连铸中间包多孔挡墙设置优化的数学物理模拟

采用水力学数学模拟的方法,研究了不同方案多孔挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响.水力学模拟依据相似原理,用刺激-响应实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到不同方案多孔挡墙对中间包流体流动的影响,从而确定新挡墙的设计方案.用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性.研究结果表明,使用合适的多孔挡墙,可以延长水口响应时间及平均停留时间,活塞流体积分数提高27.5%,死区体积分数降低29.9%,中间包内流体流动特性得到明显改善.

连铸中间包钢液流场的数模研究

以国内某钢厂连铸中间包为原型,通过数模研究表明:中间包内钢水入口区与本体之间设置合适的控流装置,可以抑制入口区强烈的湍流、减弱中包本体液面扰动。多孔高挡墙可以改善钢水流态、提高中包冶金效果。

连铸中间包不同控流装置使用效果比较的模拟研究

采用水力学数学模拟的方法,研究了3号多孔挡墙和U挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响。水力学模拟依据相似原理,用"刺激—响应"实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到两种挡墙对中间包流体流动的影响。然后用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性。研究结果表明:3号多孔挡墙可以延长1号、2号水口响应时间及平均停留时间,缩短了3号水口响应时间及平均停留时间,控制各流流动趋于一致。中间包内流体流动特性得到明显改善。使用U挡墙后,钢液的平均停留时间Ta有了大幅增加,但各水口的初次响应时间差距较大,各流的流动特征一致性较差。因而,3号多孔挡墙控流效果优于U挡墙。

三流中间包钢液流动行为的数学物理模拟

通过数学物理模拟方法研究了三流中间包在不同控流装置下的流体流动特性,并采用平均停留时间作为特征参数对多流中间包流体流动性进行评价。数值模拟结果表明:设置多孔挡墙后,中间包流体流动特征为流体通过多次循环流动到达导向孔,而后通过多次循环流动到达中间包出口。水模型实验表明:设置多孔挡墙后,三流的平均停留时间的平均值由305 s增加到573 s,增加了87.9%;而三流的平均停留时间的最大差异则由15.1%下降到11.3%。

三流中间包中控流装置的冶金行为

中间包是连铸机中一个重要的冶金反应器,中间包内钢液流动行为直接影响着连铸坯的质量。因此,十分有必要利用水力学模型研究湍流控制器和多孔挡墙对三流中间包内流体流动的影响。研究结果表明,湍流控制器有助于提高活塞区体积分率,但是增大了死区体积分率;湍流控制器和多孔挡墙可以提高活塞区体积分率,同时减小死区体积分率;中间包内不安装控流装置或仅安装湍流控制器,中间包RTD曲线形状为细长型;而在中间包内安装湍流控制器和多孔挡墙后,中间包RTD曲线形状为矮胖型。

连铸中间包控流装置优化研究与实践

通过水力学模拟试验,研究了昆钢7号方坯铸机中间包采用多孔挡墙时的钢水流动特征。研究结果表明:中包采用多孔挡墙时,各流流动特征趋于一致,流体初次响应时间、平均停留时间增大,死区体积减小,中包冶金效果得到明显改善,3号多孔挡墙为最佳方案。试验结果应用于生产后,铸坯质量得到明显改善,TS800U铸坯非金属夹杂物出现率由52%降至3.5%。