致性,且在其基础上加入双坝能进一步改善钢液的流动特性,与数值模拟结果一致,此外,工业生产也完全达到预期效果。     

中间包钢液非等温现象的水模型研究

钢液的非等温现象对中间包内流体流动和传热有着重要的影响。笔者用热态水模型研究了中间包内钢液的流动规律。结果表明：温度变化导致钢液的密度不均匀,使自然对流影响钢液流动;还给出了不同温差、不同控流装置下中间包内钢液温度的分布,并讨论了在不同条件下自然对流对钢液流动的影响。     

薄板坯连铸单流中间包流场的数学模拟

采用数值计算的方法模拟单流中间包内钢液流动行为。计算模拟了无控流装置,应用挡渣墙坝,以及导流隔墙时中间包内钢液流动分布、温度场。结果表明：中间包无控流装置易在中间包中下部形成贯穿流,不利于新旧钢液混合以及夹杂物去除;导流隔墙可使钢液充分上扬,夹杂物易为覆盖渣俘获,有利于夹杂物去除;加装控流装置后,湍动能在到达控流装置前加强,有利于小粒径夹杂聚合上浮;而湍动能在经过控流装置后减弱,有利于钢液平稳流入结晶器;导流隔墙与堰坝组合均可使中间包内钢液充分混合,温度均匀,进出口温差减小。     

底吹气中间包内钢液流动及夹杂物去除模拟研究

通过40 t中间包的1:3水模型实验,对小方坯连铸6流中间包内钢液的流场进行了测定,研究了5种不同底吹气方案对中间包内钢液流动特性和夹杂物去除的影响。结果表明,在注流区吹气能延长钢水在中间包内的停留时间,减弱湍流强度,同时注流区内吹气可将气泡击碎成弥散小气泡促进了夹杂物上浮,夹杂物去除效果最佳。在近流与中流水口之间吹气,可改善各流的流动特性,中间包内的流动状况最佳,但近流处夹杂物去除效果略差。在中流和远流水口之间吹气,流场改善效果不理想。     

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。     

隧道式感应加热中间包加热过程数学模拟

采用数学模型方法，在不同包型条件下，对隧道感应加热中间包钢水加热过程进行了研究，探讨其有利于减少热损和温度调控的包型结构。     

国内外连铸中间包冶金技术

分析了连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题.介绍了国内外先进炼钢厂(新日铁、JFE、克鲁斯、迪林根、浦项和宝钢等)中间包夹杂物的去除与控制措施.通过增大中间包容量、采用H型中间包或离心流动中间包、设置中间包气幕挡墙和中间包控流装置,优化中间包结构.通过采用中间包密封吹氩技术控制中间包开浇的二次污染;采用汇流旋涡抑制器防止中间包浇注过程中卷渣;采用碱性包衬和碱性覆盖剂、中间包无氧化烘烤与电磁感应加热、中间包连续真空浇注处理和电磁过滤,可以降低钢水二次污染,防止二次氧化,促进夹杂物上浮,提高铸坯的质量.     

4流大方坯45 t中间包流场的物理模拟和冶金效果

通过几何相似比1:3的水模型对钢厂4流410 mm × 530 mm大方坯连铸机的不同结构的40～50t中间包进行流场、温度场以及流动特征的研究,并得出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,有通道式感应加热装置的中间包与无通道式感应加热装置的中间包优化出的最佳控流装置不同。对于无通道式感应加热装置的中间包,采用最佳方案(湍流控制器+带导流孔的"V"型挡渣墙+挡坝组合的控流方式),延长了近流水口响应时间及平均停留时间,各水口钢液的流动模式趋于一致,中间包内钢液的流动特征得到明显改善。生产40Cr钢实践表明,可连浇8炉,各水口最大温差为4℃,中间包钢液中T[O]约为10×10^-6。     

宝钢连铸中间包涂层应用技术进展

结合中间包用耐火材料发展,介绍了宝钢中间包涂料的使用现状和相关应用技术;同时,结合浇钢工艺技术对中间包内衬的性能和应用的要求,提出了涂料材质的选用思路。对中间包用涂料实际施工使用中出现的开裂、烘烤、烧结等问题,提出了相关的解决技术。     

六流连铸中间包的物理模拟

通过对六机六流连铸机T型中间包内腔优化的水模型实验的研究,提出了B－2型和C型两种优化挡墙的设计方案,可提高中间包内液体的平均停留时间。同时,提出冲击区容积的大小对中间包内液体的平均停留时间有重要的影响。     

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。     

三流中间包流场的物理模拟试验

以莱钢特殊钢厂三流中间包为研究对象做水模拟试验,通过RTD曲线分析和流场观察,结合生产实际及应用的方便、可行性等因素,通过设置、改进挡渣墙、湍流抑制器以及各种挡渣墙与湍流抑制器的组合,试验设计了29组方案。结果表明,原型中间包的内部结构不合理,中间包流场存在严重的短路流、死区比例过大、各流滞止时间差大及夹杂物上浮困难等问题;1型挡渣墙+10°+垫底+4号湍流抑制器方案的中间包内流场结构比较合理。     

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...     

中间包碱性覆盖剂的研制

根据CaO-SiO2-Al2O3三元相图研制开发了一种中间包碱性覆盖剂,研究了其与酸性和中性覆盖剂吸收Al2O3夹杂的能力,指出碱性覆盖剂吸收Al2O3夹杂的能力优于酸性和中性覆盖剂,并通过工业试验验证了所研制的碱性覆盖剂具有较好的冶金效果．