不锈钢板坯宽度对结晶器内钢水流动和温度状态影响

利用数值模拟方法对比分析了不同不锈钢板坯宽度下结晶器内钢水流动和温度分布情况。结果表明,在同一浸入式水口结构和工艺参数条件下,随着结晶器宽度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置下降,冲击强度减弱,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率减小,但液面处钢水温度降低。其中,当铸坯断面大于1360mm时,结晶器内钢水对窄面中心的冲击速度和钢液面处钢水表面流速变化不大。综合表明,该水口浇注不锈钢板坯的适宜宽度范围为1360～1600mm.     

低拉速板坯结晶器自由液面控流的数值模拟

基于流体力学,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢水流动的三维数学模型,采用k-ε双方程高雷诺数湍流模型对板坯结晶器内的流场进行了模拟,研究了低拉速时结晶器控流装置对不同结构参数的水口条件下自由液面流场及温度场的影响。结果表明,结晶器流动控制装置(MFCD)对结晶器自由液面的影响与浸入式水口结构有关;1号水口条件下MFCD的加入可以降低自由液面的湍动能,2号水口条件下MFCD的加入增加了自由液面的湍动能。结晶器流动控制装置(插入深度50mm、100mm)并不适用于低拉速(0.55m/min)条件下的板坯连铸。     

大板坯连铸结晶器内熔体流动的DPIV物理模拟

采用DPIV技术(粒子图像测速技术)对大板坯连铸结晶器内熔体的流动进行了物理模拟。通过测试分析结晶器内流场,描述了结晶器内熔体流动的基本特征,研究了浸入式水口结构、浸入深度、拉坯速度对结晶器流场的影响。TECPLOT作为后处理软件进行速度向量、流线和各种等值云图的计算与分析,从而揭示金属液流动的规律,以便有目的地控制流动和水口工艺,改善连铸坯的组织性能。结果发现,0°水口与15°水口相比,流体在结晶器上部向上流动的趋势更加强烈,而冲击深度变浅;随着水口浸入深度的增加,液面流速降低,液面附近向上运动的回流范围变得越来越大,向下回流的涡心位置下移。试验表明:液面高度要控制在100～150mm;拉坯速度增加时,结晶器内的流速随之增大,自由表面变得更加不稳定,同时液流对窄面的冲击能量增强。     

厚板坯连铸结晶器的浸入式水口优化

对断面尺寸为250 mm×1550 mm厚板坯结晶器进行了水力学模拟试验,研究了浸入式水口结构及工艺参数对结晶器内液面波动及流场的影响,并针对现有水口下出现的铸坯角部夹渣及表面质量问题,对水口结构进行了优化。结果表明:水口结构对液面波动影响较大。同种工况下,S1水口的流股到达窄边的冲击速度最大,达到0.29 m/s,冲击深度最小,S1水口的液面波高比其他水口大。S1水口为较优水口,推荐的浸入深度为110~150 mm,吹气量为7~9L/min。     

达涅利新型薄板坯连铸机

达涅利公司所开发的薄板坯连铸机可浇铸50～80×800～2300mm板坯。这种铸机采用8项特殊技术,其中最引人注目的是浸入式水口的设计、结晶器的设计和带液芯长度动态控制的液芯压下(也称软压下)。 1)浸入式水口。达涅利公司通过优化浸入式水口的几何形状和操作参数(如浸入深度),使钢水流向最佳且不冲刷凝固壳而湍流最小,并能降低团结晶器振动引起的液面     

大方坯连铸结晶器水口优化模拟探究

为了研究不同浸入式水口类型对结晶器内流场流动的影响,以结晶器水口优化为出发点,利用物理模拟和数值模拟两种手段对断面280 mm×380 mm大方坯结晶器不同水口开展优化研究。本研究首先构建了一个1∶1结晶器水模拟试验装置,实现不同浸入式水口下的连铸流动模拟,利用PIV测量了不同水口下的结晶器截面流场,然后利用Fluent软件进一步研究了浸入式水口开孔角度、开孔数目、安装角度等参数变化对结晶器内流场以及液面波动的影响。物理模拟和数值模拟研究表明,开孔角度向上时,波动范围大于5 mm;开孔角度水平时,对窄面冲击速度过大,达到0.35 m/s;较双孔水口,四孔水口液面速度为0.22 m/s,小于卷渣临界速度值;水口安装角度改为对角线时,强化了内流场角部流动,整个流场流动更加稳定。     

连铸电磁冶金技术：第五讲：板坯连铸结晶器电磁搅拌技术

1 板坯连铸结晶器电磁搅拌的目的连铸实践表明,结晶器内的钢水流动在很大程度上影响着板坯内夹杂物的行为,支配着夹杂物和气泡的上浮分离;弯月面附近的流动又支配着保护渣的卷吸、熔融及铺展,因此,控制结晶器内流动的两个概念是: ·必须防止从浸入式水口吐出的向下流股侵入液相穴太深; ·必须稳定弯月面,降低沿弯月面上升的反转     

方坯连铸结晶器内表面流速与卷渣行为模拟

针对中小断面方坯侧分水口浇铸技术,以实际180 mm×240 mm断面方坯连铸结晶器为原型,基于相似原理,采用1：1的物理模型,比较了直通型和侧分旋流型水口浇注时在不同拉速和浸入深度下的结晶器内自由表面流速和渣层状态。结果表明：相同的浸入深度和拉速下,旋流型水口浇注时结晶器内各测点表面流速比直通型水口大;在实验条件下,直通型水口表面流速为0.010～0.023 m/s,旋流型水口为0.010～0.055 m/s,拉速和浸入深度对旋流型水口表面流速的影响较直通型水口显著;此外,采用旋流水口时结晶器的渣层波动要比采用直通型水口时频繁,拉速1.0 m/min、浸入深度120 mm时,其渣层波动适宜,钢渣界面活跃且无卷渣和裸钢现象发生,此时两测点的表面流速分别为0.028和0.032 m/s,是较适宜的工艺条件。     

板坯连铸结晶器浸入式水口结构优化

针对断面为180×730 mm~2板坯结晶器液面波动较剧烈,易产生卷渣等问题,基于物理模拟和数值模拟对结晶器内钢液表面流速、液面波动和钢水凝固状况等复杂物理现象进行了研究;对拉速和浸入式水口的角度与底部结构进行了设计和优化,并通过物理模拟和数值模拟进行了验证。结果表明,倾角为20°、浸入式水口的底部结构为凹底30 mm,拉速为0.9～1.0 m/min,结晶器表面流速在0.18 m/s以下,液面波动较为平稳。     

宽厚板坯连铸结晶器内的钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,针对连铸结晶器的结构和工艺参数,利用商业软件fluent的k-ε湍流模型,实现了对结晶器内钢液流场的三维数学模拟。重点分析了浸入式水口的插入深度、水口侧孔倾角以及拉速等工艺参数对结晶器钢液流场的影响。结果表明：对于断面为2300mm×250mm的板坯结晶器,水口插入深度为150mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.2m/min时,结晶器内的流场较好。数值模拟结果可为宽厚板坯连铸结晶器确定合理工艺参数提供理论依据。     

矩形坯连铸结晶器流场和温度场的数值模拟

利用Fluent流体力学软件研究了四孔浸入式水口的浸入深度对结晶器内钢水流场和温度场的影响,且探讨了其合适的铸坯拉速。结果表明,随着水口浸入深度的增加,射流的冲击深度逐渐增加,结晶器内自由液面水平速度减小,液面波动有降低的趋势,且当水口浸入深度大于100 mm时液面趋于平稳;随着浸入深度的增加,结晶器液面温度降低,高温区下移,合适的水口浸入深度为100~120 mm;随着拉速的提高,其冲击深度逐渐增加但变化十分缓慢,液面波动明显增强,合理的拉速范围为0.9~1.1 m/min。     

日本钢管公司福山厂6号连铸机的特征和操作

福山厂的6号连铸机是为了替代已陈旧的3号连铸机而建设的，其目标是实现优质、高产和低成本。该连铸机系立弯型、单流板坯连铸机，垂直段长3m、冶金长度为49m。没有17m长，由紧密排列的传送辊组成的轻压下带，以防止高速浇铸时在凝固末期出现偏析。中间包容量为80t。浇铸的板坯厚度为220、250、300mm三种。最高铸速可达3m／min，最大生产能力为17．7万t／月。6号连铸机的主要特征是：中间包热态连续使用、钢水前处理和浇铸场设备自动化（仅3人操作）快速更换结晶器窄面来变更结晶器厚度（作业时间仅30min）、采用减少结晶器内偏流的钢流控制…     

1 600 mm×230 mm板坯结晶器流场及液面波动水模拟研究

以某厂1 600 mm×230 mm的板坯结晶器为研究对象,利用相似原理,建立1：2的物理模型,采用波高检测、粒子示踪等方法,研究了不同水口底部形状、浸入深度以及拉速对结晶器流场和液面波动的影响。试验结果表明：采用凸底浸入式水口,拉速为1.1 m/min,浸入深度为220 mm或260 mm时,结晶器液面波动幅度和注流冲击深度较低,无卷渣现象发生。     

结晶器流场及浸入式水口的优化

钢水在结晶器内的流动状态对钢水卷渣、保护渣对夹杂物的捕捉、铸坯裂纹的形成等均有重要影响,本文利用水力学模拟的方法,研究浸入口式水口形状对结晶器流场的影响,通过液面波动和流股对结晶器侧壁冲击压力的优化,选出最佳水口。     

国外信息

新日铁式板坯用高速宽度可调结晶器在板坯连铸没备上浇铸宽度不同的铸坯时,为了将结晶器宽度调整为要求的尺寸,必须停止浇铸。为解决此问题,有在线调整结晶器宽度的可调宽结晶器技术。新日本钢铁公司开发了使窄边的锥形变更和平行移动相结合,并可以更高速地进行调宽的高速调宽结晶器“NS-VWM”。采用该技术,可将以往<60mm/min(两侧)的调宽速度提高到200mm/min(两侧),在1.4～1.8m/min的高速浇铸状态下,也可以不     

信息报导

用静态电磁铁控制结晶器内钢液流动为了抑制钢水在结晶器液面的流动，以及抑制结晶器下部钢水向下流动，采用静态电磁铁控制工艺是有效的。该工艺即在结晶器上部弯月面处和浸入式水口出口处，沿板坯宽度方向分别安装一对静态电磁铁。日本川崎公司千叶厂３号连铸机安装的静...     

水口浸入深度对CSP结晶器内流场的影响

为了解决高拉速生产条件下CSP板坯表面质量问题,利用数值计算软件FLUENT针对某厂CSP连铸机水口插入深度对结晶器流场及液面波动的影响进行了数值模拟研究。研究结果表明,不同的水口浸入深度结晶器内流场基本相同,增加水口浸入深度对结晶器流场影响不明显,水口浸入深度的大小直接决定了从水口流出的流股撞击结晶器窄面位置的高低,同时得出,当水口浸入深度从300、340增大到380 mm时,液面处最大流速分别为0.180、0.160和0.127 m/s;增大水口浸入深度,结晶器上回流对结晶器液面的扰动将减弱,对应的卷渣次数减少。     

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。     

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。     

PIV技术在中间包和结晶器流场模拟中的应用

针对异断面浇注,即同一板坯双流中间包内浇铸时,各流拉速和断面不同,生产不同规格铸坯的问题,采用用粒子成像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）研究了钢液在中间包、结晶器水模型中的流场行为。根据PIV流场测速结果表明：断面尺寸差为200 mm时,中间包两流浇铸区平均流动速度相差约5.83%、最大速度相差约1.22%,结晶器流场差异不大,可进行异断面浇铸;断面尺寸差为1 100 mm时,中间包两流浇铸区流场速度差异最大约为50%,两流结晶器射流区平均速度、钢液冲击深度、涡心高度差异较大,不利于两流浇铸一致性,不建议进行异断面浇铸。