多流中间包少流浇注过程的研究现状

在连铸过程中,多流中间包经常会出现少流浇注现象。针对这一现象,国内外学者通过运用物理模型和数学模型,对少流操作过程的中间包内流场、温度场以及夹杂物去除进行研究。通过对不同流数的中间包进行分类,并对超多流、六流和四流中间包少流操作研究现状进行分析研究,以期探寻合理的水口关闭方案。

多流中间包内流体流动模式的分析方法

提出了多流中间包内流体流动的联合RTD曲线分析方法,并从整体上对多流中间包平均停留时间作出新的解释.以某钢厂多流中间包为模拟对象,进行了水力学模拟实验,采用联合RTD曲线分析方法对多流中间包内流体流动模式进行分析,并与常用的方法进行了比较.实验结果表明.不考虑死区的缓慢流动将会使死区的计算结果产生较大偏差.运用联合RTD曲线分析计算多流中间包内流体流动模式,能够更真实地反映中间包内实际流动状况.

多流中间包内钢液流动规律模拟研究

针对攀钢六流大方坯连铸中间包,采用等温和非等温物理模拟的研究方法,研究了钢水在中间包内的流动规律。实验结果表明自然对流对钢液的流动模式具有重要的影响,因此,对于体积大、流间距长的中间包必须采用非等温的模拟研究方法。实验还证明了在非等温情况下中间包内加控流装置的必要性。

基于示踪剂体积的多流中间包流动特性分析模型

在分析总结目前国内外已有的连铸中间包死区体积分数分析模型的基础上,提出一种基于示踪剂体积的多流中间包死区体积分析新模型,利用该模型计算了5种方案下的三流中间包死区体积分数,结果表明,该模型算法可靠性强且计算精度高。

气幕挡墙技术优化多流中间包数模研究

采用数学模拟方法,依据某无缝钢厂实际六流中间包操作工艺参数,应用欧拉两流体模型、多孔介质模型、欧拉-拉格朗日随机轨道模型及Monte-Carlo法,引入气泡吸附模型,研究了气幕挡墙技术对中间包内钢液流动特性及夹杂物去除率的影响。结果表明,采用气幕挡墙技术,对于改善钢液流动状态、均衡各出口停留时间、延长钢液平均停留时间、降低死区体积、提高夹杂物去除率和实现多流超纯净钢冶炼效果显著。

非对称型多流中间包的解析

本文对各种多流中间包的非对称性提出了一个定量描述的物理量——不对称度Y,并将各种多流中间包分为完全对称型、一般非对称型、特殊非对称型等三类。对Y的几个参数选取进行了讨论,得出了几个参数与不对称度之间的关系,并指出在连铸中操作和设计方面应考虑的一些问题。

多流中间包流动特性分析模型

对于多流中间包的活塞流区、全混流区以及死区体积分数的计算,至今还没有一个统一模型,而上述体积分数是评价中间包流场分布的重要指标。根据多流中间包的各流之间的差异性提出活跃区影响因子以及死区影响因子概念,优化了多流中间包的计算模型,并且提出了各流之间的差异性判断参数。利用优化后的计算模型与以往的计算方法进行对比,得到的优化计算模型不仅可以计算活塞流区、全混流区以及死区体积分数,而且还可以得到各流之间的差异性程度。

连铸多流中间包钢水导分流技术

通过设置湍流控制器、挡渣墙和导分流管,实施导分流技术,使注入流钢水同时到达内、外侧水口,从而解决多年来一直困扰炼钢界的连铸多流中间包由于注入流钢水到达内、外侧水口的时间差过大而引起的诸多生产问题和产品质量问题。此技术在各分流口设置特殊形式的气幕挡墙,使钢水全部经过气洗,中间包的冶金效果更为理想。本文还就连铸多流中间包导分流技术的可行性及发展前景作了进一步阐述。

抑旋板条件下多流中间包流动特性的数值模拟

以某厂35 t对称四流方坯中间包为研究对象,采用数值模拟方法研究了抑旋板对中间包流场特征的影响.结果表明:未加入抑旋板时,在端部的4流水口上方易形成逆时针旋涡,钢液面降至69 mm时便出现卷渣现象;在4流水口附近加入抑旋板,可以破坏水口处逆时针旋转流场,降低水口附近钢液流速,提高液面稳定性,对抑制汇流旋涡形成效果明显.改变抑旋板安放角度及高度,可使中间包内钢液均沿径向流入水口,钢液表面无明显旋涡形成,卷渣液位降低了40.6%,金属收得率显著提高.

提高多流中间包使用寿命的途径

俄罗斯6流小方坯连铸技术及设备的开发始于2000年前后。2003年新的6流中间包试用成功后设计的新6流工业铸机在耶纳基也赤钢厂投产。此后，关莫尔达夫斯克及新克拉马托尔斯克两家钢厂也先后在小方坯连铸中改用新的6流中间包。由于一只中间包需承担同时为6台结晶器稳定供给钢水的任务，所以无论在结构上还是在材质上对中间包的设计及制造都提出很高的要求。

多流中间包导流孔对钢液流动轨迹的影响

通过采用水模拟试验对多流中间包不同控流形式进行全因素试验，研究并探讨了导流孔不同流向和不同孔径对钢液流动轨迹和多流间差异性的影响；并在工厂对改进前后的导流孔进行对比试验，研究了导流孔对夹杂物行为的影响。研究结果表明：为使钢液能充分利用中间包空间并兼顾钢液向各个出水口流动的均匀性，导流孔应分为主流孔和调节孔。主流孔流向的矢量终点应在内外侧出水口中心垂线的中点，孔径为48-52mm；调整孔流向的矢量终点应在距纵向包壁前顶点175-220m／n，导流孔面积应在中间包浇注末期仍能保证通钢量的需求。导流孔经改进后钢液在中间包内的停留时间平均增加25％，铸坯中大夹杂物含量减少64．2％；活塞流体积平均增加50％，两流间差异性减小60％，中间包内WT[O]降低16．4％。

多流连铸中间包内钢液流动特性的分析模型

分析中间包内钢液的停留时间分布(RTD)曲线,从而定量描述其内流动特性的组合模型已被应用数十年,但对于多流中间包,目前还没有公认的流动特性分析模型.本文提出了针对多流中间包流动特性的分析模型,为多流中间包内的活塞区、混合区、死区体积分数的定量计算提供理论依据,并与已有的分析方法进行了比较.

四流大方坯连铸中间包的物理模拟研究

针对近T型四流大方坯连铸中间包设置合理的控流装置问题,采用水力学模拟实验的方法在等温和非等温条件下分别对“V墙+坝”和“湍流器+坝”两种方案进行了正交优化实验。实验结果表明,该中间包在无控流装置时存在短路流,死区较大;“V墙+坝”1#方案能明显改善中间包内流场,使死区体积减小,活塞流体积增加,温度分布较均匀;“湍流器+坝”方案对流场也有一定程度的改善,但仍然存在短路流和较大死区,流场和温度分布不均匀。

基于F曲线的中间包流场优化

针对某厂三流异型坯中间包,建立了相似比为1∶2的水模型,使用F曲线对不同控流装置下的中间包流场特性进行分析与优化.实验内容包括原型控流装置、湍流抑制器无挡坝、湍流抑制器加挡坝组合.结果表明,原型中间包中部水口存在短路流,水口间流动的差异性较大,可能导致三个铸流的铸坯温度和洁净度不均匀,进而发生同炉次各铸坯质量稳定性差的问题.采用湍流抑制器无挡坝控流装置,湍流抑制器导流孔夹角为60°时,短路流出现在中部;导流孔夹角为86°时,无短路流,各流一致性变好;导流孔夹角为110°时,两侧水口出现短路流,各流一致性优于前两个角度.中间包的各流一致性与死区比例并无相关性,一致性良好的中间包流场,其死区比例并不一定小.优化后的中间包湍流抑制器导流孔夹角为110°,挡坝距离中间包中心2400 mm,中间包内无短路流,1#、2#水口一致性最佳,死区由17.89%减小到9.67%,减小率为11.25%,F曲线标准差最大值由0.3减小到0.016.

多流连铸中间包死区体积分数计算方法

基于冶金反应工程学理论,提出了多流中间包死区体积分数的计算模型,该模型通过对中间包各流出口示踪剂停留时间分布曲线(RTD曲线)积分,间接得到2倍理论平均停留时间后滞留于中间包内示踪剂的体积,进而求得中间包内死区体积分数,避免产生截断误差.采用数值模拟方法对模型的计算结果进行了验证,模拟得到的三流中间包内不同工况下低速流动钢水体积分数变化趋势与采用数学模型计算得到的死区体积分数变化趋势一致,因此,该模型能够准确反映中间包内死区体积分数.

八流一体式中间包的钢液流动特性分析

中间包作为一个具有调节和控制钢液温度和成分,促进钢中夹杂物去除的冶金反应器,是保证钢液质量和可浇性的关键环节。中间包的内腔设计是控制中间包钢液流动的关键技术,水模拟实验则是进行中间包内腔设计的重要手段。对于多流中间包的流动特性,不仅要考虑非金属夹杂物的去除,还要考虑中间包各流流动特性的一致性。

连铸中间包钢水导分流技术

连铸中间包一般是一流或两流，但有时有连铸大、小方坯、圆坯、矩形坯、异型坯三流以上的多流中间包。此时，中间包外侧水口距注人流长，停留时间长，容易凝结；内侧水口距注入口近，夹杂物去除机会少，铸坯质量差。连铸中间包导分流技术可以有效地解决此问题。导分流技术是通过设置湍流控制器、挡渣墙、导分流管、气幕挡墙，使多流中间包注人流科学合理地分流到各个水口。

多流连铸中间包停留时间分布曲线总体分析方法

提出了一种研究多流中间包钢液流动特性的分析方法.首先,利用多流中间包各流的实验数据得到多流中间包的总体停留时间分布(RTD)曲线;其次,采用经典的分析模型研究多流中间包的总体RTD曲线;最后,以平均停留时间作为关键参数来评估多流中间包各流钢液流动特性的一致性.此方法的优点在于避免了负死区体积的出现,并且死区体积分率大小符合物理事实.

5流中间包内钢液流动特性的优化

采用水力学模拟实验方法,对石钢5流0号中间包内钢液流动特性进行优化,选用离散系数描述多流中间包各流流动特性的一致性.以平均停留时间为主评价指标,峰值时间、滞止时间及离散系数为参考评价指标.考虑的影响因子有湍流抑制器、挡墙、挡坝和拉速.研究结果表明,较圆形湍流抑制器,使用方形湍流抑制器可提高平均停留时间12s;V型挡墙可显著改善各流钢液流动特性的一致性;此外,建议中间包内不添置挡坝,拉速控制在1.5m/min.

八流一体式中间包的钢液流动特性分析

以单流中间包停留时间分布曲线(RTD曲线)组合模型为基础,充分考虑中间包各流流量对流动特性的影响,提出一个适合多流中间包的RTD曲线分析模型。该模型使中间包各流所对应的短路流、活塞流、混合区及死区的体积分数之和为100%,有效避免了传统组合模型所导致的各流股对应区域的体积分数之和偏大(超过100%)的情况,使之符合客观物理现实。模型选用短路流、活塞流、混合区及死区体积分数的标准差,进行各流流动一致性判断。以此为理论依据,采用水模拟实验,结合正交设计实验方法,确定八流一体式中间包控流装置的最佳组合为:低孔挡墙+低挡坝+盆式湍流抑制器。