The invention discloses an invasive nozzle for steel-making and continuous casting, which comprises a nozzle body, a cylinder-shaped nozzle body, a cylindrical inner cavity inside the nozzle body, an opening end of the cylindrical inner cavity for the nozzle entrance, a closed end of the cylindrical inner cavity for the bottom of the nozzle, a nozzle outlet on the side wall of the bottom of the nozzle, and a nozzle outlet. The ratio of the height on the side wall of the nozzle body to the width of the outlet on the side wall of the nozzle body is less than 1. The numerical simulation method of the invasive nozzle is also disclosed. Firstly, the model of the submerged nozzle and the mould based on the prototype is established by the simulation platform numerical simulation software ANSYS, and the flow field is simulated numerically. Then, the geometrical design of the submerged nozzle is changed on the basis of the prototype numerical simulation, and then the improved submerged nozzle is improved. Finally, the numerical simulation results of the liquid steel reflux zone at the exit of the nozzle, the fluctuation of the liquid level in the mould and the flow rate of the liquid steel in the narrow surface of the mould are analyzed to provide data support for the design and development of the nozzle.
【技术实现步骤摘要】
一种炼钢连铸侵入式流水口及其数值模拟方法
本专利技术属于钢铁冶金
,具体涉及一种炼钢连铸侵入式流水口及其数值模拟方法。
技术介绍
连续铸钢是将高温钢液连续地浇铸到一个或多个强制水冷的金属型腔(结晶器)内;凝固成形后,再经二次冷却,形成一定形状(规格)铸坯的工艺方法;连铸浸入式水口则是控制连续铸钢过程及状态的关键设备。公司的板坯坯连铸机,主要用于汽车、家电等板材的生产,多为低碳铝镇静钢。低碳铝镇静钢在浇铸过程中易发生因Al2O3在浸入式水口内沉积从而引发水口蓄流的问题;目前业内解决这一问题较常采用的方法:一是保护浇铸,即浸入式水口用惰性气体密封保护,减少浇铸过程中钢液中Al的二次氧化从而减少Al2O3含量,以此改善或防止水口蓄流;这种方法一定程度增加了工艺控制难度和设备维护成本。二是采用塞棒或者水口吹氩的方法,通过氩气的冲击来减少Al2O3在浸入式水口内壁面的沉积,以此改善或防止水口蓄流;该方法增加了氩气消耗成本,还存在因为控制不当引发铸坯质量问题的风险。因此,针对板坯连铸过程中出现的浸入式流水口蓄流问题,很有必要开拓思路,寻找一种新的解决方法。但是,传统的流水口产品设计开发都是通过大量的试验分析和数据比对来进行,成本高,效率低,开发周期较长,持续改善的难度较大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种可以改善或防止低碳铝镇静类钢种浇铸过程中出现水口蓄流问题的炼钢连铸侵入式流水口,本专利技术还提供了一种设计该炼钢连铸侵入式流水口时用到的数值模拟方法,用于解决传统技术存在的流水口设计开发成本高,效率低,开发周期较长,持续改善难度 ...
【技术保护点】
1.一种炼钢连铸侵入式流水口,包括水口本体(1),其特征在于:所述水口本体(1)为圆筒形,所述水口本体(1)内部设有圆柱形内腔,所述圆柱形内腔的开口端为水口入口(2),所述圆柱形内腔的封闭端为水口底部(3),在所述水口底部(3)的侧壁上设有水口出口(4),所述水口出口(4)在所述水口本体(1)侧壁上的高度与所述水口出口(4)在所述水口本体(1)侧壁上的宽度之比小于1。
【技术特征摘要】
1.一种炼钢连铸侵入式流水口,包括水口本体(1),其特征在于:所述水口本体(1)为圆筒形,所述水口本体(1)内部设有圆柱形内腔,所述圆柱形内腔的开口端为水口入口(2),所述圆柱形内腔的封闭端为水口底部(3),在所述水口底部(3)的侧壁上设有水口出口(4),所述水口出口(4)在所述水口本体(1)侧壁上的高度与所述水口出口(4)在所述水口本体(1)侧壁上的宽度之比小于1。2.如权利要求1所述的一种炼钢连铸侵入式流水口,其特征在于:所述水口出口(4)为两个长方形侧开孔,所述水口出口(4)位于水口本体壁面(11)下部区域,所述水口出口(4)贯通所述水口本体壁面(11),所述水口出口(4)之间的夹角为180°。3.如权利要求1或2所述的一种炼钢连铸侵入式流水口,其特征在于:所述水口入口(2)与中间包连接,所述水口出口(4)与结晶器连接,连铸浇铸时,钢流从中间包经所述水口入口(2)流入,通过所述水口本体(1)内部圆柱形内腔,从两个水口出口(4)流出进入结晶器。4.一种如权利要求1至3任意一项所述的炼钢连铸侵入式流水口的数值模拟方法,其特征在于:首先用仿真平台数值模拟软件ANSYS建立基于原型的炼钢连铸浸入式流水口及连铸结晶器的模型并进行流场的数值模拟;然后,在原型数值模拟的基础上改变浸入式流水口的几何设计,对改进后的浸入式流水口再进行数值模拟;最后,分析水口出口的钢液回流区、结晶器液面波动、结晶器窄面钢液流速等数值模拟结果,为浸入式流水口的设计开发提供数据支撑。5.如权利要求4所述的一种炼钢连铸侵入式流水口数值模拟方法,其特征在于:所述侵入式流水口仿真平台数值模拟方法包括如下步骤:步骤1.几何建模:建立浸入式水口的三维实体模型及结晶器的三维实体模型;步骤2.网格划分优化:对步骤1建立的几何模型进行结构化网格划分,并对划分的网格进行优化;步骤3.设定初始边界条件:以水口入口钢液流量、结晶器下口拉速、结晶器上口自由液面和结晶器壁面无滑移作为初始边界条件;步骤4.设置求解方法:动量守恒方程及...
【专利技术属性】
技术研发人员:张乔英,尹国才,杨克枝,常正昇,
申请(专利权)人:马鞍山钢铁股份有限公司,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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