连铸中间包流动状态表征和评价的研究

摘要

钢水连铸中间包的注流区和下游控流区有着不同的功能。在注流区希望全混流比例尽可能大，以利于湍动能得到有效释放和夹杂物的碰撞聚合长大;在控流区希望活塞流比例尽可能大，以利于夹杂物尽可能上浮去除。目前评价中间包流体流动特性的模型主要是简单的组合模型。但该模型只能够给出整个中间包的活塞流、全混流和死区的大小，而无法给出活塞流和全混流在中间包内的分布。为此，本课题尝试对中间包进行分段表征研究。 本课题是在注流区出口及中间包出口处放置电导探头，分别测定注流区及总出口RTD曲线，研究注流区、控流区及整个中间包内钢液流动状况。注流区与控流区比例可通过改变挡墙位置来实现;两个区域内的流型则可通过挡墙高度和各区域内的控流装置来实现，从而实现整个中间包内活塞流与全混流的比例的优化。本文采用漂珠模拟钢液中非金属夹杂物，通过夹杂物上浮率来评价注流区、控流区以及整个中间包内全混流与活塞流比例。通过本文的物理模拟，对实验数据处理及分析，得到如下结论: (1)注流区、控流区均为简单组合模型（带有死区的活塞流与全混流串联）相串联组成的组合模型与中间包出口处实测的RTD曲线拟合效果最佳。 (2)控流装置为一墙两坝时，变化挡墙的位置及高度，注流区内Vm1/Vp1和控流区内Vp2/Vm2随之变化。注流区内Vm1/Vp1与控流区内Vp2/Vm2变化规律一致。注流区内Vm1/Vp1的比例越大，控流区内Vp2/Vm2的比例越大，且夹杂物去除率越大。 (3)控流装置为一墙一坝时，变化挡墙的位置及高度，注流区内Vm1/Vp1和控流区内Vp2/Vm2随之变化。注流区内Vm1/Vp1与控流区内Vp2/Vm2变化规律一致。注流区内Vm1/Vp1的比例越大，控流区内Vp2/Vm2的比例越大，且夹杂物去除率越大。 (4)控流装置为一墙一坝时，变化挡坝的位置及高度，注流区内Vm1/Vp1和控流区内Vp2/Vm2随之变化。注流区内Vm1/Vp1与控流区内Vp2/Vm2变化规律一致。注流区内Vm1/Vp1的比例越大，控流区内Vp2/Vm2的比例越大，且夹杂物去除率越大。 (5)整个中间包Vp/Vm的大小与夹杂物去除率的高低之间，没有明确的关系规律。 (6)控流装置一墙一坝时，夹杂物去除率较大，最佳挡墙、挡坝参数为:挡墙距入水口中心290mm，高度330mm;挡坝距出水口中心320mm，高度225mm。各粒径夹杂物去除率从一墙两坝时最优方案(A1)下的92.03％、77.48％、60.07％提高到97.89％、88.64％、70.3％。

目录

声明

摘要

第1章文献综述

1．1我国连铸技术的发展

1．2中间包的作用及中间包冶金的产生和发展

1．2．1中间包的作用

1．2．2中间包冶金

1．2．3中间包冶金技术

1．3研究意义及内容

1．3．1研究目的和意义

1．3．2研究内容

第2章中间包的实验研究方法

2．1中间包冶金过程物理模拟

2．2实验方法

2．2．2停留时间分布曲线

2．2．3脉冲注入法

2．2．4实验数据处理

2．3数学模型

第3章夹杂物模拟

3．1连铸钢中夹杂物的来源及二次氧化

3．1．1连铸钢中夹杂物的来源

3．1．2防止中间包钢液的二次氧化

3．2夹杂物在中间包钢液中的运动行为

3．2．1夹杂物碰撞

3．2．2夹杂物上浮

3．2．3夹杂物与耐火材料表面的粘附

3．3改善中间包内钢水流动状态，促进夹杂物去除措施

3．3．1在中间包内设置控流装置

3．3．2气体净化技术

3．3．3其他技术

第4章中间包内钢液流动的物理模拟

4．1实验原理及实验参数的选取

4．1．1实验原理

4．1．2实验参数的选取

4．2中间包模型及控流装置

4．3实验方案

4．3．1实验方案设计

4．3．2实验步骤

4．4物理模拟实验结果

4．4．1中间包控流装置为一墙两坝时的实验结果

4．4．2中间包控流装置为一墙一坝时的实验结果

4．4．3挡墙位置及高度固定，不同挡坝位置及高度下的实验结果

4．5本章结论

第5章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表成果