單流板坯連鑄中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)特性及控流裝置優(yōu)化.pdf

1、隨著用戶對(duì)鋼材質(zhì)量要求的不斷提高，鋼質(zhì)潔凈化成為冶金工作者關(guān)心的課題。中間包是連鑄過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，中間包冶金效果直接影響鑄坯的潔凈度和質(zhì)量。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和研究證明，中間包容量和結(jié)構(gòu)對(duì)鋼液潔凈度有重要影響，但是，由于對(duì)中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)模式、流線行為等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)仍不清楚，導(dǎo)致目前普遍采用的混合模型無(wú)法評(píng)價(jià)短路流對(duì)鋼液流動(dòng)模式的影響。例如，用混合模型不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)停留時(shí)間分布曲線（Residence Time Distribution，RTD

2、）呈雙峰形狀所反映的中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)模式。
　　基于上述問(wèn)題，以八鋼30t單流板坯連鑄中間包為研究對(duì)象，采用物理和數(shù)學(xué)模擬方法，研究了中間包內(nèi)鋼液的停留時(shí)間分布，分析了呈雙峰形狀的RTD曲線反映的鋼液流動(dòng)模式。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)現(xiàn)有的混合模型（Mixed-model），提出采用有效區(qū)和死區(qū)進(jìn)行鋼液流動(dòng)模式評(píng)價(jià)，并采用這種方法計(jì)算了包含短路流的鋼液流動(dòng)模式的特征參數(shù)，進(jìn)一步闡述了中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)機(jī)理。在上述機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了正交

3、實(shí)驗(yàn)方案（L25(54)），采用極差分析法獲得以實(shí)際平均停留時(shí)間和活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)為指標(biāo)的優(yōu)化方案。本文的主要結(jié)論如下：
　?。?）研究發(fā)現(xiàn)，中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)的RTD曲線呈現(xiàn)雙峰形狀，主要原因是中間包內(nèi)鋼液存在一定程度的短路流，而現(xiàn)有的混合模型沒(méi)有考慮短路流的影響，為了更加切合實(shí)際地描述鋼液在中間包內(nèi)的流動(dòng)模式，應(yīng)將現(xiàn)有混合模型對(duì)活塞區(qū)、死區(qū)和全混區(qū)流動(dòng)模式的描述修改為對(duì)有效區(qū)和死區(qū)流動(dòng)模式的描述。
　?。?）前人的研究表明，

4、入口流量、長(zhǎng)水口深度、入口到出口的距離、導(dǎo)流壩高度、出口流動(dòng)控制裝置等參數(shù)不會(huì)影響 RTD曲線的形狀。本文研究發(fā)現(xiàn)，中間包底面寬長(zhǎng)比是控制中間包內(nèi)鋼液短路流的最主要因素。隨著寬長(zhǎng)比的增加，寬邊墻的切應(yīng)力逐漸增加，對(duì)從中間包入口直接流向出口的鋼液的阻礙作用增大，中間包內(nèi)鋼液短路流逐漸消失，RTD曲線逐漸由雙峰變單峰。當(dāng)中間包底面的寬長(zhǎng)比為0.30時(shí)，中間包內(nèi)鋼液短路流完全消失。
　?。?）在確定的中間包底面寬長(zhǎng)比為0.30的無(wú)短路流