水口结构对连铸结晶器内钢水流动的影响

采用雷诺平均(RANS)数学模拟方法,研究波浪形和山形水口底部结构对结晶器内钢水湍流现象及表面流速的影响。通过1∶1结晶器模型水模拟进行了验证,表明采用OA光纤测速仪对结晶器表面流速测量的结果和数值模拟结果吻合较好。研究表明波浪形水口可以抑制水口流出钢水的射流,改善结晶器内钢水流场,降低表面流速稳定液面,进而改善铸坯表面质量。

高水头河床式水电站进水口结构计算力学模型之商榷

高水头河床式水电站进水口坐落于下部大体积混凝土上,结构受力比较复杂。依据不同的边界条件假定,建立4种受力模型,并用三维有限元法进行了进水口结构模拟计算。结果表明:模型1计算得到的闸墩前沿最大竖向拉应力约是其他模型计算结果的10倍;不同力学模型对进水口下游挡水墙水平拉应力分布规律和量值影响较小;假定进水口与下部大体积结合部位为固端约束的悬臂梁力学模型,不宜用来计算高水头河床式水电站进水口结构应力和变形。

PKPM在进水口结构计算中的应用

本文对进水口结构进行有效简化,采用PKPM系列软件中的PMCAD模块建立模型,考虑对结构最不利的荷载组合并输入计算荷载,利用PKPM系列软件中的SATWE模块进行进水口结构的内力及配筋计算,通过计算确定结构体型及配筋情况。

230mm板坯连铸结晶器浸入式水口结构的优化

采用几何相似比1:2水模型研究了230 mm×1 250 mm板坯结晶器原浸入式水口(下孔直径78 mm,侧孔长轴80 mm,短轴66 mm)和缩小孔面积的优化水口(下孔直径65 mm,侧孔长轴75 mm,短轴60 mm)结晶器液面波动、冲击深度,流场分布和保护渣覆盖情况。结果表明,同种工况下,优化水口下液面波动更活跃,液渣层相对均匀,即减小水口侧孔面积,能提高流股出口速度,有利于保护渣熔化;钢厂生产DP600钢230 mm×1 250 mm铸坯测定结晶器内液渣层的厚度表明,当水口浸入深度130 mm,通钢量2.8 t/min时,使用原有水口时液面不太活跃,液渣层厚度差为12~13 mm,使用优化水口时,液面较活跃,液渣层厚度差为3~5 mm。

浸入式水口底部结构对结晶器液面波动的影响

在ANSYS-CFX13.0软件平台上,采用欧拉-欧拉法,针对各断面连铸结晶器采用不同类型水口的工况,在各拉速条件下分别建立模型进行数值模拟研究,并用现场生产过程的实际液面波动曲线进行了验证。通过研究发现:在1 200mm断面,使用凹型水口时结晶器液面波动较小;在1 500及1 800mm断面,使用凹型水口时结晶器液面波动较大。

白莲河抽水蓄能电站上库进（出）水口结构三维有限元分析

白莲河抽水蓄能电站上库进（出）水口结构属于典型的非杆件体系水工混凝土结构，受力情况较为复杂。为了解结构在各种组合荷载作用下．拦污栅框架、渐变段及闸门塔体内力和变形的分布规律，保证进水口的结构的运行安全，有必要对塔体结构和拦污栅排架进行数值计算，为结构与配筋设计提供更准确的设计依据。

连铸结晶器内水口结构对卷渣行为影响的物理模拟

基于相似理论建立了一套1∶3的水模型试验系统,研究了吹氩连铸结晶器内不同浸入式水口结构对卷渣行为的影响,同时考察了不同水口结构下液面波动和氩气泡分布的变化规律。结果表明:结晶器内发生的卷渣方式主要有气泡冲击卷渣、剪切卷渣和乳化抽吸卷渣。采用凹底水口时易发生气泡冲击卷渣和乳化抽吸卷渣,采用凸底水口时易发生剪切卷渣和气泡冲击卷渣;采用凹底、矩形、20°倾角水口时卷渣次数最小,为4次/min;凸底水口液面波动更剧烈,矩形水口不利于降低液面波动;20°倾角凸底水口时结晶器宽度1/4位置最大波高能达到2.5 mm;大倾角水口气泡分布更加分散,冲击深度更大,凸底水口氩气泡随钢液运动距离更远。

新型分层取水结构的研究与应用

为了满足灌溉水温、供水水质以及水库下游水生态发展的要求,目前一些大中型水利工程中逐步要求采取分层取水措施。通过对常用分层取水口结构优缺点的比较,设计了一种新型的分层取水口结构,具有结构简洁、控制设备简单、操作简便、工程造价低等特点。该新型分层取水结构以叠梁门分层取水口水工结构为基础进行体型优化,结合浮式取水口和机控斜卧式闸门控制设备特点创新设计出新型闸门——以半圆形连体闸门和串联闸门作为控制设备。经模型试验验证了应用该新型取水口的可行性,并在重庆玉滩水库重建工程中得以实际应用,取得了良好的经济和社会效益。目前,该新型分层取水结构能够在中型水利工程中的任意水位条件下取表温层水,下一步需要重点研究该取水结构在大型水利工程中的合理利用。

250mm×1800mm板坯连铸结晶器浸入式水口优化的物理模拟

采用1:2水模型研究了水口结构(S1-侧孔倾角矩形,总面积6 868 mm^2,倾角-25°;S2-跑道型,总面积8 468 mm^2,倾角-15°;S3-椭圆形,总面积8 011 mm^2,倾角-15°),拉速0.85~1.05 m/min和浸入深度55~75mm对结晶器内液面波动、流场分布及保护渣覆盖情况的影响、结果表明,液面波动量随侧孔面积和倾角减小而增大,当侧孔面积减小5.4%时,波动量增加约为32.4%:波动量随拉速的增加、浸入深度的减小而增加;冲击深度随侧孔面积、侧孔倾角及拉速的增加而增加、现有水口S2下液面波动过小,不利于保护渣的熔化与均匀传热;现有水口S1下的冲击深度过大,小利于夹杂物的去除。优化水口S3下的液面波动及冲击深度均更加合理,保护渣更加活跃,有利于保护渣熔化和去除夹杂物、

IF钢生产工艺优化

介绍了IF钢炼钢系统的装备,针对IF钢生产过程中转炉终点温度和终点活度氧偏高、钢液洁净度波动大、产品质量稳定性差等进行了工艺优化。通过研究转炉促进碳氧反应平衡的措施,优化了RH脱氧工艺和夹杂物控制工艺;分析了连铸水口结构对结晶器液面波动的影响,并提出按铸坯断面选用不同型号的水口。优化后,在转炉终点温度和终点氧含量相对较低的条件下,实现了IF钢的高效稳定生产,提高了冷轧板表面质量。

不同类型滴头在黄河水滴灌条件下的堵塞特征研究

【目的】探明黄河水滴灌条件下滴头类型和结构对滴头堵塞特性的影响,为引黄灌区滴灌系统滴头选型提供科学依据。【方法】选用不同进水口结构(有凸台、无凸台)和不同类型(非补偿片式、非补偿圆柱式和补偿圆柱式)的6种迷宫流道滴头进行短周期间歇性灌水试验,对比分析6种滴头的流量变化规律和堵塞状况。【结果】滴头类型和进水口结构对滴头堵塞具有显著影响,不同类型滴头在灌溉过程中的相对流量均发生了不同程度下降,其中无凸台结构的补偿圆柱式滴头E4流量下降速率最快,堵塞程度最严重,有凸台结构的非补偿圆柱式滴头E6流量下降速率最慢,滴头堵塞程度最轻;滴头进水口凸台结构可有效减缓泥沙颗粒在流道入口处的沉积,减小滴头流量下降速率,降低滴头堵塞率;与无凸台结构滴头中抗堵塞性最优的E5滴头相比,有凸台结构的E6滴头相对流量提升了14.81%,滴头堵塞率降低了46.63%。【结论】黄河水滴灌时选择具有进水凸台结构的非补偿圆柱式滴头可有效提高滴灌系统的使用寿命。

FTSC结晶器内钢渣两相运动行为的数值模拟

利用VOF方法建立两相湍流瞬态流动模型对FTSC结晶器内钢-渣界面运动和钢液流场分布进行了数值模拟计算,考察了水口结构、拉速对钢液流动及钢渣界面运动行为的影响作用。计算结果表明:采用不同结构的4孔水口进行浇注时,在结晶器内宽面方向一侧形成数量不等、位置不同的回流区;结晶器内的钢渣界面形状及出现液面裸露的位置由于水口结构的不同均有所差异。

连铸结晶器内钢液流场的水模型研究

采用1:1水模型研究了260 mm×300 mm坯连铸结晶器中钢液在拉速0.5～0.8 m/min、浸入深度90～120 mm和5种水口结构时的流场。试验结果表明,合理的水口结构有利于降低冲击深度,现有的直筒型水口过大,优化后的水口可使冲击深度降低30%～40%;随拉速增大,冲击深度增加,而浸入深度对冲击深度影响不大。

浸入式水口对板坯结晶器卷入渣滴影响的物理模拟

结晶器卷渣是导致连铸坯表面产生缺陷的主要原因。结晶器内钢液的流动状态与卷渣的发生及卷入渣滴的运动行为有着密切联系,而结晶器浸入式水口的结构对钢液流动有直接影响。因此,研究浸入式水口对结晶器内流体流动及卷渣现象的影响有着重要意义。通过建立相似比为1∶2的板坯结晶器水模型,系统研究了浸入式水口内径、出口角度、水口底部形状和浸入深度等对结晶器卷渣的影响。采用高速摄像机和PIV测速仪对结晶器内弯月面卷渣行为及流场分布进行了测量,同时通过图像后处理软件对数据进行了可视化分析,确定了不同工况条件下发生卷渣的临界拉速,定量统计了不同水口参数和不同吹气流量下卷入渣滴直径的变化。结果表明,卷入渣滴的运动轨迹与结晶器内流场流态存在关联。在一定范围内,采取增加水口内径、增大水口出口角度、增大水口浸入深度、采用凹底型水口等措施可降低结晶器卷渣概率,并且减小卷入渣滴直径,缩短渣滴重新上浮至渣层的时间。本研究可为优化连铸工艺参数提供技术指导。

浸入式水口及其对板坯连铸结晶器流动行为的影响

板坯连铸是各种板带材生产的初级成形工序,铸坯质量与结晶器冶金效果密切相关,其中浸入式水口的作用至关重要。针对连铸生产技术现状与发展要求,在回顾板坯连铸浸入式水口发展历程的基础上,总结并讨论了至今对浸入式水口结构、工艺参数及其材质与结晶器冶金行为关系的认识。综合表明,浸入式水口直接影响着钢水注入结晶器后的流动、传热与凝固行为,进而影响结晶器冶金性能与连铸过程铸坯质量的控制效果,但至今尚缺乏定量的水口设计参数准则。鉴于实际生产中各类钢种可浇性、铸坯断面与拉速的差异性,从铸机生产组织和电磁控流角度出发,探讨了单一水口在多断面、多工况下实现理想浇铸的可能性。

低碳铝镇静钢热轧板表面夹渣的原因分析与控制

通过低碳铝镇静钢热轧板表面夹渣的调查,分析了经LF精炼、中薄板坯连铸生产的低碳铝镇静钢热轧板表面夹渣形成原因。通过炼钢和LF精炼生产工艺优化,降低钢中T.O含量;通过提高连铸中包耐材品质、减少二次氧化、稳定钙处理效果;通过浸入式水口结构改进和保护渣性能的优化,解决了稳态浇铸时结晶器卷渣及其导致的热轧板表面夹渣问题。

药芯焊丝钢拉拔断丝机理及控制

针对某钢厂铝镇静药芯焊丝钢拉拔频繁断丝问题,分析了断口形貌与成分,并结合生产工艺提出了断丝机理与控制措施。断口电镜分析发现:断口形貌发生扭曲分层,能谱分析表明导致分层的物质为保护渣。对比焊丝钢断丝炉次与正常炉次工艺参数发现断丝炉次液面波动小于±3 mm的比例为73%~87%,明显低于正常炉次。焊丝钢拉拔断丝机理为:由于吹氩量过大和水口结构不合理导致液面波动过大,引起结晶器保护渣卷入被凝固坯壳捕获,残留在铸坯并延续到冷轧卷。拉拔过程中钢材发生畸变分层,当拉拔力超过其能承受最大拉应力时发生断裂。从防止卷渣角度提出了控制连铸吹氩量、改变浸入式水口底部结构等措施,实施改进措施后拉拔断丝率从8.7%降至0.5%。

连铸结晶器内钢液流场的水模型试验

采用物理模拟的方法研究连铸结晶器中钢液在不同拉速、浸入深度和水口结构情形下的流动情况。通过流场显示技术分析现有水口的问题,设计了四种水口结构,并且进行了对照试验。试验结果证明:合理的水口结构可以很好的减低冲击深度,随着拉速的增大,冲击深度增加,而浸入深度对冲击深度的影响不大。