采用气幕挡墙感应加热中间包的模拟研究

为了研究气幕挡墙对感应加热中间包内传输行为的影响,根据实际单流双通道感应加热中间包数据,通过数值模拟的方法,建立三维非稳态数学模型研究了气幕挡墙对感应加热中间包内流动、传热及夹杂物传输行为的影响规律。结果表明,气幕挡墙能够使感应加热中间包浇注区内流场分布更合理,钢液成分更均匀,更有利于夹杂物的上浮去除;浇注区内钢液的温度场分布更均匀,温差不超过1 K,温度较低区域进一步缩小;使用气幕挡墙后夹杂物的去除率较使用前明显提高,去除率提高约41%。

蝶式感应加热中间包流场与升温特性

针对传统连铸设备中间包钢液入口与浇注口距离近无法安装感应加热装置的问题,设计出一种新型蝶式感应加热中间包,并建立三维非稳态磁-热-流耦合数学模型研究电磁场对蝶式中间包内流场和温度场的影响,得到感应加热功率与升温特性间的关系.结果表明,感应电流在中间包中形成闭合回路且主要集中在通道处.偏心电磁力使得钢液在通道内产生旋流并伴有较大切向速度,流出通道的钢液向浇注室上方运动.中间包过流量为2 t/min时,无感应加热情况下出口温降为7 K,而有感应加热情况下,当加热功率由600 kW增至1000 kW,出口温升由8 K增至27 K.

变径通道在八字型感应加热中间包中的应用

以国内某钢厂6流八字型通道式感应加热中间包为研究对象,为了改善原型中间包的流场特性、降低温降、均匀各出水口温度,提出使用变径通道的方案并利用水模拟、数值模拟的方法对八字型感应加热中间包的流场及温度场进行研究,以此得到变径通道对中间包流场、温度场的优化效果。研究结果表明:原型中间包内流场分布不合理且温度差异明显,流往中间包中部的流股较少,中间包中部存在较大的低温区,各出水口温度分别为1768、1765.54、1753.23 K;使用变径通道后,可以有效地改善流场的分布,增加了流向中间包中部的流股,提高了温度的均匀性,各出水口温差控制在3 K以内,温度分别为1761.77、1760.46、1763.08 K。

4流大方坯45 t中间包流场的物理模拟和冶金效果

通过几何相似比1:3的水模型对钢厂4流410mm×530mm大方坯连铸机的不同结构的40～50t中间包进行流场、温度场以及流动特征的研究,并得出最佳控流装置。研究结果表明,为满足4流大方坯中间包对流场的要求,有通道式感应加热装置的中间包与无通道式感应加热装置的中间包优化出的最佳控流装置不同。对于无通道式感应加热装置的中间包,采用最佳方案(湍流控制器+带导流孔的"V"型挡渣墙+挡坝组合的控流方式),延长了近流水口响应时间及平均停留时间,各水口钢液的流动模式趋于一致,中间包内钢液的流动特征得到明显改善。生产40Cr钢实践表明,可连浇8炉,各水口最大温差为4℃,中间包钢液中T[O]约为10×10^(-6)。