基于ANSYS的中间包流场和温度场的模拟研究

【摘要】：随着炼钢技术的不断发展,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,对延长钢水在中间包内的停留时间,减少卷渣和改善夹杂物的上浮去除有重要作用,直接影响着连铸坯的质量。因此,对中间包内钢液的流场和温度场进行研究和分析,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。 本文以武钢板坯连铸中间包为研究对象,采用数学模拟的研究方法,运用大型通用有限元分析软件ANSYS8.0,建立了中间包有限元模型。通过模拟具有不同内部结构的中间包,如无任何流控装置、设置堰坝与湍流控制器和安装透气砖等,计算不同条件下中间包的流场和温度场,分析了堰坝组合的数量、次序和位置对中间包内流场的影响,并优化了中间包的结构。同时文中还探讨了中间包水力学模拟的问题,通过透气砖的水力模型吹气实验,研究了原方案连铸中间包上安装控流装置和吹气搅拌对流体流动及夹杂物去除的影响。 研究表明:优化后的中间包内钢水流动状况较优化前得到较好改善,钢液流动合理,液面平稳且钢液温度变得更加均匀。随着钢液的最小停留时间延长,活塞流体积分率增加,更加有利于钢水的净化,从而实现提高连铸坯质量的目的。