中間包內(nèi)置過(guò)濾器鋼液流場(chǎng)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高，對(duì)鋼液潔凈度的要求也越來(lái)越高。在連鑄過(guò)程中，中間包是最重要的去除夾雜物的裝置，所以國(guó)內(nèi)外的冶金研究者開(kāi)展了大量的研究工作，充分發(fā)揮中間包的冶金功能，以此來(lái)提高連鑄坯質(zhì)量。其主要措施是給中間包配置合適的控流裝置，盡可能增加鋼液在中間包內(nèi)的停留時(shí)間，減少死區(qū)體積，使鋼液流場(chǎng)更有利于鋼液中夾雜物的上浮，從而改善鋼液質(zhì)量。
　　通過(guò)物理和數(shù)學(xué)模擬方法對(duì)不同控流方式的兩流板坯連鑄中間包內(nèi)鋼

2、液流動(dòng)及傳熱進(jìn)行了研究，分析了新型的通道式過(guò)濾器對(duì)中間包鋼液流動(dòng)的影響，并確定了最佳的中間包控流方式，最后將最佳方案中間包應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)后進(jìn)行應(yīng)用效果分析。
　　對(duì)中間包進(jìn)行物理模擬時(shí)，綜合考慮實(shí)驗(yàn)室條件，按照0.29:1的相似比建立了物理模型，然后又保證修正的Froude（Fr’）準(zhǔn)數(shù)相等對(duì)各方案卷渣情況進(jìn)行模擬。通過(guò)結(jié)果可知，原方案中間包采用湍流控制器+擋墻、擋壩的控流方式，鋼液的實(shí)際平均停留時(shí)間較短，死區(qū)體積分?jǐn)?shù)大，使中間包

3、內(nèi)的有效容積減小，這種流場(chǎng)不利于鋼液中夾雜物上浮被保護(hù)渣吸收，拉速為0.8m/min時(shí)，死區(qū)體積高達(dá)29.53%。方案2、3、4采用擋壩和過(guò)濾器組合作為該中間包的控流裝置，沖擊區(qū)流場(chǎng)更有利于夾雜物碰撞上浮，澆注區(qū)流場(chǎng)鋼液流動(dòng)軌跡較長(zhǎng)，保證鋼液在中間包內(nèi)的停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，更利于夾雜物上浮被保護(hù)渣吸收而去除。研究結(jié)果表明，長(zhǎng)水口中心線距離擋墻的遠(yuǎn)近和長(zhǎng)水口的插入深度大小都會(huì)對(duì)中間包流場(chǎng)產(chǎn)生較大影響，最后分析得出，方案2（長(zhǎng)水口中心線距離擋墻

4、1100mm）長(zhǎng)水口插入中間包鋼液液面下200mm為最佳方案，當(dāng)拉速為0.8m/min、1.0m/min和1.2m/min時(shí)，死區(qū)體積可分別減小至13.52%、11.69%和7.37%。
　　數(shù)值模擬是通過(guò)創(chuàng)建描述中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)和熱量傳遞的數(shù)學(xué)模型，并采用計(jì)算流體力學(xué)的軟件FLUENT對(duì)各個(gè)方案中間包在不同拉速、不同長(zhǎng)水口插入深度條件下對(duì)稱面、過(guò)濾器通道截面和中間包整體的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，數(shù)值模擬的結(jié)論和物理模