大方坯六流中间包控流装置优化的数值模拟研究

摘要

中间包是炼钢生产流程中重要的冶金反应器，除具有储存、分配钢液的作用外，还具有净化钢液、去除钢中非余属夹杂物的作用。而其主要的冶金作用是通过设置控流装置，调整钢液流动状态，以达到均匀温度和促进非金属夹杂物上浮的效果。为此，许多研究者采用数值模拟的方法，对中间包内钢液的流动及其控制进行了研究。 本文从某钢厂实际出发，以大方坯连铸机六流中间包为研究对象，依据现场工艺参数（入水口内径：80mm；出水口内径：50mm；铸坯断面尺寸：280mm×380mm；正常拉速：0．7m/min），利用模拟软件分别对无控流装置、原有控流装置和优化控流装置三种力方案下的中间包流场、温度场、夹杂物运动轨迹及钢液停留时间进行模拟。 结果表明：采用优化方案后，中间包内钢液充分混合，死区体积减少到6．5％，钢液越过坝后速度较小，不会发生卷渣现象；中间包内温度场更加均匀，最大温差减小到37℃；各流出口最大温差仅为5℃；夹杂物去除率提高到71．7％；明显提高了小于50μm小尺寸夹杂物的去除率。 通过对模拟结果进行对比分析，发现优化方案能有效降低中间包内夹杂物含量、延长钢液平均停留时间、较大程度地改善流场形态，均衡钢液温度，其结果对连铸生产具有一定的指导意义。

目录

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引 言

1文献综述

1.1连铸技术发展状况

1.1.1国外连铸技术的发展概况

1.1.2我国连铸技术的发展概况

1.1.3连铸技术的优越性

1.1.4现代炼钢生产流程

1.2中间包冶金技术的发展

1.2.1中间包的作用

1.2.2中间包的冶金功能

1.2.3多流中间包内钢液流动的研究

1.3连铸过程模拟技术

1.3.1连铸过程的物理模拟技术

1.3.2连铸过程的数值模拟技术

1.4课题的目的意义及研究内容

2数值模拟理论基础

2.1模拟软件的结构及求解过程

2.2前处理过程

2.3求解过程

2.4后处理方法

3中间包物理数学模型的建立

3.1物理模型的建立

3.1.1研究对象

3.1.2基本假设

3.1.3物理模型

3.2数学模型的建立

3.2.1基本方程

3.2.2边界条件

3.2.3网格划分

4数值模拟计算及结果分析

4.1数值模拟计算

4.2中间包内流场数值模拟结果与分析

4.2.1无控流装置中间包内流场分布状况

4.2.2原有控流装置中间包内流场分布状况

4.2.3优化方案中间包内流场分布状况

4.2.4流场数值模拟研究小结

4.3中间包温度场数值模拟结果与分析

4.3.1无控流装置中间包内温度场分布状况

4.3.2原有控流装置中间包内温度场分布状况

4.3.3优化方案中间包内温度场分布状况

4.2.4温度场数值模拟研究小结

4.4中间包内央杂物运动分析

4.4.1夹杂物运动轨迹

4.4.2夹杂物去除率对比分析

4.5中间包停留时间分析

结 论

参考文献

在学研究成果

致 谢