【摘 要】
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连铸中间包内控流装置的优化设计对改善钢液流动,延长钢液停留时间具有重要意义。目前,国内外钢铁企业已经采取了很多技术手段,其中就包括在中间包内安装湍流控制器和应用离心中间包。基于传统的湍流控制器和离心中间包的设计原理,前人提出了一种名为旋流中间包的解决方案。前人进行的相关研究中用于导流的仍为传统直筒型长水口。近些年在进行旋流中间包技术推广时发现,直筒型长水口与旋流室的精确对接在实际操作中相当困难,稍
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连铸中间包内控流装置的优化设计对改善钢液流动,延长钢液停留时间具有重要意义。目前,国内外钢铁企业已经采取了很多技术手段,其中就包括在中间包内安装湍流控制器和应用离心中间包。基于传统的湍流控制器和离心中间包的设计原理,前人提出了一种名为旋流中间包的解决方案。前人进行的相关研究中用于导流的仍为传统直筒型长水口。近些年在进行旋流中间包技术推广时发现,直筒型长水口与旋流室的精确对接在实际操作中相当困难,稍有不慎就有可能导致生产事故,这样就难以保证旋流中间包的冶金效果。基于此,本课题提出使用异形引旋长水口配合直筒型旋流室的方案,在保证旋流效果的前提下最大程度地解决上述对接困难问题。这就需要针对异形引旋长水口和直筒型旋流室开展结构优化方面的研究。本文首先进行了旋流中间包内流场进行数值计算,对旋流室内和注流区的流场进行了分析,在流场计算的基础上,又进行了钢液的停留时间分布的计算和旋流中间包钢/渣界面行为的数值模拟,考察了异形引旋长水口结构和位置一定的条件下,不同旋流室结构参数对中间包内流场、钢液停留时间以及钢/渣界面行为等的影响。本文研究得到的主要结论如下。（1）通过注流区流场分析,流股冲出旋流室时会产生回流,但其强度随旋流室高度的增大而减弱,随旋流室直径的增大而增强。（2）旋流室直径为0.5 m条件下,钢液的平均停留时间在旋流室高度为0.35 m时达到最大值894 s,与无旋流室相比较,平均停留时间提高18 s;旋流室直径为0.625 m条件下,钢液的平均停留时间在旋流室高度为0.35 m时达到最大值894 s,与无旋流室相比较,平均停留时间提高18 s;当旋流室直径为0.75 m时,钢液的平均停留时间在旋流室高度为0.65 m时达到最大值899 s,与无旋流室相比较,平均停留时间提高23 s。（3）旋流室直径为0.75 m高度0.65 m条件下,简单组合模型分析停留时间分布得到的全混流体积分数与死区体积分数比值最大。（4）旋流室直径一定时,随旋流室高度增加,钢/渣界面形成的凹坑变深,界面速度起伏变大,但钢/渣界面形成的凹坑的范围并没有变大,所以可通过降低旋流室高度的方法使钢/渣界面形成的凹坑变浅。（5）旋流室高度一定时,随旋流室直径增加,钢/渣界面形成的凹坑呈现先变深后又变浅、凹坑范围逐渐变大的变化规律。当直径超过一定值时,可通过增大旋流室直径的方法使钢/渣界面形成的凹坑变浅。
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