漩流中间包的水模实验研究

摘要

为了改善连铸中间包内钢液的流动状况，减少中间包钢液内的夹杂物，或防止中间包夹杂物进入结晶器，国内外一些钢厂已采取了相当多的技术措施。其中包括设置湍流控制器和应用离心中间包。 基于传统的湍流控制器、离心中间包的设计原理，提出了一种名为漩流中间包的新方案。通过这样的方法，既可以实现湍流控制器的作用，还可以在基本不改变原有中间包结构的基础上，避免离心中间包所必需的外加电磁设备，而达到与之相似的冶金效果。 对于新型中间包—漩流中间包，课题组已经做了相关实验研究。这些研究对单流漩流中间包进行了停留时间分布和旋转角速度的测定；分别测定了不同漩流室尺寸(直径和高度)条件下的响应时间、停留时间和旋转角速度；得到了最佳漩流室方案和漩流室内旋转角速度的变化规律。 本课题在前期研究的基础上，对单流漩流中间包进行了更为深入的实验研究。利用PIV对漩流中间包流场进行测定，利用染色法显示漩流中间包流场，进行漩流中间包的夹杂物模拟实验。此外，还对双流漩流中间包进行了停留时间分布的测定。通过对实验数据的处理及分析，得到以下结论： (1)圆柱型漩流室和圆台型漩流室内水平截面旋转涡心的位置变化有着类似的趋势，即在同一直径下，随着高度的增加，涡心位置呈顺时针方向(即水流动方向)旋转变化。 (2)在同一高度下，随着直径的增加，圆柱型漩流室内的流动趋于平缓，其流体扰动更小，内部流场更加合理；圆台型漩流室内的流动状态没有明显的变化规律。 (3)漩流室的引入可以降低进入漩流室内钢液的湍流特性，并延长其运动路径，达到延长夹杂物上浮时间和改善上浮环境的目的。 (4)引入漩流室后，中间包内流体流动状态均比无漩流室时有很大改善，其流场更加合理，延长了运动路径，增大了停留时间，并减少了死区体积。 (5)无论是圆柱型漩流室，还是圆台型漩流室，其引入都使夹杂物在漩流室内有较为明显的向心聚集上浮，有利于夹杂物的去除，使夹杂物的上浮率平均由原来的92.35％提高到97％以上。 (6)漩流室的引入，既可以实现湍流控制器的作用，也可以达到与离心中间包相似的冶金效果。 (7)无论安放圆柱型漩流室的情况，还是安放圆台型漩流室的情况，其响应时间及平均停留时间均比无漩流室时有明显延长，滞流区、活塞流区及全混流区比例较为合理。 (8)直径200mm、高度90mm的圆柱型漩流室为最佳方案，其响应时间为44s，平均停留时间为444s，滞流区比例为0.0536，活塞流区的比例为0.0938。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章中间包的实验研究方法

第三章单流漩流中间包的流场测定实验

第四章单流漩流中间包的流场显示实验

第五章单流漩流中间包的夹杂物模拟实验

第六章双流漩流中间包停留时间分布测定

第七章结论

参考文献

致谢