用不同流动控制器研究四流大方坯铸机中间包内的流体流动

摘要

用物理模型和数值模拟方法研究了四流大方坯连铸机中间包内的流体流动情况，计算了先前使用的中间包钢水速度场，同时也计算了经过优化后中间包内的钢水速度场，即在优化后的中间包内采用湍流抑制器，并且对挡渣墙重新设计。此外，在物理模型中测量了这2种情况下以及其它中间包结构条件下的流动特征。物理模型试验结果表明：在先前结构的中间包内，在同一侧两个出口处的停留时间分布（RTD）曲线存在较大差别。根据对先前中间包速度场的数值计算，我们可以看到：在中间包内冲击区的钢水流动速度和湍流程度较大，其主要原因是由于从大包长水口流出的钢水具有较高的速度，而且由于其表面涡流的影响导致其加剧对中间包内衬的侵蚀和卷渣现象发生。在先前带有挡渣墙的中间包内，其速度场具有非对称性，而且在四流中间包的一侧存在短路流。在优化了带有湍流抑制器和重新设计挡渣墙的中间包结构中，在中间包同一侧两个出口处的RTD曲线相类似，减缓了中间包冲击区内的速度和湍流程度，使钢水流动变得相对平稳并且具有对称性，在优化后的中间包内消除了表面涡流和短路流现象。这种形式的中间包结构同时提高了钢水去除夹杂物的能力。为了有效地提高中间包内的流体流动特征，应该将湍流抑制器应用在经过其它精心设计的控流装置上。