五流四通道感应加热中间包流场及温度场模拟

发布时间：2020-08-31 12:00

　　连铸生产中的工艺过程控制对连铸坯质量影响很大,中间包作为工艺过程的中间容器,对铸坯质量好坏起到关键作用。这是因为中间包内部结构影响着从大包转运来的钢液能否获得好的流动性能并合理的分配至连铸机,同时,此过程中对中间包内钢液的温度控制也至关重要。随着连铸技术的发展,多流连铸技术因其高效稳定的特点得到广泛应用,也促进多流中间包的开发与研制。本文以某厂五流四通道感应加热中间包为模型,运用Fluent模拟软件,对加入不同湍流器、不同挡墙位置以及挡墙的不同开孔数目进行优化模拟,并对其加热状态下夹杂物去除效果进行数值模拟分析并采用1:4的物理模型进行实验验证。通过对中间包流场温度场以及RTD曲线模拟分析,结果表明:原始中间包内部结构不合理,中间包每个水口流出的钢液都存在不同程度的短路流,多流一致性差。针对本文模型,挡墙安装在距离水口850mm时,中间包内部钢液能够获得较好的流动性能,与原始中间包相比,安装挡墙后中间包总体停留时间达到987s,延长了205s;全混区体积54.78%,增加19.18%;死区体积14.32%,降低17.8%。中间包一致性由5.56×10~(-6)提高至2.66×10~(-6)。中间包整体温降由47.5K降低至35.8K~38.4K,各流温差从原始的2.16K缩减至0.79K,降幅63.4%以上。在优化后的中间包结构基础上进行中间包加热状态下的模拟,结果显示:中间包在加热后,流态分布更加均匀。与常温状态下相比,加热后中间包通道流出钢液温度最高升高20K,死区体积减小,由加热前的14.32%降至12.33%。平均停留时间从987s延长至1010s,延长了23s。中间包各流一致性由2.66×10~(-6)变为2.39×10~(-6),各流一致性得到改善。中间包通道加载热源后,对中间包钢液内部的夹杂物去除有着一定的加强作用,尤其对斯托克上浮去除的杂质,夹杂物去除率平均提高5.1%。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TF341.6
【部分图文】：

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止连铸机基本都采用的是浸入式水口，浸入式水口采用良料要求有良好的耐钢水溶损性能，较强的抗渣侵蚀能力等氧化硅和 Al2O3-C 材料。浸入式水口最显著的优点就是能即通过改变水口侵入深度或水口直径等方法，对钢液的流提高连铸质量的目的[19]。作用

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应加热中间包工作原理示意图[48]。多匝线圈、铁芯的类似变压器的结构，钢液为二次回路。多匝线圈通电部运行，在铁芯附近的空间内形成磁场，钢液在磁场行切割，从而形成感生电流，感生电流形成电涡流释加热。

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图 2.1 模拟装置示意图；2 示踪剂加入器；3 中间包前腔；4 流钢通道；5 中间包后腔；6 中间包出信号采集系统；8 数据处理系统Fig. 2.1 Simulation of experimental device diagram; 2 tracer adder; 3 tundish front chamber; 4-strand steel channel; 5 tundish back chtundish outlet; 7 signal acquisition system; 8 data processing system实验方法实验选用饱和 NaCl 水溶液作为示踪剂，是由于 NaCl 水溶液具有导解质将导电信号传输到电导率仪中。实验是在流场稳定的条件下进条件下在钢包出口倒入示踪剂的同时采集数据，电导率仪将信号中经过转换在电脑中生成曲线，具体实验步骤如下：1）按照示意图组装实验装置，测试无漏水现象；2）根据方案安装湍流器以及挡墙；

【参考文献】