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旋流水口对大方坯结晶器内流场和钢渣界面行为的影响: 2025年; 为了提升立式连铸40Mn2大方坯铸坯质量,提出了一种四分切向旋流水口,利用粒子图像测速技术,以某钢厂立式连铸断面尺寸410 mm×560 mm的大方坯结晶器为研究对象,研究不同拉速和水口浸入深度工况条件下的钢液流动和钢渣界面行为。结果表明,水口浸入深度为90 mm,拉速为0.25 m/min时钢渣界面保护渣流动性较差,拉速为0.35、0.45 m/min时会发生卷渣;水口浸入深度为100 mm,拉速为0.25 m/min时钢渣界面保护渣流动性较差,拉速为0.35 m/min时有利于夹杂物上浮,钢渣界面活跃且无卷渣现象发生,拉速0.45 m/min时会发生卷渣;水口的浸入深度为110 mm,拉速为0.25 m/min时钢渣界面保护渣流动性较差,拉速0.45 m/min时会发生卷渣,拉速为0.35 m/min时无卷渣现象发生,与同拉速、水口浸入深度为100 mm的工艺条件相比不利于夹杂物的上浮。结合生产实际可得,水口浸入深度100 mm,拉速0.35 m/min是立式连铸大方坯结晶器较适宜的操作参数。; 张建宇王杏娟朱立光宋元龙司旭林郑雪龙; 关键词：旋流水口大方坯结晶器流场

高拉速薄板坯结晶器内流场行为分析: 2024年; 针对某钢厂薄板坯结晶器内易发生卷渣问题,采用漏斗形结晶器为研究对象,通过VOF的方法建模计算,对钢-渣界面进行深入研究,并构建1∶2的物理模型与1∶1的数值模型,分析拉速、保护渣黏度以及浸入深度对结晶器流场和钢-渣界面波动行为的影响。以表面流速大小、钢-渣界面渣相分布和结晶器液面波动高度等作为评判依据。结果表明:在钢-渣界面表面流速为0.12~0.26 m/s,且保护渣黏度大于0.253 Pa·s时,液面比较平稳。随着浸入深度增加,钢液的冲击深度下移,上回旋区范围变大,钢-渣界面波动高度降低到5.4 mm。当浸入深度大于190 mm,保护渣黏度为0.324 Pa·s,钢-渣界面表面流速小于0.26 m/s时,可以有效抑制卷渣的发生,这对于提升铸坯质量,助力工业生产安全稳定提供参考。; 杨军涛张彩军史敬培马少晨; 关键词：卷渣物理模型液面波动

150 mm×150 mm小方坯结晶器内流场及凝固行为模拟被引量：3: 2024年; 结晶器是整个连铸过程的核心环节,其内钢液流动、传热及初始凝固行为直接影响着铸坯质量,而拉速和过热度等工艺条件是影响结晶器冶金行为的关键参数。以某厂150 mm×150 mm小方坯结晶器为研究对象,建立耦合数学模型,分析过热度及拉速对结晶器内钢液流动与传热行为的影响。结果表明,当拉速由2.4 m/min增至3.0 m/min时,结晶器出口处铸坯角部温度与面部温度分别由960 K、1 050 K增至1 040 K、1 200 K;结晶器出口处坯壳厚度由11.21 mm降至8.71 mm,计算域出口处坯壳由16 mm降至14 mm;当过热度由15 K增至35 K时,铸坯表面和中心温度相应升高,幅度大致为5~10 K,结晶器出口坯壳厚度由10.45 mm降至9.01 mm,计算域出口处坯壳厚度由15 mm降至13 mm。研究结果可为冷镦钢小方坯连铸结晶器制定合理的工艺参数提供理论指导。; 贾进高飞罗霄邹铭周文浩张华方庆; 关键词：结晶器初始凝固拉速过热度

电磁制动对FTSC结晶器内流场和钢渣界面的控制: 2024年; 针对高拉速时薄板坯连铸结晶器内流场及钢渣界面不稳定问题,以某钢厂FTSC(flexible thin slab caster)结晶器和多模式电磁制动MM-EMBr(multi-module electromagnetic braking)系统为研究对象,采用LES+VOF模型对不同电磁感应强度条件下的结晶器流场进行多物理场耦合计算,重点研究在水口浸入深度为190 mm、拉速为6 m/min条件下不同磁感应强度对结晶器内流场和钢-渣界面的影响。研究结果表明,无电磁制动时,结晶器内流场随着冲击深度的增加由最初的双环流逐渐转变成单环流模式,钢渣界面不稳定,起伏波动大,最大速度值超过0.65 m/s,最大波高值超过40 mm,出现卷渣甚至“渣眼”现象,部分上返流钢液的湍动能转化为势能,使钢-渣界面位置逐渐上升,液渣层减薄;开启多模式电磁制动系统后,当水口正下方位置C处磁感应强度不低于0.09 T时,可以有效控制主射流的速度和角度,使窄面冲击点在一定范围内上下波动,从而控制结晶器内流场;随着磁感应强度的增加,结晶器内湍动能总值逐渐减小,当AB、C、DE的磁感应强度增加到0.17、0.15、0.12 T时,能将钢渣界面的最大速度值控制在0.30 m/s以内,最大波高值控制在10 mm以内,钢渣界面位置平均高度控制在-2~2 mm,钢渣界面的湍动能控制在0.045 J/kg以内,此时电磁制动效果最理想,结晶器内流场和钢渣界面的稳定性最好;继续增大磁感应强度时,结晶器内和钢渣界面的湍动能反而增加,这说明磁感应强度并不是越大越好,需要各模块协同配合才能达到最佳制动效果。; 史敬培尚晓娴李学凯张彩军朱立光; 关键词：电磁制动卷渣

水口位置对小方坯结晶器内流场和凝固的影响被引量：5: 2024年; 由于弧形连铸水口对中时结晶器内外弧流场失去对称特性,以及连铸现场生产时存在内外弧温度不均现象,严重影响连铸坯凝固质量,因此研究水口位置对改善流场分布显得尤为重要。建立了钢液在弧形结晶器中电磁、流动、传热和凝固耦合的数学模型,研究了SEN偏移方向及偏移量对钢液流动的影响,并引入对称指数Is评价凝固坯壳的的均匀性。研究发现,水口向内弧偏移增大了流场差异性,并产生偏流现象,且电磁搅拌的应用会加剧此现象。当SEN向外弧偏移时,无论是否施加电磁搅拌,各平面Is指数均先增加后降低,能一定程度上改善结晶器内流场分布,使其趋于对称,有利于提高铸坯质量。M-EMS开启时,随水口向外弧偏移量的增加,涡流中心逐渐移至电磁搅拌中心面的中心。且钢液流动并非以内外弧呈对称形态,而是存在一定的偏转角,使得所有案例的内外弧温差均有所增大,但对于M-Case 6,温差增幅仅为1.666℃。当SEN向外弧偏移6.5mm时,Is指数及凝固坯壳均匀性最高,内外弧速度几乎重合,内外弧温差最小,钢液流场分布最佳,流场、温度场及凝固坯壳均得到了显著改善。通过调整水口位置能改善结晶器内流场对称性,提高凝固坯壳均匀性,并可消除由结晶器曲率引起、电磁搅拌加剧的偏流现象。; 李小明王阳朱佳雨杨永坤王建立王伟安

一种调整结晶器内流场偏流的方法: 本发明涉及一种调整结晶器内流场偏流的方法，包括如下步骤：S1、判断结晶器流场是否出现偏流现象；若出现偏流，则将拉速下调0.1m/min；S2、利用细铁丝测量后将浸入式水口潜入深度调整为150mm；S3、将塞棒氩气调为避免...; 冯海涛黄祖应伍开文王田张颖

一种提高板坯连铸结晶器内流场对称性的浸入式水口: 本发明公开一种提高板坯连铸结晶器内流场对称性的浸入式水口，涉及炼钢连铸技术领域，解决了因钢液流股在结晶器上环流区域相互碰撞而导致非对称流动引起液面卷渣的技术问题。浸入式水口包括水口主体和两个隔离板，水口主体包括水口内腔和...; 周海忱李海波朱国森邓小旋季晨曦陈斌刘国梁杨建平姚柳洁

一种用于结晶器内流场研究的结晶器模型及结晶器流场模拟方法: 本发明涉及一种用于结晶器内流场研究的结晶器模型及结晶器流场模拟方法，属于连续铸钢技术领域。本发明的用于结晶器内流场研究的结晶器模型，包括结晶器本体，结晶器本体的顶部设有浸入式水口，该浸入式水口与入水管相连，结晶器本体的底...; 周俐张闯朱李艳李四军

电磁搅拌对特大方坯结晶器内流场及温度场影响被引量：5: 2023年; 以某厂断面为410 mm×530 mm的特大方坯结晶器为原型,利用ANSYS有限元软件建立三维数值模型,研究电磁搅拌对结晶器流场及温度场的影响.施加电磁搅拌后,钢液受到径向电磁力,液面呈现旋转流动趋势.结晶器内钢液最大切向速度随着电流的增加而增大,随着频率的增加而减小.电磁搅拌的电流大小由0增加到500 A时,液面波动由1.21 mm增加到4.35 mm.电磁搅拌能够使钢水的高温区局限于连铸结晶器上部,钢水温度更加均匀.同时钢液的水平旋流能够抑制初生坯壳的生长,降低坯壳的生长速度,使结晶器出口处坯壳厚度变薄.综合分析,该厂在实际生产时合理的电磁搅拌的电流大小应为400 A,频率为1.5 Hz,此时钢渣液面波动约为2.73 mm,温度场较为均匀.; 赵立华苑一波邢立东包燕平; 关键词：电磁搅拌流场温度场

板坯连铸结晶器内流场与液面波动的模拟研究被引量：4: 2022年; 通过建立结晶器原型数学模型和相似比为1∶1.5的结晶器水模型并结合PIV测速技术,研究了吹氩流量、拉坯速度、水口倾角和水口浸入深度对连铸结晶器内钢液流动和钢-渣界面波动情况的影响。结果表明,不同条件下,通过数值模拟方法得到的钢液流动行为与水模型实验结果相符;适当增大吹氩流量有利于降低窄面液面波高,但吹氩流量过大会加剧水口附近湍流流动;随着拉坯速度的增加,渣层波动幅度增大,液面卷渣的可能性增加;结晶器液面波高则随着水口倾角和水口浸入深度增加而明显降低,渣层稳定性得到改善。当吹氩流量为8 L/min、拉坯速度为1.0 m/min、水口倾角为25°、水口浸入深度为150 mm时,板坯结晶器内可获得较为稳定的流场,结晶器液面波动控制在5~6 mm,可减少甚至避免结晶器内剪切卷渣现象的发生。; 姚旺龙马国军刘孟珂陈子宏; 关键词：板坯连铸结晶器流场液面波动水模型

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