Mathematical modeling of fluid flow, heat transfer and inclusion transport in a four strand tundish

Mathematical simulation was used for trouble-shooting and optimization. By the mathematical simulation, fluid flow and beat transfer of molten-steel in a four-strand tundish of a billet caster under different conditions （bare tundish and tundish with flow control device） were analyzed, The results showed that （1） the tundish with flow control device （FCD） has an important effect on the fluid pattern and temperature distribution; （2） the unsteady, solving method was used to model the inclusion motions at different time perthds, and it showed that the FCD is advantageous to separate the nonmetallic inclusions. According to the simulation results, the main problem existing in the industry preduction was found, and some helpful rneasurements were executed. Consequently, the large nonmetallic inclusions were separated, and the content of total oxygen was reduced. The qualily of steel was greatly improved.

四流T型中间包内流体流场物理模拟的研究

以某钢厂四流连铸中间包为研究对象,通过物理模拟的方式,研究了中间包设计控流装置内的流体流动行为及特点,提出了中间包的优化控流结构,即采用方形波浪底湍流控制器,其导流孔仰角为25°、中孔直径为30mm、侧孔直径为50 mm,优化控流结构后,钢液在中间包内平均停留时间增加了16%,包内死区体积减小了38%,此控流组合更有效地改善中间包流体流动,有利于非金属夹杂物的上浮,均匀钢液温度,有利于提高钢坯的质量。

四流中间包控流装置优化物理模拟

通过中间包物理模拟的试验方法对某钢厂四流中间包进行控流装置优化,优化试验分为挡墙类型优化和挡墙结构优化。结果表明,原型方案流体流动状态很差,导流孔孔径过大易导致短路流现象的发生,死区比例也高达34.16%。优化后的最优方案中Y3死区比例降幅高达33.14%,流体平均停留时间由原型的761.2延长至900.7s,滞止时间则由32.2延长至76.7s,优化效果显著,说明最优方案可以显著地提高中间包体积利用率,并改善钢液的流动状态,有利于冶金质量的提高。

4流连铸中间包钢水流场的物理数学模拟与应用

以某钢厂4流对称360 mm×480 mm方坯连铸中间包为研究原型,采用1∶3水模型试验和数值模拟相结合的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,并得到最优的挡墙结构。结果表明,在中间包未添加控流装置时,2个水口停留时间很小,死区比例达到50.09%;采用优化后的Y型挡墙后,活塞区比例增大了14.22%,死区比例减小了32.49%,2个水口停留时间标准差较小。通过现场试验发现:中间包优化后,钢水w(T.O)降低45.61%,夹杂物总量从改造前的0.46 mg/kg降低到0.17 mg/kg。

四流中间包非正常工况下流动行为研究

通过1:3的水力学模型研究了四流中间包的两种典型控流装置在非正常工况(关闭1号水口或2号水口)的流体流动行为。通过停留时间分布(RTD)曲线以及死区活塞区比例等参数进行比较,同时考察了三个水口流动过程的相似程度,采用数值模拟进行验证。研究表明关闭1号水口比关闭2号水口死区比例更低,活塞区比例更高。在两种工况下,U型挡墙方案三个水口死区平均值比II型挡墙方案降低了24.9%和18.2%。II型挡墙的关闭水口的一侧,流体流动缓慢,而U型挡墙方案三个水口流动一致性很好,关闭水口对整体流场影响不大,U型挡墙对非正常工况适应性较II型挡墙好。

对称四流中间包结构优化

以淮钢连铸中间包为研究对象,通过建立中间包水模型,对对称四流中间包的流体流动特性进行研究。结果表明:原中间包同一侧的两流之间的流体流动特性存在很大差异,与外侧流相比,内侧流的平均停留时间小,死区体积大。四流一致性差导致中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效上浮去除,不能很好地满足高质量特钢生产的要求。加装优化后的挡墙、湍流器等中间包控流装置,四流的停留时间分布趋于一致,滞止时间、平均停留时间延长,死区体积减小。