吹氬中間包內(nèi)流動與界面行為的數(shù)學物理模擬及新型透氣型擋渣堰的研制.pdf

1、連鑄中間包在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中起到十分重要的作用，它不僅僅是連接鋼包與結(jié)晶器之間的中間存儲容器，而且是促使夾雜物上浮去除的重要場所，其冶金功能的發(fā)揮直接影響高品質(zhì)鋼的生產(chǎn)。中間包吹氬是均勻鋼水溫度、最大限度去除細小夾雜的有效手段，但中間包內(nèi)的吹氬模式(位置、氣量、流動控制的組合等)直接影響中間包內(nèi)鋼液的流動和界面行為，從而影響吹氬效果。因此，深入開展中間包內(nèi)吹氬條件下各操作參數(shù)與鋼液流動特性及界面行為之間的內(nèi)在規(guī)律，不僅具有重要的學術(shù)意義，

2、而且具有十分重要的應(yīng)用意義。 本論文在全面評述中間包冶金的前人工作尤其是中間包吹氬的研究進展，分析影響夾雜物去除主要因素的基礎(chǔ)上，進行了如下五大方面的研究工作： (1)結(jié)合國內(nèi)某廠寬厚板連鑄中間包的實際，利用相似原理，建立物理模型，用水模擬鋼水，用不同配比的煤油與真空泵油來模擬中間包渣，用氮氣模擬氬氣。采用自行設(shè)計的透氣元件，對吹氬條件下中間包內(nèi)氣泡行為、鋼水的停留時間、流場、界面卷混行為進行了全面深入研究，考察了透氣元

3、件的安裝位置、控流裝置結(jié)構(gòu)、吹氣量、渣層黏度等參數(shù)對中間包內(nèi)過程的影響規(guī)律，提出了合理的現(xiàn)場應(yīng)用參數(shù)和方案。 (2)建立了描述中間包底吹氬時鋼液三維湍流場的數(shù)學模型，比較了中間包吹氬與不吹氬時的流動特征和湍流特性，考察了吹氬位置、吹氬氣量、氣泡大小、控流裝置組合等對中間包內(nèi)湍流場的影響規(guī)律，揭示了吹氬中間包內(nèi)的流動特征，為解釋實驗現(xiàn)象和優(yōu)化操作參數(shù)提供了依據(jù)和理論指導。 (3)在物理模擬和數(shù)學模擬研究的基礎(chǔ)上，對新型透氣

4、型擋渣堰的材質(zhì)進行了研究和設(shè)計，研究了擋渣堰的抗熱震、抗侵蝕和透氣元件的材料及氣室、氣縫、透氣量，開發(fā)設(shè)計出符合實際生產(chǎn)要求的新型透氣型擋渣堰。 (4)針對潔凈鋼的要求和透氣型擋渣堰的特點，在模擬中間包吹氬條件下，對影響堿性中間包覆蓋劑的主要因素、吸附夾雜及有害元素的去除能力等方面進行了研究。 (5)最后進行了透氣型擋渣堰的現(xiàn)場實驗研究。選擇國內(nèi)某鋼廠，對自行開發(fā)的透氣型擋渣堰進行現(xiàn)場應(yīng)用實驗并與傳統(tǒng)的擋渣堰壩進行了比