板坯连铸结晶器钢液流场的数学模拟

用Fluent流体力学的三维计算软件 ,运用湍流脉动动能κ方程和湍流脉动动能散耗率ε方程的κ ε双方程模型在给定的数值计算条件下 ,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟研究 ,结晶器钢液流场的基本特征为 :在结晶器出口方向存在一个速度较快的水平流 ,其冲击到结晶器壁时形成回流 ,把结晶器内钢液分割成上下两个回流区。通过数值计算得出 ,12 5 0mm× 2 0 0mm板坯结晶器水口合适插入深度为 175mm ,出口倾角 16°～ 18°和合适拉坯速度为 1 0～ 1 2m min。

二冷喷嘴类型和布置对板坯质量的影响

对南钢超低头板坯连铸机使用的二冷喷嘴性能测试表明 ,扁平喷嘴喷射水流分布均匀 ,而圆形喷嘴喷射水流分布不均匀 ,易造成板坯侧面凹陷和三角区裂纹。根据二冷仿真软件模拟 10 0 0mm× 180mm板坯冷却过程 ,得出改进工艺模型 :在板坯侧面全部采用扁平喷嘴 ,并将板坯正面喷嘴间距由 2 2 5～ 30 0mm改为180～ 2 0 0mm。应用结果表明 ,生产板坯的优质品率由 86 32 %增至 92 2 2 %。

奥氏体不锈钢板坯连铸结晶器锥度的优化

针对奥氏体不锈钢连铸中的质量问题 ,对太钢三炼钢 12 6 0mm× 16 0mm板坯结晶器的锥度进行了分析。通过不锈钢铸坯在结晶器内收缩的计算和拉坯速度、过热度等工艺参数对铸坯收缩影响的分析 ,得出采用双锥度结晶器比单锥度结晶器更符合铸坯在结晶器内的收缩规律 :液面附近 80～ 2 0 0mm区域采用较大锥度 ,液面下 2 0 0～ 80 0mm的结晶器下部 ,采用较小锥度 ,并在此基础上设计了曲线锥度结晶器。生产试验表明 ,双锥度设计显著改善了铸坯质量 。

板坯连铸结晶器浸入式水口工艺参数的模拟正交试验

利用流场计算机软件PHOENICS 3.4建立的三维有限差分模型模拟邯钢 16 2 4mm× 2 2 8mm板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场 ,并采用正交试验方法对影响钢液流动的主要因素 :水口浸入深度、倾角、水口内径和侧孔截面积进行研究和分析。结果表明 ,水口浸入深度和倾角对冲击点温度指标和液面卷渣指标影响显著。该板坯连铸结晶器浸入式水口最佳工艺参数为 :浸入深度 12 0mm ,倾角 15° ,内径 6 3 75mm ,侧孔截面积 6 0mm× 6 5mm。

超低头连铸板坯夹杂物分析

分析了 (80 0～ 1 2 0 0 )mm× 1 80mm超低头连铸板坯夹杂物的类型和分布 ,板坯中的夹杂物主要由复合夹杂和MnS组成 ,因超低头连铸机弧形半径较小 。

310S耐热不锈钢连铸板坯表面纵裂分析和工艺改进

310S奥氏体耐热不锈钢(%:0.05C、24.5Cr、19.3Ni)导热性差[100℃导热系数0.029×4.18J/(cm·℃)],200 mm×(950～2 150)mm连铸板坯易产生纵裂纹(宽0.1～10 mm,深1～20 mm)。通过采用熔点1 085℃的保护渣(ST-SP/310)替代熔点1 120℃的保护渣(ST-SP/810),结晶器宽面和窄面的冷却水流量分别从4 500 L/min和460 L/min降至4 300 L/min和430 L/min,钢水过热度从30～45℃降至20～35℃,拉速从0.95m/min降至0.80～0.90 m/min,铸坯质量明显改善,消除了表面纵裂。

板坯连铸机结晶器内流动及传热过程的数学模型

应用三维流场和温度场计算软件 ,对首钢第二炼钢厂的板坯连铸机结晶器内钢液的流场和温度场进行了模拟研究 ,通过研究得到了在现有操作条件下结晶器内钢液的流动特征及温度分布情况 ,同时确定出它们对铸坯的影响 。

薄板坯连铸结晶器水模试验研究

以兰州钢厂薄板坯连铸机为原型，通过流场显示、波高测量及冲击力测量，研究了高拉速条件下．浸入式水口类型、插入深度、出口角度及出口形状对结晶器内流场变化的影响及变化规律。

连铸板坯凝固的传热模型

依据武钢板坯连铸机的生产条件 ,建立了板坯凝固过程传热模型 ,分析了影响板坯出连铸机温度的主要因素 ,得出适当提高拉速、控制二冷喷水量和关掉二冷末端冷却水能提高铸坯温度。

板坯连铸结晶器内钢液流动数值模拟

利用商业软件PHOENICS ,建立一个三维有限差分模型 ,对板坯连铸结晶器内钢液流动进行了数值模拟 ,重点研究了浸入式水口结构尺寸和工艺参数对连铸结晶器内液面紊动能和窄面冲击压力分布的影响 ,同时还将计算结果与水模实验结果进行了比较 。

SPAH钢集装箱板连铸坯加热氧化特性

通过实验室箱式电阻炉对SPAH钢(%:0.05C、0.25Cu、0.12Ni、0.41 Cr)连铸坯试样进行900～1 250℃,20 min氧化试验,并用扫描电镜和X-射线能谱仪观察和分析了试样氧化层的组织和成分。结果表明,随加热温度增加,钢的氧化速度急剧增加,同时氧化层中的Cu富集相增加;≤1 000℃加热时,晶界氧化占主导,1 000℃以上加热,晶内氧化占主导。因此SPAH钢集装箱板连铸坯加热时,应减少高温段的加热时间,以便减少氧化烧损。

二冷配水对304不锈钢连铸板坯质量的影响

根据 30 4不锈钢凝固时的结晶特性 ,模拟计算了连铸拉速为 0 7m min时 ,不同二冷配水下铸坯温度场的变化 ,分析了二冷配水对 30 4不锈钢凝固时传热特性的影响 ,并提出提高铸坯质量的二冷配水原则。

无磁钢20Mn23AlV保护渣液渣和渣圈性能变化对连铸的影响

对高铝无磁钢20Mn23AIV(/%:0.14～0.20C、21.50～25.00Mn、1.50～2.50Al、0.04～0.10V)200 mm板坯连铸过程结晶器保护渣液渣和渣圈的化学组成、理化性能和结晶矿相进行了对比分析。保护渣原渣组成为(/%):31.91CaO、30.30SiO_2、6.58Al_2O_3、1.12MgO、3.02MnO、7.73Na20、7.10F。结果表明,连铸开浇后15 min,液渣和渣圈中的SiO_2含量分别降低至22%和18%,Al_2O_3含量分别提高至20.5%和25.5%,其碱度由原渣的1.05分别提高至1.7和2.0。此时液渣及渣圈的熔化温度和粘度大幅度增加,转折温度大幅度降低;渣圈的化学成分及理化性能的变化幅度均大于液渣。连铸开浇15 min后液渣及渣圈的成分与性能均趋于稳定。高熔点相钙铝黄长石的析出是促使渣圈形成的重要原因。

板坯连铸结晶器保护渣性能的高拉速适用性研究

试验研究了唐山不锈钢厂180～200 mm板坯连铸使用的成分(%)分别为56～58黄长石、25～27硅灰石、4～5枪晶石、10～12玻璃相和20～22黄长石、78～80玻璃相两种结晶器保护渣的理化特性、结晶相结构及渣液的化学成分、熔化温度和液渣层的厚度。结果表明,在拉速≥1.5 m/min时,为使保护渣在结晶器内保持"全程液态润滑",保护渣的熔化温度应≤1049℃,熔化速度控制在(34±2)s;最佳熔渣层厚度为10～15 mm,渣子粘度为0.19 Pa·s。

板坯连铸充型过程流场温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件F low-3d,对内外复合冷却结晶器内钢水充型过程流场温度场耦合作用下的流动和凝固状况进行数值模拟,得到了流场温度场的分布图和充填过程中自由表面的位置和形状图。分析了板坯连铸充型过程中流场温度场对钢水凝固的影响。结果表明内冷却器可改善钢水的流动,有利于钢液中的夹杂物上浮,加快结晶器内钢液的凝固。

板坯连铸中间包钢液流场的数学模拟

利用计算机数学模拟的方法,对中间包内钢液流场进行研究,以济钢一炼钢厂4#板坯连铸中间包为模型,以挡墙分别距入口处、挡坝间的距离,挡墙和挡坝高度为影响参数,对板坯连铸中间包流场进行优化设计。得出有利于生产的设计数据。

温度和变形参数对Q345C钢连铸坯热塑性的影响

用Gleeble-2000热模拟机研究了Q345C钢250 mm×1 300 mm连铸坯热履历-连铸坯冷却过程和冷坯加热过程(300～1 320℃)的温度变化,应变速度(3～3×10^(-4) s^(-1))和降温速率(1～20℃/s)对热塑性的影响。结果表明,Q345C钢从1320℃冷却到钢的第Ⅲ脆性区,冷却速度越高,钢在第Ⅲ脆性区塑性越差;在600～850℃,连铸坯冷装加热后的热塑性要好于从液态直接冷却到这个温度区间的热塑性;在钢的第Ⅲ脆性区内,钢的热塑性随变形速率增大而变好。

内冷却器-U形管对板坯连铸结晶器内钢水流动的影响

针对1 240 mm×200 mm板坯连铸提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在“结晶器内设置内冷却器-U形管”,起到提高传热效率和改善钢液流动之目的。运用流体力学分析软件,就内外复合冷却结晶器内钢水的流动状态进行了数值模拟,发现内冷却器可以使结晶器内钢水的流动状态均匀,部分起到电磁制动之功效,有利于钢液中的夹杂物上浮。

异形坯连铸充型凝固过程数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对单双水口Q215钢750 mm×450 mm×120 mm异形坯连铸结晶器内钢水充型凝固过程进行数值模拟,得到了速度场、温度场的分布图和充填过程自由表面的位置和形状图。分析了单双水口模型对速度场及凝固的影响。结果表明,双水口模型可以减轻结晶器上部回流的强度,减小冲击深度,提高传热效率,加快结晶器内钢液的凝固速度,有助于提高铸坯的质量和提高拉速。

连铸板坯行波电磁搅拌器磁感应强度的影响因素

采用三维高斯计在实验室测定了自行研制的板坯连铸用行波搅拌器的磁场变化规律。结果表明，在给定输入频率与两相对磁极间距下研制的双侧搅拌器的磁感应强度随输入电流的增加呈线性增加。为了使搅拌器中心的磁感应强度达到600×10^-4T，输入电流约为600A。在（180-220）mm×（900～1630）mm板坯连铸机单侧二冷电磁搅拌现场测试结果表明，如采用所研制的双侧直线型电磁搅拌器时，输入电流只要445～595A，中心磁场的磁感应强度即可达（450～600）×10^-4T，有效地提高了搅拌效率。