連鑄中間包鋼液流動(dòng)數(shù)學(xué)物理模擬的研究.pdf

1、隨著煉鋼技術(shù)的迅速發(fā)展，在連鑄生產(chǎn)過程中，對鋼液的溫度和成分有了更高的要求。這就要求作為連鑄工藝重要環(huán)節(jié)的中間包必須起到均勻溫度、均勻成分、排除夾雜物、凈化鋼液等多種重要冶金作用。許多企業(yè)把中間包作為提高鋼液純凈度的有效手段，在原有中間包內(nèi)設(shè)置了形式不一的擋墻，試圖改善鋼液流動(dòng)狀態(tài)，促進(jìn)夾雜物上浮。但由于中間包內(nèi)型及擋渣墻的形式不盡合理，中間包的冶金效果不理想。 本課題采用英國CHAM公司開發(fā)的大型CFD(Computation

2、al Fluid Dynamics)軟件PHOENICS，把鋼液流動(dòng)視為穩(wěn)態(tài)的不可壓縮流動(dòng)，采用修正后的Nayier-Stokes方程和κ-ε雙方程建立數(shù)學(xué)模型，對六種被廣泛采用連鑄中間包進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過對上述中間包在無流動(dòng)控制、原設(shè)計(jì)流動(dòng)控制以及優(yōu)化后流動(dòng)控制的模擬，我們得到了相應(yīng)的速度場、壓力場，并以此確定了中間包結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，結(jié)果表明優(yōu)化后的雙擋渣墻結(jié)構(gòu)可以使中間包達(dá)到較好的冶金效果。 另外基于相似理論建立中間包鋼液

3、流動(dòng)的水物理模型，并用PHOENICS來驗(yàn)證利用水模擬鋼液的可行性后，采用水來模擬鋼液，建立物理模型，在直接觀察流場運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，定性研究鋼液的流場分布，并對PHOENICS優(yōu)化所得結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。 在進(jìn)行物理模擬和數(shù)值模擬過程中，綜合分析研究中間包流場的合理性，提出并初步驗(yàn)證中間包結(jié)構(gòu)及流場優(yōu)化的技術(shù)方案。通過工業(yè)試驗(yàn)，最終確定了中間包結(jié)構(gòu)及流場的優(yōu)化方案。所得優(yōu)化結(jié)果在工業(yè)生產(chǎn)中有效地降低了夾雜物含量、延長了鋼液平均停留時(shí)間、