多流連鑄中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為研究.pdf

1、中間包內(nèi)基本的物理現(xiàn)象是鋼液的流動(dòng)，各種冶金過(guò)程都是在流動(dòng)的鋼液中進(jìn)行的，所以研究中間包內(nèi)的流體流動(dòng)行為是中間包冶金的基礎(chǔ)。多流中間包受幾何形狀和操作參數(shù)的影響，各流流動(dòng)很不均衡，各流之間溫度、成分和夾雜物含量存在很大差異。因此多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為的研究和分析方法與一般的單流或?qū)ΨQ的雙流中間包有所不同，有必要建立系統(tǒng)研究多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為的物理模擬方法體系，用以揭示多流中間包內(nèi)鋼水的流動(dòng)規(guī)律，為充分發(fā)揮中間包的各種冶金功能起指

2、導(dǎo)作用。
　　本文利用原有的物理模擬方法體系研究五個(gè)多流中間包內(nèi)的流體流動(dòng)行為，發(fā)現(xiàn)原有方法體系不適合多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象的研究。為此，深入研究了對(duì)稱型多流中間包內(nèi)流體存在不對(duì)稱流動(dòng)現(xiàn)象以及相同的非等溫實(shí)驗(yàn)條件對(duì)不同的多流中間包產(chǎn)生不同的影響；并根據(jù)多流中間包流體流動(dòng)特征，提出了分析多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)模式的新方法。在這些研究工作的基礎(chǔ)上，建立了研究多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為的物理模擬方法體系，并將該方法體系應(yīng)用到多流中間包內(nèi)鋼

3、水控流技術(shù)的研究中。
　　本文主要的研究?jī)?nèi)容和特點(diǎn)有以下三個(gè)：
　　1.多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為特征
　　①首次研究了多流中間包內(nèi)不對(duì)稱流動(dòng)現(xiàn)象，這是本文的第一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
　　1)通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模擬計(jì)算驗(yàn)證了幾何對(duì)稱型多流中間包內(nèi)存在不對(duì)稱流動(dòng)的現(xiàn)象，而且距離大包流股注入點(diǎn)越遠(yuǎn)，溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的不對(duì)稱性越強(qiáng)。
　　2)多流中間包設(shè)置對(duì)稱的控流裝置對(duì)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的不對(duì)稱性有所改善，但是遠(yuǎn)流區(qū)域流體流動(dòng)行

4、為的區(qū)別仍然較大。
　　3)針對(duì)體積大流數(shù)多的幾何對(duì)稱型多流中間包，應(yīng)將整個(gè)中間包作為研究范圍，研究中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為。
　?、谘芯苛硕嗔髦虚g包內(nèi)非等溫條件下流體流動(dòng)特征
　　1)非等溫情況下，由于溫度差的存在，引起鋼水密度差，形成與等溫過(guò)程相反的流動(dòng)模式。
　　2)中間包內(nèi)進(jìn)出口水溫達(dá)到平衡后，多流中間包準(zhǔn)數(shù)大于450.8×10-4時(shí)，研究對(duì)象處于非等溫流動(dòng)狀態(tài)，滿足非等溫模型的要求。
　　2.多流中間

5、包內(nèi)流體流動(dòng)模式的分析方法
　?、籴槍?duì)非等溫物理模型，定義并分析了多流中間包內(nèi)溫度響應(yīng)曲線-F曲線，在此基礎(chǔ)上，提出“多流中間包內(nèi)控流裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方法”，這是本文的第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
　?、诒疚奶岢隽死寐?lián)合RTD曲線模型分析多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)模式的方法，該方法解決了從整體上分析多流中間包流動(dòng)特征的問(wèn)題，并考慮了死區(qū)緩慢流動(dòng)這一實(shí)際情況，能夠更真實(shí)地反映中間包內(nèi)實(shí)際流動(dòng)狀況，為多流中間包鋼液流動(dòng)控制技術(shù)提供更可靠的理論依據(jù)，這

6、是本文的第三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
　　3.多流中間包內(nèi)流體流動(dòng)行為物理模擬方法體系的建立與應(yīng)用
　?、俳⒘硕嗔髦虚g包內(nèi)流體流動(dòng)行為的物理模擬方法體系。盡量選擇非等溫物理模型，依據(jù)多流中間包準(zhǔn)數(shù)驗(yàn)證研究對(duì)象能否滿足非等溫物理模型的要求。對(duì)于六流（含六流）以上的對(duì)稱型多流中間包，應(yīng)將整個(gè)中間包作為研究對(duì)象。若采用非等溫物理模型研究多流中間包內(nèi)鋼水控流技術(shù)，應(yīng)綜合考慮多流中間包內(nèi)F曲線和聯(lián)合RTD曲線模型分析結(jié)果，運(yùn)用多流中間包內(nèi)控流裝置

7、優(yōu)化設(shè)計(jì)原則評(píng)價(jià)各方案。若采用等溫模型，應(yīng)以聯(lián)合RTD曲線模型分析結(jié)果為依據(jù)，對(duì)多流中間包內(nèi)控流裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　?、趯⒍嗔髦虚g包內(nèi)流體流動(dòng)行為的物理模擬方法體系應(yīng)用到攀鋼四流中間包控流裝置的優(yōu)化研究中。采用實(shí)驗(yàn)室推薦的控流裝置進(jìn)行大生產(chǎn)試驗(yàn)，每個(gè)爐次在不同時(shí)段各流平均溫差為2.5K；鑄坯中粒徑大于50μm的夾雜物占總量的6.2％；中間包內(nèi)夾雜物的平均去除率高達(dá)45.2%，中間包內(nèi)的控流裝置起到了良好的冶金效果。這說(shuō)明采用新的方法