连铸中间包流动状态表征和评价的研究

发布时间：2020-04-02 10:13

【摘要】：钢水连铸中间包的注流区和下游控流区有着不同的功能。在注流区希望全混流比例尽可能大,以利于湍动能得到有效释放和夹杂物的碰撞聚合长大;在控流区希望活塞流比例尽可能大,以利于夹杂物尽可能上浮去除。目前评价中间包流体流动特性的模型主要是简单的组合模型。但该模型只能够给出整个中间包的活塞流、全混流和死区的大小,而无法给出活塞流和全混流在中间包内的分布。为此,本课题尝试对中间包进行分段表征研究。本课题是在注流区出口及中间包出口处放置电导探头,分别测定注流区及总出口RTD曲线,研究注流区、控流区及整个中间包内钢液流动状况。注流区与控流区比例可通过改变挡墙位置来实现;两个区域内的流型则可通过挡墙高度和各区域内的控流装置来实现,从而实现整个中间包内活塞流与全混流的比例的优化。本文采用漂珠模拟钢液中非金属夹杂物,通过夹杂物上浮率来评价注流区、控流区以及整个中间包内全混流与活塞流比例。通过本文的物理模拟,对实验数据处理及分析,得到如下结论:(1)注流区、控流区均为简单组合模型(带有死区的活塞流与全混流串联)相串联组成的组合模型与中间包出口处实测的RTD曲线拟合效果最佳。(2)控流装置为一墙两坝时,变化挡墙的位置及高度,注流区内Vm1/Vp1和控流区内Vp2/Vm2随之变化。注流区内Vm1/Vp1与控流区内Vp2/Vm2变化规律一致。注流区内Vm1/Vp1的比例越大,控流区内Vp2/Vm2的比例越大,且夹杂物去除率越大。(3)控流装置为一墙一坝时,变化挡墙的位置及高度,注流区内Vm1/Vp1和控流区内Vp2/Vm2随之变化。注流区内Vm1/Vp1与控流区内Vp2/Vm2变化规律一致。注流区内Vm1/Vp1的比例越大,控流区内Vp2/Vm2的比例越大,且夹杂物去除率越大。(4)控流装置为一墙一坝时,变化挡坝的位置及高度,注流区内Vm1/Vp1和控流区内Vp2/Vm2随之变化。注流区内Vm1/Vp1与控流区内Vp2/Vm2变化规律一致。注流区内Vm1/Vp1的比例越大,控流区内Vp2/Vm2的比例越大,且夹杂物去除率越大。(5)整个中间包Vp/Vm的大小与夹杂物去除率的高低之间,没有明确的关系规律。(6)控流装置一墙一坝时,夹杂物去除率较大,最佳挡墙、挡坝参数为:挡墙距入水口中心290mm,高度330mm;挡坝距出水口中心320mm,高度225mm。各粒径夹杂物去除率从一墙两坝时最优方案(A1)下的92.03%、77.48%、60.07%提高到97.89%、88.64%、70.3%。
【图文】：

流程图,连铸工艺,流程图,中间包

１．２中间包的作用及中间包冶金的产生和发展逡逑１．２．１中间包的作用逡逑在连铸工艺流程中，中间包是连接在钢包和结晶器的中间设备。如图１．１所示。首逡逑先钢水从钢包注入中间包，然后由中间包水口流出到下面分配的结晶器，熔融的钢水冷逡逑却变成固体，拉出后切割为连铸坯。逡逑随着连铸技术的发展，中间包己经由简单的过渡容器变为具有冶金功能的反应器，逡逑具有以下作用［１］：逡逑（１）

示意图,旋转管,示意图,中间包

一步降低了钢液中夹杂物含量，与定径水口浇注钢液相比，钢液中夹杂物含量降低了逡逑４４％。旋转管阀［１２］：旋转管阀ＲＴＶ是德国Ｄｉｄｉｅｒ耐火材料公司研宄开发的新型中间包逡逑控流装置，如图１．２所示。浇注时通过上管的旋转运动来调节钢液流量以及完成开闭。逡逑由于水平出流不会形成汇流旋涡，因此，采用ＲＴＶ装置可有效降低汇流旋涡的影响，逡逑减少卷渣危害，提高钢液洁净度和金属收得率。逡逑．＿嫇逡逑图１．２旋转管阀示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ｔｕｂｅ邋ｖａｌｖｅ逡逑１．３研究意义及内容逡逑１．３．１研究目的和意义逡逑近几年，冶金研究人员针对中间包内型设计进行了大量的优化实验，对于评价其流逡逑体流动特性的数学模型也进行了多次的修正。目前评价中间包流体流动特性的模型主要逡逑是简单的组合模型。但该模型只能够给出整个中间包的活塞流、全混流和死区的大小，逡逑而无法给出活塞流和全混流在中间包内的分布。为此，本课题尝试对中间包进行分段表逡逑征研宄。逡逑本课题是在注流区出口及中间包出口处放置电导探头，分别测定注流区及总出口逡逑ＲＴＤ曲线，研究注流区、控流区及整个中间包内钢液流动状况。钢水连铸中间包的注逡逑流区和下游控流区有着不同的功能。在注流区希望全混流比例尽可能大
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF777

【参考文献】