颜滔
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侯治波
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吴狄峰
上海金属
通过建立大方坯结晶器内钢液流动、传热、凝固和夹杂物运动耦合模型,研究了浸入式水口结构对结晶器内钢液流动和夹杂物运动的影响,比较了5种不同孔数的水口对应的夹杂物上浮、下沉以及坯壳吸附的比率和速率.研究结果表明:浸入式水口的结构很大程度上决定了结晶器内钢液的流动方式,进而决定了小颗粒夹杂物的运动轨迹.从水口底孔出来的射流中向上回流至液面部分的流股以及从侧孔出来的射流形成的螺旋上升的流股是促进夹杂物上浮的主要动力.只含侧孔的四孔型和双孔型水口在夹杂物去除方面能力最强,对于50 μm的小颗粒夹杂物去除率分别为25％和17％；而带底孔的水口(包括单孔型、三孔型和五孔型水口)去除率基本在10％以下.此外,对于含底孔的水口,铸坯内部夹杂物相对较多,而对于只含侧孔的水口,铸坯表面附近夹杂物相对较多.
关键词:
浸入式水口
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大方坯
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结晶器
,
夹杂物运动
张立峰
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王勇
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周德光
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胡雄光
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钱凯
钢铁
本文对某厂的连铸中间包两种不同流动控制条件下的钢水流动进行了三维数学模拟.湍流的模拟采用κ-ε双方程模型.通过分析夹杂物所受力的平衡建立了夹杂物运动方程,主要考虑了流体的拖曳力和来自于夹杂物和钢水之间密度差的上浮力,并通过随机运动模型模拟了湍流脉动对夹杂物运动的影响,计算了多粒径夹杂物的三维运动及其轨迹.模拟结果表明,如果挡墙上方有钢水流过,将会在挡墙上方附近产生较大的流速和强烈的涡流,并且钢水从不同方向向一个界面(界线)流动,导致不同流向的钢流相互碰撞,所有这些都将导致卷渣和重新卷入夹杂物.因此,钢水液面大于挡墙高度对夹杂物的去除不利.采用全挡墙(即挡墙与中间包钢水高度一致,挡墙上合理布置出孔)的条件下产生的钢水流动方式有利于夹杂物的去除.计算表明在挡墙合理布置出孔的情况下,如果挡墙高度和钢水深度都是1000mm时,50μm的夹杂物可以安全去除32%;而当钢水液面高度为780mm,挡墙高度为660mm时,50μm夹杂物仅可以安全去除13%.为了更有效的去除夹杂物,抑制涡流形成引发的渣乳化,引起卷渣以及重新卷入已经去除到顶渣的夹杂物,中间包钢水深度应该大于1000mm.
关键词:
连铸中间包
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流体流动
,
夹杂物运动
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数学模拟
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κ-ε方程模型
