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《东北大学》 2008年
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五流小方坯中间包的结构优化研究

张体广  
【摘要】:随着连铸技术的不断发展,对连铸钢的清洁度和铸坯质量的要求也越来越高。中间包内钢液的流动状态,对延长钢液在中间包内的停留时间,均匀钢液温度及夹杂物的上浮去除有重要的作用,并直接影响着连铸坯的质量。因此,对中间包内钢液的流场进行研究和分析,保证钢液流动状态的合理性具有相当重要的理论和实际意义。 本文以某钢厂五流梯形中间包为研究对象,运用数学模拟和物理模拟的方法,对中间包内控流装置进行了研究,并优化了梯形中间包的控流装置。根据相似理论,结合原型中间包的几何形状和尺寸,在实验室中以1:4的几何相似比建立了中间包的模型,测定中间包流体流动停留时间分布曲线,得到不同结构的中间包的流体流动特性。 实验结果表明,原型中间包结构不合理,中间包内钢液速度分布不均匀,冲击区流动速度较大,存在湍流,容易发生卷渣和钢液的二次氧化,而两端区域流动速度相对较小,存在较大的死区;3流、4流和5流之间的RTD曲线很不一致,流体流动特性存在很大差异。各流间的响应时间及平均停留时间等差别加较大,3流和4流响应时间及平均停留时间短,活塞体积分率小,死区体积分率高,并且存在短路流。 采用方案Ⅳ后,能够使钢液在各流间分配趋于合理,流体的流动特性比较一致,钢水停留时间增加,死区体积减小。拉速为2.2m/min时,3流和4流的响应时间,分别提高了4.5倍和2.3倍,峰值时间分别提高了3.6倍和1.4倍,活塞流体积分别增加了6.4倍和3.4倍,死区体积分别降低了38%和38.3%。
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