苏振江[1]2004年在《六流大方坯连铸中间包和结晶器内钢液行为研究》文中进行了进一步梳理随着连铸技术的发展和优化,对铸坯的质量要求越来越高,而影响连铸坯及材的质量因素之一就是非金属夹杂物。研究表明,连铸中的大型夹杂物主要来源于中间包,因此,避免夹杂物随钢流进入结晶器最终被去除则显得尤为必要。同时,结晶器是连铸机的心脏,许多高效核心技术都围绕结晶器和结晶器相关设备展开,因此,深入了解和控制中间包和结晶器内的钢液流动行为则是保证高效连铸工艺顺行、提高铸坯质量的关键,从而,人们十分重视注流在中间包和结晶器内的流动特征,最普遍的研究方法为物理模拟和数值模拟。本文将采用数理模拟的研究方法,依据攀钢六流大方坯连铸中间包和结晶器工艺参数:断面280×380mm2、280×325 mm2;拉速0.6～1.1m/min。研究不同的控流装置对中间包和不同浸入式水口及电磁搅拌对结晶器内钢液行为的影响。由于攀钢六流大方坯中间包体积大,流间距长,因此不能忽略自然对流对钢液流动的影响。实验采用非等温条件分别对无控流装置和有控流装置下中间包内钢液的流动模式、温度模式、夹杂物模式以及流场等方面进行研究,初步提出了广义“F”曲线的概念;采用在中间包内多测点测试的方法,对中间包内的温度场进行研究;对比了等温和非等温情况下,钢液在中间包内的行为,证明了在非等温情况下,中间包加控流装置的必要性。通过对上述系列实验分析并结合数值模拟结果,发现“V”墙+坝的4#方案较好的符合各项实验指标。通过对所设计的系列水口进行实验,对各水口所测的液面波动、冲击压力、冲击深度,保护渣覆盖结果进行分析;并应用FLUENT软件对设计水口进行数值模拟。发现直通型水口6#和四孔向上水口11#较好地的满足连铸工艺要求。由于结晶器采用电磁搅拌技术可以明显的改善铸坯的凝固组织,抑制柱状晶的发展、促进成分均匀、夹杂物细化分布均匀、改善铸坯的铸态质量,从而使中心疏松、中心偏析、中心缩孔等缺陷减少。为此,本文还初步探讨了在加电磁搅拌的情况下,在不同的水口类型下,结晶器内的流场和温度场的分布情况。在上述实验的基础上,最终提出适合于攀钢6流大方坯中间包控流装置和结晶器浸入式水口,为工业性试验和应用打下基础。
陈远清[2]2006年在《攀钢四流大方坯连铸中间包和结晶器的数理模拟研究》文中指出随着高效连铸的发展，中间包和结晶器的冶金作用越来越明显。深入了解并控制中间包和结晶器内的钢液行为是高效连铸工艺顺行、提高铸坯质量的关键。 本文以攀钢四流大方坯(断面尺寸：360×450mm~2，拉速范围：0.6～1.0m.min~(-1))连铸中间包和结晶器为研究对象，根据相似原理建立了1：4中间包物理模型和0.6：1结晶器物理模型。通过水力学物理模拟和采用商业软件Fluent进行数学模拟，主要研究了无控流装置、“V墙+坝”和“湍流控制器+坝”叁种方案的中间包钢水行为，包括流动特性(停留时间分布、速度场分布、流场显示等)、温度特性和夹杂物行为等；研究了结晶器在使用直通型和多孔(双侧孔和四孔)水口时的钢水行为，包括流动特性(速度场分布、液面波动、冲击压力、冲击深度等)、温度场分布、液面保护渣状态等。另外，本文还对结晶器水口吹气进行了模拟研究，对优化结果的使用效果进行了现场调研分析。 中间包的研究结果表明：无控流装置时，中间包有明显短路流，死区大，流场和温度分布不均匀，夹杂物去除效果不好；“V墙+坝”1~#方案能明显延长钢水的平均停留时间，减小死区，增加活塞流区，使夹杂物易于上浮，流场和温度场分布较均匀；“湍流控制器+坝”方案不能有效改善中间包内的钢水行为；示踪剂的自由扩散对停留时间的测试结果会造成较大偏差。通过实验还得出了中间包内钢水的起漩高度并确定了换包液位。 结晶器的研究结果表明：直通型水口Z2~#，双侧孔水口2~#，四孔水口S2~#都能满足连铸生产要求，双侧孔水口2~#和四孔水口S2~#的综合性能要好一些，建议用来生产对质量要求比较高的钢种，对于一般钢种，可以使用直通型水口Z2~#浇注：使用多孔(双侧孔、四孔)水口可以向结晶器内供应涡流钢液，起到类似于结晶器电磁搅拌的作用。通过实验还得出了各水口的插入深度、各拉速下的吹气量范围等操作条件。 现场调研发现，使用中间包控流方案“V墙+坝”1~#和双侧孔水口2~#连铸50~#钢，连浇12炉，挡墙和坝基本无破损，孔型保持完好；中间包不同流之间平均温差小于5℃，温度分布均匀；结晶器液面稳定，液渣层厚度较均匀；结晶器各侧面热流密度相差不大，冷却均匀。
彭小辉[3]2012年在《燕钢连铸中间包及结晶器内钢液流场的数理模拟研究》文中提出为了保证连铸过程顺行，提高连铸坯质量，必须深入研究中间包与结晶器内的钢液流动。研究中间包与结晶器内钢液流动的常用方法有物理模拟与数值模拟。本文将两种方法相结合，根据燕钢方坯/圆坯连铸中间包与结晶器的工艺参数，研究了不同控流装置对中间包流体流动的影响，不同浸入式水口及工艺对结晶器内钢液流动行为的影响。本文中中间包控流装置采用开孔挡墙和矮墙，结晶器浸入式水口采用直通式水口、双侧孔及四侧孔水口，结晶器断面分别为350mm×500mm、230mm×350mm、Φ350mm和Φ400mm。本文采用物理模拟和数值模拟的方法分析了安装不同控流装置时中间包内钢液的流场、流动模式、温度分布以及夹杂物的上浮。将两种模拟结果综合分析，得出：中间包设置开孔挡墙与矮墙后，改善了内部流场，死区体积大幅降低，增加了钢液在中间包内的停留时间，增强了中间包各流流动特性的一致性，有助于稳定各流的工艺；中间包采用矮墙为控流装置时，夹杂物的上浮去除效果比开孔挡墙好，而且对粒径在50μm及其以下的夹杂物的上浮去除效果尤其明显。通过优化分析，认为a10方案的矮墙可以作为优化的控流装置。本文采用物理模拟和数值模拟的方法对叁种类型的水口进行了设计和优化，分析了水口类型、水口插入深度、拉速及叁种因素对结晶器内流体流动的影响，认为#1直通式水口、#5双侧孔水口和#9四侧孔水口可以较好地满足实验的指标。由于还通过浸入式水口对结晶器进行了吹气，所以本文还分析了吹气对结晶器内流场和液面波动的影响。本文最后确定了各个水口在不同断面和不同拉速条件下的插入深度和吹气量。
杨雪萍[4]2016年在《板坯连铸中间包控流装置结构优化及结晶器吹氩数值模拟》文中研究说明某厂自IF系列高端汽车板投产以来,由于中间包内控流装置安装不合理,结晶器吹氩过程中液面波动过大等问题,连铸过程N、C、O的控制水平与先进水平差距仍较大,因夹杂造成的改判率较高。本文以该厂两流板坯连铸中间包为研究对象利用数值模拟的方法研究了不同控流组合装置以及不同控流参数对中间包内流场、温度场的影响,并通过水模对数模结果进行了验证;同时,利用离散模型和VOF模型建立了反映板坯结晶器吹氩过程钢/渣界面波动的数学模型,分析了吹氩量、拉坯速度和水口浸入深度等不同工艺参数下钢/渣界面波动的行为,为合理选择吹氩过程工艺参数提供了理论依据。研究结果表明:(1)无坝堰的中间包钢液峰值时间和平均停留时间过短,钢液平均停留时间仅307.9s,死区体积分数高达59.4%。设置坝堰组合装置后,中间包内钢液峰值时间和平均停留时间明显增加,中间包内钢液流场和温度场得到明显改善。综合考虑,方案叁即坝二和堰二组合的控流装置最为合理,方案叁中间包内钢液平均停留时间为487s,比不加坝堰中间包钢液平均停留时间增加了179.1s,死区体积分数为35.8%,下降了23.6%。(2)对选取的方案叁的控流参数进行优化,考虑推荐7号实验方案为最佳方案,即坝与堰之间的距离为870mm,堰到长水口之间的距离为1150mm。优化后,中间包内钢液的平均停留时间高达590s,比优化前延长了103s,比无坝堰的中间包延长了282.1s,活塞区体积分数为17.4%,死区体积分数为22.3%。(3)吹氩会显着加剧浸入式水口附近钢液液面的波动情况,而选取合适的拉速能有效缓解水口附近钢/渣界面的波动,同时吹氩有利于减缓结晶器窄面弯月面处的液面波动,可在一定程度上达到稳定液面波动的目的。(4)通过数值模拟,对于该厂230mm×1100mm断面结晶器,最佳吹氩工艺参数为:拉速1.2m/min,吹氩量9L/min,浸入深度120mm,此时结晶器钢/渣界面波动较为稳定,冲击深度较小。
参考文献：
[1]. 六流大方坯连铸中间包和结晶器内钢液行为研究[D]. 苏振江. 重庆大学. 2004
[2]. 攀钢四流大方坯连铸中间包和结晶器的数理模拟研究[D]. 陈远清. 重庆大学. 2006
[3]. 燕钢连铸中间包及结晶器内钢液流场的数理模拟研究[D]. 彭小辉. 重庆大学. 2012
[4]. 板坯连铸中间包控流装置结构优化及结晶器吹氩数值模拟[D]. 杨雪萍. 武汉科技大学. 2016