七流方坯連鑄中間包流體流動(dòng)控制研究.pdf

1、本文通過(guò)物理模擬和數(shù)學(xué)模擬對(duì)七機(jī)七流方坯連鑄中間包流體流動(dòng)控制進(jìn)行了研究，提出了最佳的中間包結(jié)構(gòu)。
　　根據(jù)原型中間包的幾何形狀和尺寸，在實(shí)驗(yàn)室中以1∶3的幾何相似比建立了中間包的模型，保持弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)相等進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)。通過(guò)測(cè)定中間包流體流動(dòng)停留時(shí)間分布曲線，計(jì)算得到不同結(jié)構(gòu)中間包的流體流動(dòng)特性。研究發(fā)現(xiàn)原方案的中間包沖擊區(qū)小，該區(qū)域內(nèi)流體的湍動(dòng)能較大，最小停留時(shí)間和峰值濃度時(shí)間較短，活塞流動(dòng)區(qū)體積分率較小，停滯區(qū)體積分率過(guò)大，

2、且各流的流動(dòng)特性差別大，該中間包結(jié)構(gòu)不利于夾雜物的上浮和去除。
　　采用優(yōu)化后的湍流控制器及導(dǎo)流隔墻、導(dǎo)流壩組合的中間包結(jié)構(gòu)，可以使中間包的流體流動(dòng)特性得到改善。同原方案1相比，中間包最優(yōu)方案使1～4流的最小停留時(shí)間分別延長(zhǎng)12.2％、48.0％、251％、481％，峰值濃度時(shí)間分別延長(zhǎng)16.9％、505％、411％、279.7％，平均停留時(shí)間分別延長(zhǎng)52.9％、12.70％、71.5％、109％，活塞流體積分率分別增加14.8％

3、、302％、351％、349％，停滯區(qū)體積分率分別降低54.2％、55.5％、53.4％、63.9％，且中間包各流的流動(dòng)特性更加均勻，顯著改善了中間包內(nèi)流體流動(dòng)特性。
　　在數(shù)學(xué)模擬中，利用Fluent軟件對(duì)原方案1和最優(yōu)方案中的流場(chǎng)進(jìn)行模擬。最優(yōu)方案中的流體流動(dòng)得到明顯改善，中間包內(nèi)流體流動(dòng)均勻，湍動(dòng)能減小，流場(chǎng)更加理想。
　　研究結(jié)果表明，導(dǎo)流隔墻結(jié)構(gòu)對(duì)中間包內(nèi)流體流動(dòng)有較大影響，改進(jìn)后的導(dǎo)流隔墻使中間包內(nèi)的流體流動(dòng)得到

4、改善;采用湍流控制器可以減小注流的湍動(dòng)能;導(dǎo)流壩可改善中間包內(nèi)流體流動(dòng)軌跡，使注流到達(dá)各水口時(shí)間更加平均。中間包采用優(yōu)化導(dǎo)流隔墻、導(dǎo)流壩和湍流控制器后，在鋼包長(zhǎng)水口注流沖擊區(qū)獲得平穩(wěn)的流動(dòng)，鋼水對(duì)包底和包壁耐火材料的的沖刷程度減弱，鋼水在液面流動(dòng)時(shí)，相互之間的干擾大大減弱，液面產(chǎn)生旋渦的可能性大大減少。在中間包的兩側(cè)，鋼水的流動(dòng)速度降低，流動(dòng)對(duì)稱，避免了短路流的產(chǎn)生。這樣有利于增加鋼水在中間包的停留時(shí)間，提高中間包去除鋼水中非金屬夾雜物