异型坯连铸结晶器内流场

经过数模和水模研究得到：影响异型坯结晶器内流场，结晶器腹板处上、下回流区的大小及结晶器液面波动的因素有：水口开孔的夹角、水口的出口倾角、铸坯拉速及水口浸入深度．在工作拉速时，采用120°夹角、出口倾角为9°、浸入深度为75mm（换算到原型为150mm）的水口，结晶器内的流体的流动状态较为合理．

异型坯结晶器流场的数值模拟

利用CFX4计算流体软件对异型坯结晶器内流场进行了数值计算,初步揭示了钢水在异型坯结晶器复杂形状熔池内的流动规律。经过数学模型计算发现:对异型坯结晶器流场影响较大的因素是水口开孔夹角,而水口开孔倾角的影响较小。在异型坯结晶器内,夹角为120°的浸入水口所对应的流场比夹角为100°的合理。

水口倾孔倾角对异型坯结晶器流场和液面波动的影响

基于湍流与多相流模型的耦合,分析了三侧孔水口的侧孔倾角对异型坯结晶器内流场和自由液面波动的影响.结果表明,采用侧开孔型水口时,随着水口侧孔向上倾角的增大,冲击点位置向上移动,结晶器内表面流速和液面波高相应增大;水口倾角由-3°增加到15°时,结晶器z方向表面流速由0.18m/s增加到0.24m/s,x方向由0.10m/s增加到0.21m/s;水口倾角由-3°增加到15°时,结晶器z方向波高差由3.6mm增加到5.3mm,x方向由3.3mm增加到6.9mm.

异形坯结晶器的物理模型

针对马钢异型坯结晶器特点,在不同水口参数和工艺条件下,建立了相应的物理模型。对结晶器内流场分布及液位波动进行研究,提出了优化工艺参数,为实际生产提供了依据。

异形坯结晶器三维流场模型的研究

依照湍动能理论及异形坯连铸的特点 ,建立了异形坯结晶器三维流场数学模型 ,运用该模型可分析不同水口参数及不同工艺参数条件下的流场分布 ,从而对连铸过程进行离线分析 ,确定最佳参数 。

异型坯结晶器内钢水流动和凝固过程的耦合数值模拟

基于传热与流动的耦合模型，分析研究了水口形状对异型坯结晶器出口坯壳厚度的影响。结果表明：采用直通型水口时，结晶器高度方向450～550mm时钢液冲刷严重，使得凝固的坯壳发生重熔现象，从而导致此处结晶器出口坯壳较薄；采用侧开孔型水口时，在结晶器上部，尤其在结晶器高度方向200mm以上，由于钢液的冲刷，腹板中心和翼缘角部没有形成一定厚度的坯壳，而在300mm左右坯壳逐渐形成并和已凝固坯壳连接到一起，随着结晶器高度的增加，结晶器内形成的坯壳厚度也逐渐增厚，在结晶器出口坯壳的厚度也较均匀。

水口浸入深度对H型坯连铸结晶器内钢液流动特性的影响

以H型坯连铸结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度对结晶器内钢液流动特性的影响,结果表明,随着水口浸入深度的增加钢液流股冲击深度明显增大,涡心深度有变深趋势,结晶器自由液面波动减小,钢水对结晶器内凝固坯壳的冲刷有增大趋势,各粒径夹杂物去除率显著降低。该模拟条件下20μm^100μm夹杂物上浮去除率约在4%~10%之间。

莱钢异型坯单点非平衡浇铸的数值模拟

采用FLUENT软件对莱钢超薄大断面异型坯直通型水口单点非平衡浇铸的流动、传热和凝固进行了耦合数值模拟,讨论了水口浸入深度、拉速和过热度等工艺参数对流场、温度场和凝固坯壳的影响。结果表明,水口浸入深度的影响较小,而拉速和过热度对浇铸侧窄面注流冲击、温度变化和凝固坯壳生长的影响较大。耦合数值模拟为实际生产工艺参数的制定提供了依据。