中間包內置過濾器鋼液流場優(yōu)化研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，對鋼鐵產(chǎn)品的質量要求不斷提高，對鋼液潔凈度的要求也越來越高。在連鑄過程中，中間包是最重要的去除夾雜物的裝置，所以國內外的冶金研究者開展了大量的研究工作，充分發(fā)揮中間包的冶金功能，以此來提高連鑄坯質量。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的停留時間，減少死區(qū)體積，使鋼液流場更有利于鋼液中夾雜物的上浮，從而改善鋼液質量。
　　通過物理和數(shù)學模擬方法對不同控流方式的兩流板坯連鑄中間包內鋼

2、液流動及傳熱進行了研究，分析了新型的通道式過濾器對中間包鋼液流動的影響，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用到現(xiàn)場生產(chǎn)后進行應用效果分析。
　　對中間包進行物理模擬時，綜合考慮實驗室條件，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’）準數(shù)相等對各方案卷渣情況進行模擬。通過結果可知，原方案中間包采用湍流控制器+擋墻、擋壩的控流方式，鋼液的實際平均停留時間較短，死區(qū)體積分數(shù)大，使中間包

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

4、1100mm）長水口插入中間包鋼液液面下200mm為最佳方案，當拉速為0.8m/min、1.0m/min和1.2m/min時，死區(qū)體積可分別減小至13.52%、11.69%和7.37%。
　　數(shù)值模擬是通過創(chuàng)建描述中間包內鋼液流動狀態(tài)和熱量傳遞的數(shù)學模型，并采用計算流體力學的軟件FLUENT對各個方案中間包在不同拉速、不同長水口插入深度條件下對稱面、過濾器通道截面和中間包整體的流場和溫度場進行研究。結果表明，數(shù)值模擬的結論和物理模