带填料的双层挡墙对中间包流场影响的物理模拟研究

发布时间：2020-07-08 10:16

【摘要】：带填料的双层挡墙是一种新型的中间包控流装置,选择合适的中间包双层挡墙填料,还可以起到净化钢液的作用。本文采用物理模拟的方法,通过RTD曲线测定实验、流场显示实验和夹杂物模拟实验研究了不同工艺条件下带填料的双层挡墙对中间包流场和夹杂物去除率的影响,而且与原用挡墙和未带填料的双层挡墙做了对比研究。并通过高温实验研究了将钙镁质耐火材料作为中间包双层挡墙填料时对钢液中夹杂物的影响。主要结论如下:(1)RTD曲线分析结果表明:不同工艺条件下,整体平均停留时间随着中间包入口流量的增加而变短;同一种工艺条件下,使用未带填料的双层挡墙对应的整体平均停留时间比原用挡墙的长,填料粒度最小的双层挡墙对应的整体平均停留时间要比原用挡墙和未带填料的双层挡墙的短,五种带填料的双层挡墙方案,随着填料粒度的依次增加,整体平均停留时间随之增加,当填料粒度增加到一定程度时,使用带填料的双层挡墙的整体平均停留时间就会比原用挡墙和未带填料的双层挡墙的长,且随着填料粒度的增加,死区体积分数依次减小。(2)流场显示结果表明:使用原用挡墙和未带填料的双层挡墙时出口流区均形成表面流,但原用挡墙对应的中间包流场远端边角位置存在明显的死区;使用填料粒度最小的双层挡墙方案时,中间包远端边角位置也存在明显的死区;五种带填料的双层挡墙方案,随着填料粒度的增加,出口流区的表面流不断得到改善。(3)夹杂物模拟实验结果表明:不同工艺条件下,夹杂物去除率随着中间包入口流量的增加而减小;同一种工艺条件下,五种带填料的双层挡墙方案,随着填料粒度的增加,去除率整体上呈增加的趋势,对于粒度分布为58-75μm和75~(-1)06μm的模拟粒子(对应钢液中21-28μm和28-39μm的夹杂物)的去除率,去除率最高的带填料的双层挡墙方案,比原用挡墙提高了10%以上。(4)高温实验结果表明:钙镁质耐火材料处理后的钢中单位面积夹杂物数量明显减少,与将原钢样简单重熔后的试样相比,分别加Ca O含量为20%和30%的钙镁质耐火材料重熔后的试样钢中单位面积夹杂物数量减少了12.92%和25.84%;钙镁质耐火材料具有脱硫的作用,Ca O含量为30%时脱硫效果更明显;钙镁质耐火材料使用后整体没有发生变化,只是边界区域CaO含量减少,MgO含量增加,部分Ca O进入钢液中,与钢液中的夹杂物发生了反应,提高了钢液的洁净度。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF777
【图文】：

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1.2 中间包冶金技术现状1.2.1 中间包结构设计中间包的形状、侧壁倾角、熔池深度、容量大小等因素对中间包钢液流场具有十分重要的影响，设计合理的中间包结构有利于改善钢液流动特性，延长平均停留时间，促进夹杂物的上浮，提高钢液洁净度。中间包的形状种类比较多，在实践生产中，可以根据生产需要，设计不同形状的中间包。常见的中间包形状有矩形、三角形、V 形、T 形、梯形、H 形等，常见的六种中间包形状示意图见图 1.1。(a) 矩形 (b) 三角形 (c) V 形

湍流控制器,结构示意图,中间包

(a) 普通型 (b) 回流型图 1.2 湍流控制器结构示意图lger D[13]的研究表明，中间包内设置湍流控制器可以避免钢液注流对冲击侵蚀，并且可以避免注流区钢液裸露而造成的二次氧化，提高唐德池等[14]通过水模型实验研究了中间包内设置不同结构的湍流控变化情况，结果表明使用湍流控制器的方案，其流场状况均比不加方案要好，响应时间、峰值时间、平均停留时间均得到延长，死区减小，且有檐的湍流控制器类型对中间包注流区的冲击较小。钟良理模拟的方法，研究了中间包设置有檐和无檐的方形和圆形湍流控场的影响，结果表明有檐的方形和圆形湍流控制器对流动状况的改，与不加湍流控制器的中间包流场相比，特别是使用方形有檐的湍死区体积分数下降了 42%。) 堰、坝的应用，也称为挡渣堰或者上挡墙，设置于中间包的上部，使钢液从其下流入中间包的钢包渣截留在注流区内。坝，也称为下挡墙，设置于

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武汉科技大学硕士学位论文反映了堰和坝的尺寸设计及安装位置选择对钢液寸、各自的安装位置及二者之间的距离均会影响控模拟的方法对设计方案进行优化，选择最佳尺寸参

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