【摘 要】
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近年来随着“碳达峰、碳中和”的提出,大力发展节能高效的连铸工艺以代替传统模铸工艺已成为钢铁行业的迫切需求。连铸工艺在现代冶金行业中被广泛采用,与传统模铸工艺相比连铸工艺能够极大地降低能耗,提高生产效率,是未来钢铁行业中的主流技术。中间包作为连铸工艺过程中的重要过渡性容器,起到稳流、降压、分流及促进夹杂物去除等重要作用,中间包内的钢液流动状况、混合状况、传热状况及夹杂物去除状况关系到连铸工艺过程的稳
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近年来随着“碳达峰、碳中和”的提出,大力发展节能高效的连铸工艺以代替传统模铸工艺已成为钢铁行业的迫切需求。连铸工艺在现代冶金行业中被广泛采用,与传统模铸工艺相比连铸工艺能够极大地降低能耗,提高生产效率,是未来钢铁行业中的主流技术。中间包作为连铸工艺过程中的重要过渡性容器,起到稳流、降压、分流及促进夹杂物去除等重要作用,中间包内的钢液流动状况、混合状况、传热状况及夹杂物去除状况关系到连铸工艺过程的稳定顺行及连铸坯的最终质量。中间包内的控流装置有多种类型,目前多采用挡板、导流孔及坝堰组合结构的控流装置,而对于含有旋流室的中间包缺乏系统的研究。因此,本文以矩形中间包为基础,设计了一种新型旋流式中间包,该中间包主要以旋流室及坝堰组合结构为控流装置。并采用数值模拟软件Fluent系统地研究了中间包控流装置结构参数旋流室直径(D)、旋流室高度(H)、坝高度(HB)、堰高度(HY)及坝堰间距(L)对中间包内钢水流动状况、混合状况、传热状况及夹杂物去除状况的影响。研究结果表明,各方案中间包自由液面最大湍动能分布在1.97×10-3~8.55×10-3m~2/s~2。各方案中间包进出口温差在1.4℃左右,中间包内部最大温降值为6.26℃~12.50℃。各方案中间包内钢液的平均停留时间在367.69s~395.01s。各方案下,中间包内的活塞区体积分数分布在8.69%~13.81%,死区体积分数介于5.77%~13.20%,混合区体积分数为75.25%~84.79%。该中间包对于20μm的夹杂物去除率为36.97%~47.34%,40μm的夹杂物去除率在45.95%~53.01%,60μm的夹杂物去除率介于61.38%~65.75%,80μm的夹杂物去除率为75.07%~80.72%,100μm的夹杂物去除率在84.11%~92.18%。各方案中间包综合性能评分在38.8~73.1分之间。当D=600mm,H=450mm,HB=400mm,HY=800mm,L=1000mm时,中间包的综合性能最优,推荐用于指导热态实验。
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