连铸中间包内钢液流场数值模拟的研究进展

讨论中间包内钢液流动的数学模型和求解方法，介绍国内外用数学模拟法研究各种中间包冶金技术对钢液流场的影响，提出了进一步研究的发展方向。     

水平连铸中间包流动特性的模拟研究

浇注过程中钢水在中间包内的流动特性对中间包的设计、工艺操作和铸坯质量都有重要影响。本文结合马钢水平连铸7.5t中间包,模拟研究了中间包内液体流动行为和平均停留时间分布规律。在生产中应用结果证明对夹杂物的去除有明显的效果。     

利用红外热像技术监测钢包内衬厚度

采用数值计算与实测相结合的方法，对铜包温度场进行了计算与分析。对钢包衬的传热（轴向与径向）过程研究表明，当铜包内衬蓄热达到饱和状态后，随钢包使用时间的延长，内衬损毁程度的增加，其外表面温度逐渐升高；此外，利用外表面温度与内衬残余厚度之间的关系，可以用红外热像技术对钢包内衬损毁程度进行监测。     

单流板坯连铸中间包结构优化

通过对单流板坯连铸中间包的水模实验,研究了不同控流装置对中间包流动特性的影响.研究结果表明,堰、坝的尺寸和位置与湍流控制器(TI)的结构对中间包流动特性影响很大,在该中间包内使用不带顶檐的湍流控制器效果好于带顶檐的湍流控制器.与原方案中间包结构相比,优化后的中间包的流体流动特性得到很大改善,最小停留时间和峰值时间分别从64s和81 s提高到了81 s和163 s,平均停留时间从237s延长到了314 s,死区体积分数从35%降低到了14%,降低了60%.     

连铸中间包底吹气过程水模型实验研究

以宝钢集团梅山钢厂1台连铸中间包为原型,采用自行设计的吹气装置于底部吹气,用水模型的方法研究了吹气对中间包过程的影响。实验结果表明,底部吹气显著地改变了中间包内的流体流动特征;当不吹气时,通过上挡板下部的液流以层流形式贴近中间包的底部流动,然后从出口直接流出,在中间包的停留时间较短,死区体积较大,不利于夹杂物的去除;吹气以后,上升的气流起到了气幕挡墙的作用,通过上挡板下部的液流,被上升的气流抬起,贴近液面流动;吹气有利于增加平均停留时间,缩小中间包的死区体积,此外,上升的气流对中间包的液流具有一定的清洗作用,有利于夹杂物的去除;吹气用于中间包去夹杂过程,不需要较大气体流量。在气体流量相同时,在水模型实验装置中3个位置吹气对中间包的平均停留时间、中间包的死区体积分数、最短平均停留时间的影响大致相同,但总体上,中间位置的吹气效果要好于其他2个位置的吹气效果。     

连铸中间包内夹杂物去除行为的物理模拟

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包物理模型实验,考察了换钢包过程中,中间包初始液面高度、长水口注入流量及控流装置对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:中间包初始液面高度从工作液面的1/4到3/4过程中夹杂物去除率提高较快,3/4工作液面为较理想的换钢包操作液面;夹杂物的去除率随长水口注入流量的增加而增大,注入流量超过2.5m3h-1时,夹杂物去除效果明显改善;挡墙挡坝组合控流装置的去夹杂效果较无控流装置有明显改善,在此基础上加入抑湍器后,去夹杂效果明显改善.     

连铸中间包钢液加热方式的模拟

研究采用模型实验法，以重庆特殊钢厂弧型连铸机、成都无缝钢管厂水平连铸机为原型，探索了中间包感应加热的温度场和升温效果，实验中使用了微机采集数据，并对数据进行系统的处理，在此基础上与电渣加热模型实验比较，结果表明：两种加热方法都可以提高中间包内的钢液温度，只是温度分布有所不同。模拟感应加热的热效率可达８０％，对结果进行了无量钢化处理，推算出热态中间包的温度分布。     

连铸中间包湍流流动及夹杂物分布的大涡模拟

为深入了解中间包内钢液的流动湍流特性和夹杂物分布,采用雷诺平均方程和大涡模拟两种方法计算了中间包内湍流场及夹杂物的分布.结果表明:雷诺平均方程得到的中间包湍流场呈现对称分布;而大涡模拟可以捕捉更多的随机漩涡,更能反映流动的某些细节,对中间包内的瞬时流场预报更准确,得到的瞬态湍流场呈现非对称分布.得到了夹杂物主要的三种运动轨迹,且夹杂物的分布是不对称的,容易聚集在中间包边角和壁面处.     

连铸中间包镁质工作衬板的研制与应用

针对目前钢铁企业所用硅质绝热板和碱性涂料存在的不足，研究开发了中间包镁质工作衬板。主要研究了有机纤维、有机发泡剂、蓝晶石以及结合剂对连铸中间包镁质工作衬板性能的影响。所研制的连铸中间包镁质工作衬板性能优良，实际使用效果良好。     

基于中包钢水连续测温的拉速优化控制系统

为了提高铸机的产量和质量,针对塞棒控制结晶器液位的小方坯铸机拉速手动控制现状,利用建立的拉速优化控制模型获得拉速与过热度的最佳优化关系,设计出连铸机拉速随过热度变化的前馈控制系统.以传热模型为基础,最大拉速和出结晶器坯壳厚度为限制条件,建立拉速优化模型,并与实际生产相结合,设计出拉速随过热度的阶梯控制系统.并且重点分析了控制模式切换时的可靠性问题.现场应用表明:开发的该控制系统运行稳定可靠,能够满足现场生产需要.