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钛对连铸塞棒水口堵塞的影响及预防—概述(四)
数值研究
  • 宏观数值模型的目的是尽可能好地反映塞棒升高对钢液流通量的控制,考虑中间包钢水静压的边界条件导致了预期的行为,静压结果显示,塞棒间隙的压力的典型值为零以下。可以考虑钢水静压、钢水流通速度和表示钢厂情况的湍流波动对团聚的影响。
  • 用数值模型对两个钢厂的中间包进行了宏观研究。对于相同的中间包钢水液面高度和塞棒升高量,不同的水口内径导致钢液讨论过的不同。分析了速度和湍流,特别是对夹杂物凝聚的可能的影响,具有大局部速度和湍流强度的几何形状容易产生强烈的非金属夹杂物的团聚。
  • 由于夹杂物的团聚,较小塞棒升高导致更大的夹杂物直径。VASL钢厂连铸机的团聚结果对中间包钢水液面高度具有敏感性,钢水液面越低,湍流强度越大,夹杂物直径越大。
  • 对塞棒端部几何形状的修改导致了在塞棒间隙和塞棒钢水速度达到了预期效果,两种塞棒端部修改均未发现对夹杂物团聚有明显影响。特别是与塞杆升高量没有发现任何变化。研究结果被认为是弱的,即没有发现对聚集行为的明显影响,然而,这并不是塞棒修改的一个目标。
  • 建立考虑阻塞生长(非金属夹杂物的沉积)与钢水流动双向耦合的瞬态水口阻塞模型,该模型在微观尺度上考虑了堵塞的关键步骤:颗粒通过湍流向水口内壁面的运移;水口壁面-流体相互作用及夹杂物在水口内壁面上的沉积,夹杂物粒子沉积引起的阻塞物生长。
  • 通过重现COMDIC的堵塞计量试验台试验,验证了该模型。数值计算的水口堵塞段与室内试验的堵塞段定性地吻合。计算得到的堵塞过程中通过水口的质量流量随时间的变化规律也与实验监测结果一致。
  • 基于堵塞计量试验台的建立,从模型结果中导出了堵塞的新的认识。
-        堵塞是一个瞬态过程,它包括水口内壁上初始沉积的颗粒覆盖,堵塞前沿凸起演变,以及分支结构的发展。-        堵塞是一个随机的、自我加速的过程。
  • 应用微观数值模型模拟了实际工业规模(VASL钢厂, SALZF钢厂)连铸过程中水口阻塞现象,获得了以下建模结果。
-        水口和塞棒的设计(几何形状)影响了水口的堵塞。参考行业合作伙伴提供的水口设计,发现两个关键区域对堵塞敏感:(1)塞棒-水口之间的间隙,(2)塞棒-水口间隙下面的水口的上部。-        中间包钢水液面高度对堵塞的影响很小。这一结果与VASL钢厂的行业观察结果不同。假设其他机制可能会导致堵塞,如中间包液位高度对引入水口的非金属夹杂物颗粒的大小和数量密度的影响。-        在保持其他连铸参数和几何参数不变的情况下,水口的内径会影响水口内部的阻塞,例如,较小的水口直径会导致阻塞沿水口内壁分布更加均匀。
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点击次数:275  更新时间:2021-07-28  【打印此页】  【关闭