韶钢板坯连铸中间包控流装置优化模拟研究

摘要

该文利用数学模拟和水模型实验,对韶钢单流板坯连铸中间包内的控流装置进行了优化研究.具体结论如下: (1)韶钢下、上挡墙的中间包控流装置存在不合理性.在大包注入区,钢液流动速度大,有液面波动现象存在,在上挡墙右侧钢液混合程度低,缩短了流体的最小停留时间. (2)韶钢中间包以采用组装等效湍流控制器与上、下挡墙的控制装置为好,数学模拟得到最佳控流装置的设计参数为:下挡墙1、上档墙和下挡墙2中心线与大包水口中心线的距离分别为A、B和C.上挡墙与包底的距离为350mm,下挡墙2的高度为500mm.水模型实验得到最佳控流装置的设计参数为T0-a-b-c-h1-h2-h3,换算成实际尺寸后与数模计算结果一致.最佳设计与原中间包设计相比,流体的最小停留时间增加了168﹪,平均停留时间延长了13﹪,活体流动区体积分率提高了22﹪,停滞区体积分率降低了66﹪,有利于夹杂物的聚合上浮.该研究结果已经被厂家采用,正在施工中.

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第一章绪论

1.1钢的连续浇铸及连铸坯中夹杂物的主要来源

1.2中间包钢液净化技术

1.3本课题的选择及研究内容

1.4课题的研究方法

1.4.1数学模拟和物理模拟研究方法的产生

1.4.2数学模拟和物理模拟研究方法概述

第二章文献综述

2.1上、下挡墙控流装置的研究

2.2导流隔墙及过滤器的研究

2.3湍流控制器的研究

2.4本章小结

第三章数学模拟研究

3.1数学模型的建立

3.1.1控制方程的建立

3.1.2边界条件的确立

3.1.3数值求解

3.2数学模拟方案

3.2.1具体的模拟方案

3.2.2湍流控制器和上、下挡墙的编号

3.3计算结果及讨论

3.3.1数学模型的验证

3.3.2韶钢实型中间包流场特征

3.3.3加设湍流控制器TW1与下、上挡墙的流场计算(LY-1)

3.3.4加设不同湍流控制器与上、下挡墙的流场计算(LY-2～LY-5)

3.3.5加设组装等效湍流控制器与两挡墙的流场计算(LY-6、LY-7)

3.4本章小结

第四章水模型实验

4.1水模型实验的研究原理

4.2控制方程

4.2.1相似准数的确定

4.3实验方法

4.3.1停留时间分布曲线测定

4.3.2中间包内三种流动体积的计算

4.4实验设备

4.5实验研究方案

4.5.1实验方案的编号

4.5.2湍流控制器几何形状及编号

4.6实验结果及分析

4.6.1原中间包的实验

4.6.2加设湍流控制器T1与上、下挡墙实验

4.6.3加设不同湍流控制器的实验

4.6.4加设组装等效湍流控制器与两挡墙的实验

4.7本章小结

第五章结论

参考文献

致谢