不同因素对浸入式水口预热温度场的影响

运用大型有限元分析软件ANSYS的FLO TRANCFD模块对浸入式水口在抽风式预热烘烤方式下的瞬态传热过程及影响水口预热温度场的各种因素进行了研究 ,得到了该烘烤方式下水口预热后的温度场分布和水口的升温曲线。研究结果表明 :影响水口预热温度的最主要因素是抽风流量和烘烤箱的几何尺寸 ;适当提高抽风流量、减小烘烤箱的几何尺寸可以大大提高水口颈部的预热温度 。

浸入式水口预热温度场的数值模拟

运用流体分析软件CFX对抽风热空气式预热烘烤方式进行了瞬态数值模拟,求解后得出了两种装置下浸入式水口预热后的温度场云图以及水口的温度变化曲线,并对两种装置预热后水口的温度场进行了比较和分析。小型装置的热空气流量增加0.16 kg/s时,水口颈部内外壁的温度可上升到802℃和831℃,最低温度为753℃,最高温度为996℃,比原有装置的水口温度提高了85℃。结果表明,缩小烘烤箱的尺寸,加大热空气的流量,可以有效地提高水口的预热温度,改善水口颈部的温度梯度。

浸入式水口燃烧式烘烤预热温度场研究

浸入式水口在浇钢以前必须进行充分预热 ,利用燃烧的煤气烘烤水口是常用的预热烘烤方式。本工作运用有限元技术对浸入式水口燃烧式烘烤预热的瞬态传热过程进行了研究 ,得到了水口烘烤预热后的温度场分布和水口的升温曲线。研究结果表明 ,在燃烧式预热烘烤方式下 ,水口沿轴线方向的温度变化梯度较大 ,水口颈部预热后的温度较低 ,是导致水口颈部频繁断裂和较易出现竹节样裂纹的主要原因。欲提高水口颈部的预热温度 。

浸入式水口底部结构对板坯结晶器内钢液流场和温度场的影响

用PHOENICS软件计算了板坯结晶器内流体的三维流场和温度场。比较和分析了浸入式水口底部结构对结晶器内流场和温度场的影响,为优化浸入式水口结构参数提供参考。

利用气体喷射引流技术强化浸入式水口的预热效果

为了提高现有抽风式预热烘烤方式下浸入式水口的预热效果 ,利用气体喷射引流原理 ,在靠近烘烤箱的抽风机吸气管道上增设一压缩空气管 ,构成简单喷射器 ,通过压缩空气的喷射引流来增加抽风流量 ,强化升温效果。研究表明 ,采用压缩空气引流后 ,可使抽风式烘烤装置的抽风流量由原来的 0 .2m3·s- 1提高到 0 .36m3·s- 1,水口的预热升温曲线更趋合理。采用压缩空气引流强化抽风预热烘烤 90min时 ,水口颈部外壁的温度提高 1 4 .8% ,比现有结构提高约 1 0 0℃ 。

塞棒和浸入式水口在预热期间的性能

介绍了浇铸前对塞棒和浸入式水口进行预热试验以及获得的试验结果。这两种制品的预热是影响耐火制品使用寿命的主要因素,而且会将塞棒和浸入式水口的热震降至最低,从而提高耐火材料的寿命。

抽风式预热过程浸入式水口升温特性研究

以宝钢的利用喷射引流技术预热浸入式水口为原型,建立抽取烘烤中间包余热的抽风式预热装置数学模型.运用有限体积法对水口预热过程进行流固耦合计算,研究水口预热温度在不同预热时间和进出口压差条件下的变化情况,分析水口预热质量与压差之间的关系.结果表明:水口颈部升温曲线在前30 min接近线性变化,随着预热的进行温升率逐渐降低;进出口压差对浸入式水口预热质量影响显著,压差越大,水口关键点预热温度越高,水口轴向温度梯度越小,温度分布更合理.

双辊铸轧过程中水口对熔池内温度场和流场的影响

双辊铸轧过程中,熔池内金属的流动状态及温度分布直接影响着铸轧过程的稳定性及铸带产品的质量.对双辊铸轧不锈钢过程进行了流热耦合三维有限元分析,主要对浸入式水口出口角度及水口浸入深度对熔池内流场和温度场的影响规律进行研究.研究发现,当水口出口角度大于15°时,熔池内出现双漩涡现象,双漩涡的存在不但改变了熔池内金属流动和溶质分布规律,而且对熔池内的温度场产生影响,使熔池表面温度差异减小,有利于提高铸带表面质量.水口浸入深度增加,熔池表面温度降低;浸入深度过浅,熔池表面温度差异增大,对带钢的表面质量不利,模拟研究结果为合理的水口设计提供了理论依据.

宽规格板坯连铸结晶器浸入式水口的数值模拟

利用Fluent计算软件建立三维数学模型对马钢板坯连铸结晶器内钢液的流场和温度场进行数值模拟研究,并进行正交试验,分析了水口浸入深度(150～190 mm)、水口侧孔倾角(-10°～-16°)、水口侧孔与中孔的截面积比值(2,2～3.2)对拉速0.9 m/s,230 mm×1800 mm结晶器内钢液流动的影响。研究结果表明,水口浸入深度和倾角对结晶器液面波动F数和凝固坯壳厚度的影响较为显著。对于浇铸断面230 mm×1800 mm的结晶器浸入式水口的最佳工艺参数为:浸入深度170 mm、水口侧孔倾角13°、侧孔出口与中孔面积比2.7。

200mm×200mm方坯连铸用新型浸入式水口的数值模拟

为了减轻水口侧孔射流对凝固坯壳的冲刷,便于侧孔水口在较小断面的方坯连铸上使用,提出扇形侧孔的水口设计理念。利用结晶器内钢水流动、传热的三维数学模型,分析比较了直筒形水口、矩形侧孔水口和扇形侧孔水口条件下200 mm×200 mm的方坯结晶器内的流场及温度场特征。研究结果表明,侧孔水口能降低射流冲击深度,促进夹杂物上浮,并提高弯月面温度和活跃程度,有利于化渣;扇形侧孔射流较分散,对凝固坯壳的冲刷作用显著减弱。

水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场的影响研究

以连铸GCr15钢二冷区钢液凝固过程为研究对象,基于有限体积法建立铸坯流场和温度场三维模型,分析不同水口结构对连铸GCr15钢二冷区温度场分布规律的影响。结果表明,与直通水口对比,旋转水口能增强结晶器内旋涡流动,二冷区出口凝固率较大。增加侧出口数目,铸坯温度降低速率加快。但钢液结晶会释放大量潜热,坯壳增长速度没有温度下降速度快。

薄板坯连铸用平头浸入式水口的研究开发

通过研究薄板坯连铸机大通钢量条件下结晶器内钢水的流动特性,分析了浸入式水口出口射流对熔池温度分布、结晶器内液面波动等的影响。唐钢研发的一种薄板坯连铸机用平头浸入式水口,优化了浸入式水口钢液出钢孔端面的形状结构和在结晶器内的浸入深度,使高温钢水覆盖了整个结晶器表面,有利于保护渣的融化,解决了薄板坯连铸机拉速提高对结晶器流场、铸坯质量等方面的影响。

微波烧结浸入式水口导流装置过程的数值模拟

根据微波烧结的特点、传热学原理和有限元求解方法,建立了浸入式水口导流装置三维温度场的数学模型。给出了导流装置的边界条件和初始条件,使用ANSYS软件,得出了浸入式水口导流装置的X方向温度梯度分布云图,以及导流装置上任意选定点的温度-时间曲线分布。结果表明,微波烧结法时间短,而且所形成的温度梯度小,能够节省能源,为浸入式水口的发展提供有效的参考,也为高效连铸生产提供依据。

从烘烤后水口温度场分布分析水口断裂的原因

针对中间包浸入式水口非正常断裂的事故,结合唐钢1 810连铸生产线烘烤器的改造,进行中间包浸入式水口温度场分布的研究.从而选择适合的水口烘烤设备并进行再次改造,做到能快速、均匀、稳定的烘烤中间包和浸入式水口,以减少或杜绝因耐材损坏引起的生产事故.

475 mm特厚板坯连铸结晶器浸入式水口优化数值模拟研究

特厚板坯连铸技术主要应用于特种装备制造领域,市场需求量较大。浸入式水口的结构是决定结晶器中流场流动行为的关键因素。本研究通过建立三维数值模型,研究浸入式水口侧孔倾角对475 mm特厚板坯结晶器内流场流动行为、温度场和凝固坯壳分布的影响。结果表明,水口侧孔倾角对钢液流动行为影响显著:当侧孔倾角由-20°调整至-10°时,射流冲击深度由660 mm减小至545 mm,结晶器自由液面平均温度升高4 K;此外,侧孔倾角的减小使凝固坯壳尤其是窄面坯壳厚度增加6 mm。综合考虑,当水口侧孔倾角为-10°时,结晶器性能最佳,此时的液面流动较活跃,结晶器保护渣和液面之间的传热性良好,出口处的壳体厚度均匀,足以满足生产需要,可有效避免漏钢现象发生。

不同预热方式下浸入式水口的温度场

运用ANSYS的CFD对浸入式水口两种预热烘烤方式下的瞬态传热过程进行了研究,得到了水口烘烤预热后的温度场分布和水口的升温曲线。研究结果表明,在燃烧式预热烘烤方式下,水口沿轴线方向的温度变化梯度较大,水口颈部预热后的温度较低,是导致水口颈部频繁断裂和较易出现竹节样裂纹的主要原因。而在抽风式预热烘烤方式下,水口的预热温度场分布更合理,水口颈部预热后的温度得到了大幅提高,是一种更为合理的水口预热烘烤方式。

宽板坯结晶器流场和温度场数值模拟优化分析

以某钢厂宽板坯连铸结晶器为研究对象,通过FLUENT商业软件模拟结晶器内温度和速度场分布,证明原有水口存在上循环弱,热交换慢,保护渣熔化不均匀等缺点是铸坯出现表面纵裂纹的主要原因。针对原水口的缺点,设计出满足现场生产工艺条件的水口形状为扁形、侧孔倾角-15°、底部形状为凸底的新结晶器浸入式水口,并运用数值模拟手段对新水口形成的钢液流动形式进行了分析。结果表明,新水口各项参数均明显优于原有水口,现场实验证明新水口使用效果良好。

矩形坯连铸结晶器流场和温度场的数值模拟

利用Fluent流体力学软件研究了四孔浸入式水口的浸入深度对结晶器内钢水流场和温度场的影响,且探讨了其合适的铸坯拉速。结果表明,随着水口浸入深度的增加,射流的冲击深度逐渐增加,结晶器内自由液面水平速度减小,液面波动有降低的趋势,且当水口浸入深度大于100 mm时液面趋于平稳;随着浸入深度的增加,结晶器液面温度降低,高温区下移,合适的水口浸入深度为100~120 mm;随着拉速的提高,其冲击深度逐渐增加但变化十分缓慢,液面波动明显增强,合理的拉速范围为0.9~1.1 m/min。

板坯结晶器流场和温度场的数值模拟

结合某钢厂待用的浸入式水口实际情况，用FLUENT软件模拟了板坯结晶器内流体的三维流场和温度场，并着重分析了的流场和温度场分布情况。模拟结果表明，该水口不适合浇注220mm×（1350-2300）mm断面。