吹氬中間包內(nèi)流動(dòng)與界面行為的數(shù)學(xué)物理模擬及新型透氣型擋渣堰的研制.pdf

1、連鑄中間包在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中起到十分重要的作用，它不僅僅是連接鋼包與結(jié)晶器之間的中間存儲(chǔ)容器，而且是促使夾雜物上浮去除的重要場(chǎng)所，其冶金功能的發(fā)揮直接影響高品質(zhì)鋼的生產(chǎn)。中間包吹氬是均勻鋼水溫度、最大限度去除細(xì)小夾雜的有效手段，但中間包內(nèi)的吹氬模式(位置、氣量、流動(dòng)控制的組合等)直接影響中間包內(nèi)鋼液的流動(dòng)和界面行為，從而影響吹氬效果。因此，深入開展中間包內(nèi)吹氬條件下各操作參數(shù)與鋼液流動(dòng)特性及界面行為之間的內(nèi)在規(guī)律，不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義，

2、而且具有十分重要的應(yīng)用意義。 本論文在全面評(píng)述中間包冶金的前人工作尤其是中間包吹氬的研究進(jìn)展，分析影響夾雜物去除主要因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了如下五大方面的研究工作： (1)結(jié)合國(guó)內(nèi)某廠寬厚板連鑄中間包的實(shí)際，利用相似原理，建立物理模型，用水模擬鋼水，用不同配比的煤油與真空泵油來(lái)模擬中間包渣，用氮?dú)饽M氬氣。采用自行設(shè)計(jì)的透氣元件，對(duì)吹氬條件下中間包內(nèi)氣泡行為、鋼水的停留時(shí)間、流場(chǎng)、界面卷混行為進(jìn)行了全面深入研究，考察了透氣元

3、件的安裝位置、控流裝置結(jié)構(gòu)、吹氣量、渣層黏度等參數(shù)對(duì)中間包內(nèi)過(guò)程的影響規(guī)律，提出了合理的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用參數(shù)和方案。 (2)建立了描述中間包底吹氬時(shí)鋼液三維湍流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，比較了中間包吹氬與不吹氬時(shí)的流動(dòng)特征和湍流特性，考察了吹氬位置、吹氬氣量、氣泡大小、控流裝置組合等對(duì)中間包內(nèi)湍流場(chǎng)的影響規(guī)律，揭示了吹氬中間包內(nèi)的流動(dòng)特征，為解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和優(yōu)化操作參數(shù)提供了依據(jù)和理論指導(dǎo)。 (3)在物理模擬和數(shù)學(xué)模擬研究的基礎(chǔ)上，對(duì)新型透氣

4、型擋渣堰的材質(zhì)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，研究了擋渣堰的抗熱震、抗侵蝕和透氣元件的材料及氣室、氣縫、透氣量，開發(fā)設(shè)計(jì)出符合實(shí)際生產(chǎn)要求的新型透氣型擋渣堰。 (4)針對(duì)潔凈鋼的要求和透氣型擋渣堰的特點(diǎn)，在模擬中間包吹氬條件下，對(duì)影響堿性中間包覆蓋劑的主要因素、吸附夾雜及有害元素的去除能力等方面進(jìn)行了研究。 (5)最后進(jìn)行了透氣型擋渣堰的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究。選擇國(guó)內(nèi)某鋼廠，對(duì)自行開發(fā)的透氣型擋渣堰進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)并與傳統(tǒng)的擋渣堰壩進(jìn)行了比