長水口結(jié)構(gòu)及電磁作用對中間包沖擊區(qū)鋼液流動的影響研究.pdf

1、連鑄過程中，鋼包的鋼液由長水口進入中間包，對中間包沖擊區(qū)鋼液沖擊強烈，尤其是換鋼包過程中，液面波動大，極易引起鋼液卷渣和鋼液面裸露，造成鋼液二次氧化和卷入夾渣，降低鋼液純凈度，影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。如何抑制澆鑄過程中中間包沖擊區(qū)鋼液湍流成為國內(nèi)外研究的熱點。
　　本文提出采用結(jié)構(gòu)簡易擴張型長水口和電磁旋流技術(shù)，控制澆鑄過程中中間包沖擊區(qū)鋼液湍流。首先，建立中間包澆鑄過程鋼-渣-氣VOF多相流數(shù)學模型，并采用水力學物理模擬驗證，研究長水

2、口結(jié)構(gòu)對中間包沖擊區(qū)鋼液流動行為的影響，并重點針對換鋼包非穩(wěn)態(tài)澆鑄過程進行研究。再者，基于以上模型，使用UDF將電磁力加載到長水口，研究長水口電磁旋流作用對中間包沖擊區(qū)鋼-渣-氣三相流動行為的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)穩(wěn)態(tài)澆注時，采用擴張型長水口，能對鋼包高速注流產(chǎn)生較大緩沖作用，抑制其對中間包鋼液流動的沖擊，顯著降低中間包沖擊區(qū)的湍流程度和液面流速，降低鋼液面裸露和鋼渣卷混的傾向。換鋼包非穩(wěn)態(tài)澆注時，隨著長水口內(nèi)徑擴張增大

3、，鋼液裸露面積的最大值和裸露時間逐漸減小，但長水口內(nèi)徑擴張到2倍時，會由于需排除長水口內(nèi)大量的氣體，造成鋼液持續(xù)約25s的裸露。最佳長水口結(jié)構(gòu)為內(nèi)徑擴張1.5倍的長水口。
　　(2)擴張型長水口和湍流控制器兩種控流裝置均能降低中間包沖擊區(qū)鋼液面湍動能和鋼液速度大小。兩種控流裝置組合使用使中間包沖擊區(qū)鋼液面湍動能下降了71％，鋼液速度大小下降了65％。擴張型長水口+湍流控制器組合使用冶金效果更佳。
　　(3)在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，