谢长川[1]2001年在《六流中间包控流装置的研究》文中提出本文以涟源钢铁公司的六机六流连铸机中间包为研究对象，采用1：3的有机玻璃模型、PHOENICS软件，分别对现场使用的A型、B型挡墙和我们设计的C型、D型、E型挡墙以及特殊冲击板进行了物理、数学模拟研究。通过对不同情况下钢液在中间包内的平均停留时间的分析，不对称度的计算以及RTD曲线的分析和夹杂物上浮率的计算，中间包内流体速度场的对比等，得出以下结论： (1)原设计A型挡墙，使中间包内的冲击区体积太小，冲击区内钢液混合不均匀，而且挡墙开孔方式不适当，导致中间包内的死区体积、不对称度较大。使用B型挡墙时，中间包内的冲击区体积较大，钢液的混合充分，和A型比钢液在中间包内的平均停留时间延长很多，挡墙的形式可取。但挡墙开孔方式不恰当，造成2#、3#(4#、5#)流短路，而且挡墙孔出流直接冲击3#(4#)塞棒，使3#(4#)塞棒抖动。仍然存在各流间温度差过大的问题，使操作困难。 (2)C型挡墙，冲击区体积较小，钢液混合不均匀，钢液在整个中间包内的平均停留时间较短。但各流之间的平均停留时间差较小，开孔方式可取。 (3)D型、E型挡墙基本保留了B型挡墙的形状，采用了C型挡墙的开孔方式。其中D型43、46、48包次实验，E型40、50包次实验，流体在中间包内的平均停留时间较长，都在350秒以上，而且各流之间的平均停留时间差很小，都低于32秒。计算出的中间包不对称度较低，夹杂物上浮率较高，而且各流的夹杂物上浮率比较均匀。挡墙的形状简单，安装方便，性能可靠，可以运用于生产实际中。 (4)冲击区加坝，可以促使冲击区内钢液上翻，使钢液混合更均匀，有利于延长钢液在冲击区的停留时间和冲击区钢液中的夹杂物上浮。在浇注区2#、3#(4#、5#)水口之间加坝，可以消除2#(5#)水口处的短路流，增加中间包内的活塞流体积。 (5)特殊冲击板的使用，促使中间包入流在特殊冲击板内上翻，有利于冲击区内钢液的混合、夹杂物的上浮，同时减少了钢液对中间包后壁、挡墙的冲刷，延长了它们的使用寿命。能够提高中间包内活塞流的体积，且有利于夹杂物的上浮。 (6)本文在计算多流中间包的活塞流体积时，根据到达各水口示踪剂量的不同，采取加权平均的计算方法，以到达各水口示踪剂量所占的百分率为权来计算整个中间包的响应时间(峰值时间)，从而求得 中间包控流装置的研究 活塞流体积c所得结果比用直接测得的叁个流的响应时间（峰值时间） 的算术平均值更准确。 （7）计算央杂物的上浮率，本文分别采用了组合模型和直接利用 RTD曲线的方法。直接用RTD曲线计算出的夹杂物上浮率，与实际情 况更一致。对于多流中间包，直接用RTD 曲线的方法还可计算出各流 ．…。。…＿。…＿＿．＿。…．＿＿…．．＿。、。＿ －的夹杂物卜浮率，能够更好地对比各种挡墙的效果。
黄光东[2]2010年在《六流中间包及结晶器内钢液的流动行为研究》文中指出为保证高效连铸工艺顺行、提高铸坯质量,研究和控制中间包及结晶器内钢液的流动行为是关键。因此,对中间包和结晶器内的流动特征进行研究显得尤为重要,其中目前最普遍采用的研究方法就是物理模拟和数值模拟。本文采用数理模拟的研究方法,依据攀钢方圆坯六流连铸中间包及结晶器工艺参数:断面为200mm×200mm/?200mm,研究了不同控流装置对中间包内钢液流动、传热、传质的影响及不同浸入式水口对结晶器内钢液行为的影响。中间包实验采用数理模拟的研究方法对各种控流装置条件下中间包内钢液的流动模式、夹杂物去除以及流场显示等方面进行研究。通过对上述系列实验分析并结合数值模拟结果发现:在采用挡墙夹角为88°+湍流器+双挡坝的8号方案下,其效果最优,但是要考到实际中大的挡墙夹角易倒塌,因此,调整了挡墙夹角情况下,在采用挡墙夹角为74°+湍流器+双挡坝的21号方案为最优方案,挡墙夹角为74°+湍流器+双挡坝的20号方案次之。通过对设计的水口进行实验,对各水口所测得液面波动、冲击深度,保护渣覆盖结果进行分析;并应用FLUENT软件对设计水口进行数值模拟,以对物理模拟实验进行验证及补充,结果认为:在采用水口内径为40mm的情况下,能较好的满足各项试验指标。
刘鲁宁[3]2009年在《大方坯六流中间包控流装置优化的数值模拟研究》文中指出中间包是炼钢生产流程中重要的冶金反应器,除具有储存、分配钢液的作用外,还具有净化钢液、去除钢中非金属夹杂物的作用。而其主要的冶金作用是通过设置控流装置,调整钢液流动状态,以达到均匀温度和促进非金属夹杂物上浮的效果。为此,许多研究者采用数值模拟的方法,对中间包内钢液的流动及其控制进行了研究。本文从某钢厂实际出发,以大方坯连铸机六流中间包为研究对象,依据现场工艺参数(入水口内径:80mm;出水口内径:50mm;铸坯断面尺寸:280mm×380mm;正常拉速:0.7m/min),利用模拟软件分别对无控流装置、原有控流装置和优化控流装置叁种方案下的中间包流场、温度场、夹杂物运动轨迹及钢液停留时间进行模拟。结果表明:采用优化方案后,中间包内钢液充分混合,死区体积减少到6.5%,钢液越过坝后速度较小,不会发生卷渣现象;中间包内温度场更加均匀,最大温差减小到37℃;各流出口最大温差仅为5℃;夹杂物去除率提高到71.7%;明显提高了小于50μm小尺寸夹杂物的去除率。通过对模拟结果进行对比分析,发现优化方案能有效降低中间包内夹杂物含量、延长钢液平均停留时间、较大程度地改善流场形态,均衡钢液温度,其结果对连铸生产具有一定的指导意义。
唐继山[4]2001年在《六流中间包流场的数学物理模拟》文中提出中间包冶金是连铸工艺过程中的重要环节，在中间包内设置控流装置，改善钢液的流动状态，有利于均匀钢液温度和促使非金属夹杂物上浮。数值计算和水模型实验是研究中间包内流体流动的有效办法。本文针对涟源钢铁公司六机六流连铸机的中间包内新鲜钢液分配不均、造成1、6流钢液温度偏低的现象，在中间包内安装不同控流装置，采用这两种方法对流场进行了研究。 数值计算选用K-ε双方程模型，在适体坐标系下将流场区域网格化，使用PIIOENICS软件进行计算，然后对其流场进行分析。在水模型实验中，本文利用相似原理建立了1:3的缩小比例模型，采用“刺激——响应”实验技术，使用KCl水溶液作为示踪剂，测定了各出水口处电压随时间变化的数据，经过放大、转换，作出RTD曲线，计算出钢液在中间包内的平均停留时间Ta，对中间包内的死区、活塞流和全混流的体积比率、不对称度、临界高度以及长水口内径的影响进行了解析，还采用了对流场染色的方法，进行观察、拍照，分析流场状态。综合数值计算和水模型实验结果，主要有以下结论： 1．中间包内必须设置合适的控流装置。无控流装置时，3#、4#水口山现明显的液体短路现象，模型中间包内钢液的平均停留时间Ta仅为234.4s。 2．A型和B型挡墙由于挡墙孔的分布不合理，不能或很少改善中间包的流场状况。如使用A型挡墙(见包次1)后，液体在模型中间包内的平均停留时间Ta=204.0s，与空包相比，还低30.4s，液体在各流间的最大平均停留时间差ΔT_(max)=80.8s，死区比率Vd％达53.7％，RTD曲线走势表现为陡升陡降；安装B型挡墙(见包次5)后，流场状况有一定的改善，但2#、3#水口处液体的响应时间Tr、峰值浓度时间Tp都小于10s，死区比率Vd％=30％，中间包的不对称度Y较大。 3．安装合适的C型和D型挡墙，可以大幅度改善流场状况。如包次47和50，液体在模型中间包内的平均停留时间Ta分别为348.0s和364.3s，超过5分钟，ΔT_(max)分别为25.8s和24.6s，低于34.6s，死 MQ 卜的比率m＊、于20％，不时称应Y N小，！删山地充成了合同的要 二R。 4．在本丈验条个D。下，冲．＊《郸积较大羽限水＊内径放小邢能捉高液休 在小nl】包内的个均停R川仆11，有利于火杂物的卜浮排除。如D型挡 墙与C型D悄川比，冲击区容积助加了4．4％，D捉枷了4，7％，死 区的比）＃fly低了 3．5％：在川liU的条仆下，tL水SI内径山 22mm峪 加到 361111，Tll叫o厂门％，V。I％JYI）JH了 0．5％。
陈惠娣[5]2013年在《六流中间包内衬冲蚀研究及结构优化》文中研究说明中间包冶金技术是连续铸钢过程中的主要环节，其主要的冶金作用是通过安装不同的控流装置，调整钢液的流动状态，达到均匀中间包内速度和温度的目的，并降低钢液对中间包内衬的冲蚀强度。论文以国内某钢铁公司40t六流T型中间包为研究对象，采用数值模拟和物理模拟相结合的方法，分析不同控流装置对中间包温度场、流场的影响，并且研究了夹杂物及钢液对中间包内衬冲蚀强度的影响。数值模拟过程中，针对六流中间包的窄长特性，在中间包内设置圆形挡墙，从开孔位置、开孔直径、开孔角度及挡墙大小四个方面，制定了9种优化方案。采用FLUENT商业软件对无控流装置的中间包、安装V型挡墙的中间包及湍流控制器和圆形挡墙组合使用的中间包进行数值计算。物理模拟过程中，依据1:3.5的相似比例建立连铸中间包物理模型，采用“刺激—响应”的实验技术、录像和拍照相结合的方法，进行平均停留时间分布曲线的测定、示踪剂实验及中间包内衬冲蚀实验。结果表明，无控流装置的中间包内钢液流动缓慢，各个出口的最大温差为10K，中间包内的死区比例高达77.5%，并且中间包内衬的冲蚀主要发生在注流区的底部、注流区包壁下部的1/3处及中间包包壁拐角处，对中间包底部的冲蚀强度达到了0.02kg·m-2。中间包内安装V型挡墙可以有效改善钢液在中间包内的流动情况，延长钢液在中间包内的停留时间，中间包内的死区比例降为62%。中间包内安装湍流控制器和圆形挡墙之后，使得中间包内钢液流动比较均匀，各个出口钢液温度一致；中间包浇注区内形成多个环流区，有利于延长钢液在中间包内的停留时间及夹杂物的上浮排除，中间包内死区比例降为了35.9%；中间包内衬的冲蚀损坏主要发生在注流区底部和注流区的侧墙，而且钢液对中间包底部的冲蚀强度降为0.002kg·m-2，有效延长了中间包的使用寿命。
苏振江[6]2004年在《六流大方坯连铸中间包和结晶器内钢液行为研究》文中认为随着连铸技术的发展和优化,对铸坯的质量要求越来越高,而影响连铸坯及材的质量因素之一就是非金属夹杂物。研究表明,连铸中的大型夹杂物主要来源于中间包,因此,避免夹杂物随钢流进入结晶器最终被去除则显得尤为必要。同时,结晶器是连铸机的心脏,许多高效核心技术都围绕结晶器和结晶器相关设备展开,因此,深入了解和控制中间包和结晶器内的钢液流动行为则是保证高效连铸工艺顺行、提高铸坯质量的关键,从而,人们十分重视注流在中间包和结晶器内的流动特征,最普遍的研究方法为物理模拟和数值模拟。本文将采用数理模拟的研究方法,依据攀钢六流大方坯连铸中间包和结晶器工艺参数:断面280×380mm2、280×325 mm2;拉速0.6～1.1m/min。研究不同的控流装置对中间包和不同浸入式水口及电磁搅拌对结晶器内钢液行为的影响。由于攀钢六流大方坯中间包体积大,流间距长,因此不能忽略自然对流对钢液流动的影响。实验采用非等温条件分别对无控流装置和有控流装置下中间包内钢液的流动模式、温度模式、夹杂物模式以及流场等方面进行研究,初步提出了广义“F”曲线的概念;采用在中间包内多测点测试的方法,对中间包内的温度场进行研究;对比了等温和非等温情况下,钢液在中间包内的行为,证明了在非等温情况下,中间包加控流装置的必要性。通过对上述系列实验分析并结合数值模拟结果,发现“V”墙+坝的4#方案较好的符合各项实验指标。通过对所设计的系列水口进行实验,对各水口所测的液面波动、冲击压力、冲击深度,保护渣覆盖结果进行分析;并应用FLUENT软件对设计水口进行数值模拟。发现直通型水口6#和四孔向上水口11#较好地的满足连铸工艺要求。由于结晶器采用电磁搅拌技术可以明显的改善铸坯的凝固组织,抑制柱状晶的发展、促进成分均匀、夹杂物细化分布均匀、改善铸坯的铸态质量,从而使中心疏松、中心偏析、中心缩孔等缺陷减少。为此,本文还初步探讨了在加电磁搅拌的情况下,在不同的水口类型下,结晶器内的流场和温度场的分布情况。在上述实验的基础上,最终提出适合于攀钢6流大方坯中间包控流装置和结晶器浸入式水口,为工业性试验和应用打下基础。
参考文献：
[1]. 六流中间包控流装置的研究[D]. 谢长川. 武汉科技大学. 2001
[2]. 六流中间包及结晶器内钢液的流动行为研究[D]. 黄光东. 重庆大学. 2010
[3]. 大方坯六流中间包控流装置优化的数值模拟研究[D]. 刘鲁宁. 内蒙古科技大学. 2009
[4]. 六流中间包流场的数学物理模拟[D]. 唐继山. 武汉科技大学. 2001
[5]. 六流中间包内衬冲蚀研究及结构优化[D]. 陈惠娣. 河北联合大学. 2013
[6]. 六流大方坯连铸中间包和结晶器内钢液行为研究[D]. 苏振江. 重庆大学. 2004