四流圆坯中间包结构优化物理模拟

通过几何相似比1∶3的水模拟实验,对安装不同结构的挡墙的中间包内的流场进行研究,计算钢液在中间包的平均停留时间(RTD)。结果表明:中间包采用"U"型挡墙,平均停留时间较长,夹杂物上浮得到较好发展,两侧水口响应时间及峰值时间差别较大。"V"形挡墙比"U"形挡墙更有利于中间包内夹杂物的去除,很好解决了两侧水口的同步性和延长了停留时间,减少了死区体积分数,增加了活塞区体积分数。

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。

挡墙结构对46t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型中800 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。

加档坝后对不同死焦柱高炉炉缸的影响

炉缸内铁液环流对炉缸内衬的侵蚀有重要影响,而导致铁液环流的主要因素则是死焦柱的存在。为此,根据炉缸内实际尺寸,运用质量和动量守恒方程来模拟计算,研究了不同死焦柱类型和位置的高炉炉缸剪应力的变化;由于铁液环流对炉缸的侧壁以及炉缸侧壁与炉底交界部位的冲刷作用较强,因此在炉缸侧壁和炉底位置修砌一道环形档坝,观察其对炉底剪应力的影响。结果表明,炉底出铁口近端受到的剪应力较大,而在出铁口远端炉底剪切应力最小;死焦柱浮起时,炉底剪应力减小;焦炭自由区越大,炉底剪应力越小;增加档坝可以有效的减轻炉底受到的剪应力,炉底剪应力越大,增加档坝后减轻的炉底受到的剪应力值越大。

生成结渣前后高炉炉缸流场的分析

为探究炉缸炉底在正常侵蚀的情况下和出现挂渣之后侵蚀的情况下炉缸内铁水流场的区别。以流体力学理论基础,建立了炉缸炉底在侵蚀前后铁水流场的三维数学模型和炉缸内生成结渣之后铁水流动对炉缸炉底的侵蚀情况的三维数学模型。利用CFX软件,研究不同时期炉缸炉底的速度矢量和不同位置的流线。结果表明,生成挂渣前后炉缸出现环流现象,但是由于挂渣粘附在炉缸上,对炉缸有一定的保护作用,同时炉缸内出现挂渣之后减小了炉缸的内部构造,使铁水流出出铁口的速度加快。在生产中可利用生成挂渣,加快出铁速度,同时依靠挂渣的保护作用,延长高炉炉缸的使用年限。

连铸中间包带过滤体湍流抑制装置的水模研究

通过水模型实验初步研究了在湍流抑制器中加过滤体对中间包钢液流场和夹杂物去除率的影响。采用染色剂显示了中间包中的流动状态,用聚乙烯颗粒测定去除率。结果表明,由于过滤体的阻碍作用,延长了示踪剂到达挡墙导流孔的时间;加过滤体后不同粒径夹杂物的去除率都得到提高,将近5%。