【摘 要】
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中间包是冶金反应过程中的重要容器,具有储存、分配和净化钢液的作用。中间包内合理的控流装置,能够有效调整钢液的流动状态,均匀钢液成分和温度,促进夹杂物上浮。以国内某钢厂四
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中间包是冶金反应过程中的重要容器,具有储存、分配和净化钢液的作用。中间包内合理的控流装置,能够有效调整钢液的流动状态,均匀钢液成分和温度,促进夹杂物上浮。以国内某钢厂四流连铸中间包为研究对象,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,模拟中间包内不同控流装置方案的流场和温度场,选出最佳优化方案,并进行水模验证。其次,对空包过程中自由液面卷渣的临界高度进行模拟,研究不同拉速下的临界卷渣高度和漩涡形成过程。数学模拟研究表明:原包控流装置不合理,对远端出口的控流能力弱,导致中间包内部温差和各出口温差相差较大,分别为10.4℃和8.9℃。优化后方案有效改善了钢液在中间包内的流动状况,包内温差和各出口温差只有7.9℃和2.6℃。根据相似原理,建立1:2.5的物理模型,模拟钢液在原包内的流动情况。水模实验结果表明,由于原包冲击区域较小,导致各流最小停留时间和峰值时间较小,死区比例较高,不利于炼钢生产的顺利进行。中间包控流装置采用弧形开孔导流墙和湍流控制器优化后,中间包冲击区体积变大,对两端的控流能力增强,流体在中间包内的流动情况得到很大改善。优化后1、2流死区比例分别减少了12.3%、12.1%,平均停留时间分别提高39s、52s。对空包过程表面卷渣的临界高度进行数学模拟,结果表明漩涡的产生是由出口向上发展贯通的。拉速对卷渣临界高度的影响较大,拉速越大,临界高度越高。自由液面较高时,表层钢液的流速方向为水平方向或近水平方向,钢液的流动主要受液面波动的影响;当液面降低时,出口上方表层钢液的流速方向为径向流动,出口处漩涡对自由液面的影响较大,造成了漩涡不断发展恶化直至贯通。
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