CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。     

包钢大方坯连铸机结晶器凝固传热的数值模拟

根据包钢的现场条件,建立了大方坯连铸机结晶器内二维非稳态凝固传热数学模型,采用有限差分法对数学模型求解,得出结晶器中铸坯的温度分布规律和凝固坯壳生成规律,同时研究了拉坯速度对坯壳生成厚度的影响。     

沟槽内壁结晶器坯壳初期凝固过程模拟研究

以锡液水冷铜板浸渍实验模拟钢连铸过程,研究结晶器内壁划分沟槽对坯壳初期凝固过程的影响,结果表明,沟槽内壁结晶器可改善铸坯传热效果和初期凝固坯壳不均匀程度,减少铸坯表面纵裂纹的产生。     

拉速对H型坯连铸结晶器内钢液传递特性的影响

以H型坯连铸结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了拉速对结晶器内钢液传递特性的影响.结果表明,不同拉速条件下H型坯结晶器内钢液流态相似,但流场的主要特征参数有所不同.随着拉速的增大,结晶器内钢液射流冲击深度增大,结晶器自由液面流速增大,结晶器液面波动有增大趋势,钢水对凝固坯壳的冲刷有增大趋势.而各粒径夹杂物上浮去除率随拉速的增大而降低,该模拟条件下,20～100 μm夹杂物去除率在4～17％之间.     

高拉速条件下防止连铸坯菱变（脱方）应采取哪些措施

菱变(脱方)是结晶器4个面不均匀冷却所致，由于受结晶器壁的约束在出结晶器之前，铸坯坯壳呈方形，但坯壳厚度不均匀，冷却强的角部形成锐角，冷却弱的角部形成钝角，在二冷区喷水冷却时，即使4个面冷却均匀但坯壳厚度不均匀而造成的温度不一致，可能导致坯壳不均匀收缩而造成菱变(脱方)，高拉速条件下坯壳厚度减薄，更容易造成菱变(脱方)，高拉速条件下防止连铸坯菱变(脱方)应采取如下措施：     

拉坯速度对连铸大方坯凝固的影响

结合现场研究,利用显式有限差分法计算出不同工艺条件下的铸坯凝固情况;进行了拉坯速度对出结晶器坯壳厚度、铸坯表面温度、铸坯凝固终点位置和铸坯质量影响的模拟分析研究.模拟结果表明,拉速对铸坯表面温度和凝固终点的影响较大,随拉速的增大,表面温度升高,出结晶器坯壳厚度减薄,铸坯液相穴拉长.     

大方坯连铸过程中铸坯传热及凝固行为的研究

结晶器和二冷区传热对大方坯产品质量和铸机的生产率有重要影响，本文讨论了包钢引进的全国最大的方坯连铸机在拉坯时结晶器和二冷区传热情况以及坯壳凝固生长，铸坯温度的变化规律。着重讨论了电磁搅拌，过热度和拉速对坯壳凝固和生长规律的影响，指出控制铸坯凝固的主要因素是凝固潜热，影响凝固未端的最主要因素是拉速，而电磁搅拌对其影响区内的传热和坯壳生长和铸坯温度亦有重大影响。     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热度减小,拉速增加,结晶器冷却强度减弱,坯壳表面应力减小,铸坯表面裂纹发生概率降低.在本研究条件下,对断面为3 200 mm×150 mm的铸坯,适宜的过热度为15～25℃,拉速为1.2 m/min,结晶器宽面冷却强度为5 500 L/min.     

宽厚板连铸过程温度场数值模拟

根据传热学基本原理和有限单元法,利用商业软件ANSYS分析了板坯连铸凝固过程的温度场和结晶器内铸坯应力分布,计算了板坯中心与表面的温度分布、坯壳厚度、液心长度等,计算结果与现场实测值基本吻合,对深入分析板坯连铸生产过程温度及应力变化提供参考依据.     

CSP工艺中连铸热过程的数值模拟

依据CSP连铸工艺中结晶器内钢液凝固、二冷区内铸坯与喷淋水和轧辊及空冷区内铸坯的传热特点,采用了(1)符合实际的等效比热模型;(2)实物模型实验的二冷区冷却公式;(3)能表达结晶与坯壳表面气隙传热的等效导热系数,建立了能真实反映连铸热过程中铸坯温度数字化的数学模型.通过对模型的求解,计算分析了铸坯温度坯壳厚度随连铸过程的变化规律,模型的应用对提高产品质量、优化生产工艺有一定的实际意义.     

小方坯连铸机的足辊有何作用

方坯连铸机大部分结晶器设足辊,其作用是引导引锭杆进入结晶器,同时也对钢管起保护作用,防止穿引锭杆时引锭头碰坏钢管下口;足辊的另一个作用是对拉出结晶器的铸坯起支承和导向作用,即对初出钢管的薄弱坯壳起支承作用,减少铸坯变形或漏钢,也可减轻铸坯对钢管下口的磨损．连铸界对是否装足辊还有一些分歧,主要是装了足辊后,虽然铸坯变形小、漏钢率低．     

结晶器电磁搅拌对方坯质量的影响

主要测定6机6流小方坯连铸机结晶器内磁感应强度的分布,分析铸坯的低倍检验结果。结果表明：电流和频率、浇注的钢种对结晶器电磁搅拌的使用效果有较大的影响。为了保证各流铸坯质量一致,必须对各流结晶器内的磁感应强度经常进行测定。     

圆坯连铸结晶器流场水模研究

采用0.7:1的比例模型,使用示踪剂、流场照片显示以及DJ800波高仪测量结晶器内液面波高的方法对马钢一钢厂圆坯连铸结晶器(断面尺寸为φ450mm)内钢液的流动状态进行了研究.通过水模研究,获得了不同拉速条件下圆坯连铸结晶器内流场完整的立体形貌.从水模试验结果可以判定:圆坯连铸采用直孔形水口时必须要用外力来改善结晶器内流体的流动,所以在结晶器上施加电磁场非常重要.     

工艺参数对大方坯结晶器流场和温度场影响的数学模拟

利用Fluent软件针对大方坯结晶器建立了三维有限差分模型,计算了连铸结晶器内的流场和温度场,分析了浸入式水口倾角和水口出口面积对结晶器内流场和温度场的影响。当拉坯速度为0.5 m/min、水口浸入深度为120 mm时,大方坯结晶器流场和温度场分布较为合适。     

圆坯连铸结晶器流场模拟研究

以某钢厂Φ450mm圆坯结晶器为原型,进行结晶器水模拟实验,研究拉速、水口插入深度、吹气流量对结晶器内液面波动、流场及卷渣的影响,确定结晶器最佳工艺操作参数。结果表明：吹气流量的增加及水口插入深度的减小会加剧结晶器内液面波动,增大卷渣发生几率;固定吹气流量和水口插入深度,拉速在0.40~0.46m/min范围内变化时,...     

异形坯连铸结晶器内流场研究

针对马钢异形坯结晶器,建立了相应的水模和数模,利用有限元软件ANSYS研究了在不同水口、不同出口倾角等条件下异形坯结晶器内钢水流动规律,为现场工艺优化提供参考.     

水口倾角对带钢铸轧结晶器内流场的影响

依据湍动能理论，本建立了带钢铸轧结晶器内钢液的三维湍流模型，开发了计算程序，研究了不同水口状态下异形坯结晶器中钢水的流动特性。利用本模型可对现场生产进行离线分析。     

连铸结晶器内凝固过程的热-流-力数值模拟

针对板坯连铸生产中的问题,建立了热流力耦合的三维非稳态有限元模型。以尺寸为1.2 m×0.2 m的Q235B板坯为研究对象,利用Procast软件的二次开发,求解出了结晶器区域内的温度场、流场和应变分布。计算结果表明,铸坯收缩量在不同方向上存在不同的分布状态。考虑气隙产生对传热的影响时,结晶器出口铸坯表面平均温度由1 148.3℃增加到1 275.7℃,坯壳厚度由18.7 mm减少到15.4 mm。     

奥氏体与马氏体不锈钢板坯在结晶器内收缩规律与结晶器锥度的研究

针对奥氏体和马氏体不锈钢连铸中的质量问题,对太钢第三炼钢厂结晶器的锥度进行了调查分析.根据铸机和不锈钢的钢种特性,分别计算比较了马氏体和奥氏体连铸坯在结晶器内的收缩规律,分析了连铸工艺参数如拉坯速度、过热度对铸坯收缩的影响规律,在此基础上设计了曲线锥度的结晶器,并在生产实践中取得了很好的效果.     

水口参数对异形坯连铸结晶器内流场的影响

依据湍动能理论，本建立了结晶器内钢液的三维湍流模型，开发了计算程序，研究了不同水口状态下异形坯结晶器中钢水的流动特性。利用本模型所得计算结果与实测结果吻合较好，并可对现场生产进行离线分析。