板坯连铸结晶器内钢液的三维流场数值模拟

采用数值模拟的方法,建立了描述某厂结晶器内钢液流动的数学模型;用有限体积法求解,研究了结晶器内的钢液流动行为,详细分析了结晶器浸入式水口(SEN)插入深度、侧孔倾角和拉速对结晶器内钢液流场的影响.得出了适合该厂连铸工艺条件的浸入式水口形式和拉坯速度,即水口合理的出口倾角应为向下15°左右;在水口结构一定条件下,水口插入深度140～170mm比较适宜;合理的拉速应控制在1.4～2.0m/min.     

双带式非晶薄板连铸熔池流动传热数值模拟

以非晶合金新型双带连铸工艺为研究对象,考虑气体层与自由液面之间的交互作用,建立了熔池流动传热三维VOF两相流模型,通过对比分析,验证了新型布流器结构设计的合理性,考察了布流器水口倾角和浸入深度对熔池流场和温度场分布的影响。结果表明,新型布流器能够有效地降低熔池侧封区自由液面的波动程度;随着水口倾角和浸入深度的变化,熔池自由液面的波动速度和温度分布,均表现出强烈的"双波峰"现象;布流器水口倾角每增加15°,液面波动速度波峰约减小0.015m/s,温度波峰约减小10℃;水口浸入深度每增大5mm,液面速度波峰约减小0.01m/s,温度波峰约减小15℃;当水口倾角为30°,浸入深度为25mm时,熔池流场和温度场分布最为合理。     

圆坯结晶器偏心浇注条件下水口优化的模拟研究

针对连铸生产过程中常出现水口不对中的问题,通过旋流水口来消除偏心水口带来的不利影响。建立了圆坯结晶器内三维流动、传热数学模型,结合水模型实验,计算分析了水口优化前后结晶器内的流场和温度场。结果表明:合适的水口切向倾角可以使钢液产生较强的旋流,降低偏心浇注条件下结晶器内的偏流指数。旋流流场还可以减小钢液的冲击深度,促进钢液过热耗散,使热中心上移,均匀初生坯壳厚度,提高铸坯品质。     

异形坯结晶器三维流场模型的研究

依照湍动能理论及异形坯连铸的特点 ,建立了异形坯结晶器三维流场数学模型。运用该模型分析了不同水口参数及工艺参数条件下的流场分布 ,从而得出影响结晶器内钢液流动的因素有水口倾角、水口浸入深度及拉坯速度。结果表明 :采用上倾 15°有利于夹杂物上浮 ;拉速 0 .9m/s可使流场分布均匀 ;适宜的水口深度可选 2 0 0mm。利用该模型可对连铸过程进行离线分析 ,确定最佳参数 ,并可作为在线控制模型的基础     

立式连铸结晶器浸入式水口结构优化

为优化立式板坯连铸结晶器浸入式水口结构,采用1∶1的水模型和基于Fluent软件的数值模拟,试验研究了浸入式水口的中孔内腔形状(圆形、扁形)、水口底部形状(凸形、凹形)、水口倾角(+5°、+10°、+15°)及水口侧孔面积对结晶器内流场的影响。结果表明:中孔内腔为扁形、水口底部为凹形、水口侧孔倾角均向上时,侧孔向上倾角10°的水口结构有利于优化结晶器流场,保持结晶器液面合理波动,降低发生卷渣的概率。此外,增大水口侧孔面积有利于减小液面波动,但会导致水口侧孔上方的回流区范围扩大,降低水口的有效利用率。     

四流中间包非正常工况下流动行为研究

通过1:3的水力学模型研究了四流中间包的两种典型控流装置在非正常工况(关闭1号水口或2号水口)的流体流动行为。通过停留时间分布(RTD)曲线以及死区活塞区比例等参数进行比较,同时考察了三个水口流动过程的相似程度,采用数值模拟进行验证。研究表明关闭1号水口比关闭2号水口死区比例更低,活塞区比例更高。在两种工况下,U型挡墙方案三个水口死区平均值比II型挡墙方案降低了24.9%和18.2%。II型挡墙的关闭水口的一侧,流体流动缓慢,而U型挡墙方案三个水口流动一致性很好,关闭水口对整体流场影响不大,U型挡墙对非正常工况适应性较II型挡墙好。     

宽板坯浸入式水口优化的物理模拟

通过水模型研究方法,对某钢厂200mm×1800mm连铸机结晶器内流体的流动行为进行了研究,在此基础上对水口的结构参数和工艺参数进行了优化。研究结果表明：①拉坯速度、水口底部形式、水口出口形状、出口角度、出口面积比以及浸入深度等参数对结晶器内流场有重要影响,在对其进行优化研究时应综合考虑;②在试验条件下,结晶器优选出的新型浸入式水口的最佳结构参数为：水口倾角15°,出口面积比2.0,出口形状为跑道形,底部形状为平底,结合现场生产实际建议浸入深度为125mm,拉速为1.45m/min。     

水口结构对板坯结晶器液面流动行为的影响

针对不锈钢板坯轧材经常出现的夹渣和表面翘皮现象,以实际生产条件为背景,对其连铸结晶器内钢液流动行为与水口工艺的相关性进行了试验研究。基于相似原理建立了相似比0.65∶1的物理模型,对不同浸入式水口结构和浇注工艺参数下的结晶器液面状态进行了流体动力学行为评价与比较优化。其中,主要研究了拉速、浸入深度、水口倾孔倾角(4°、8°、15°)、侧孔形状(矩形、倒梯形)等对结晶器内液面波动和表面流速的影响。结果表明,连铸拉速和水口浸入深度对液面波动的影响比水口结构显著;水口上倾角由4°增大到8°、15°,结晶器表面流速有减小趋势,但因流股冲击深度减小,导致在结晶器弯月面处的波高增大。综合表明,针对实际连铸拉速1.10 m/min的需要,其适宜的水口结构为倒梯形水口侧孔、上倾8°,其在水口浸入深度110~120 mm范围内,液面平均波高为1.1~1.2 mm,平均表面流速约为0.103 m/s。同时用数值模拟方法比较了优化方案和原方案,同样表明优化方案液面较平稳,剪切卷渣概率较低。     

水口侧孔角度对不锈钢板坯连铸结晶器内流场和温度场的影响

利用数值模拟方法对比分析了不同浸入式水口倾角角度下结晶器内钢水流场和温度场的分布情况。结果表明,在同一结晶器断面宽度和工艺参数条件下,随着水口侧孔倾角角度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置上升,冲击强度减小,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率增加,钢液面处钢水温度增加。其中,当水口侧孔角度为向上0°和5°时,钢液面处钢水表面流速变化相对较小,说明对于该断面不锈钢板坯,水口侧孔倾角角度在0°～5°范围内时在利于铸坯质量的提高.     

韶钢宽板坯连铸机浸入式水口优化与改进

通过分析韶钢宽板坯连铸机浸入式水口在生产过程中出现的各种问题,改进浸入式水口的材质、尺寸结构,优化结晶器内钢水的流动状态和温度分布,规范水口烘烤,不仅提高水口使用寿命,减少了生产事故,还提高铸坯质量,取得了显著的效果。