文档介绍：在现代连铸的应用和发展过程屮,屮间包冶金显得越来越重耍,其内涵在被不断扩大。为了完成上述功能,己经开发了多项屮间包冶金技术,如图1・1所示。••堰和坝5•过滤器6•、导流隔墙、过滤器和湍流控制器以及它们的组合是现代屮间包常用的控流装置,且不同的控流装置对屮间包内钢液流动形态的影响各不相同。^人血研究结果表明,小间包内设有控流装置时,最短停留时间增加、活塞流区体积增大、能有效地消除钢液表明的湍流和扰动现彖、促进夹杂物的上浮和去除。因此国内外各个钢厂基本上都采用在屮间包内设置控流装置的措施来强化和扩大屮间包的冶金功能,进一步净化钢液。,其主要物理参数为:长度5000mm,宽度650mm,自由表而高度1000mm,入口内径50mm,出口内径30mm,两个水口在屮间包长度方向的距离为4000i™,。VOLUMESVOLUNUMNOV3200420:38:,木文研究的钢水流动过程可以由下列方程加以描述。连续方程^2=odxt公式()动量Navier-Stokes(N-S)方程公式()3(刊対)dPdr/"兀+亟%(瓦*臥)'式屮:P为压力,Pa;°为流体密度,啜扌;“莎为有效粘度系数,Pjs,可由湍流模型來确定。本文采用由LAUNDER和SPALDTNG提出的k-s双方程模型來确定叭R方程(湍流动能方程)一\时_也■虫、=Gr_pw 公式cxi cykcxi()七•方程(湍流动能耗散率方程)—(pu占-^-―)=(C凤一C,pF)/k 公式()式小:Gk二儿二(学+字),为湍流动能产生项;〃龙=//;+“;“二pC丄,OX;CU;CX; £丛为湍流粘度系数;曲为层流粘度系数;G,C2,C“,s,%采用LAUNDER和SPALDING的推荐值:G=,G=,C“=,q=l・0,q.=。,计算时只选取其一半来分析。屮间包入口的速度根据连铸机的拉速和铸坯断面人小确定。屮间包出口速度根据进出屮间包的钢水质量流量守恒的原则确定。入口处湍动能匕和耗散率為由下式确定:g==5力。其中%为入口注流处的速度,乙为入口截面的半径。//in由于屮间包内钢液的流动状况比较复杂,建立模型吋需要做一-些假设,因此边界条件可确定为:1、 在自由表面上,平行于自由表面的速度分量和其他标量的梯度均为零;2、 在固体壁面上,速度、压力、湍流动能及湍流动能耗散率均为零;3>在对称面上,各变量的梯度为零,垂直于对称面的速度分量为零;4、小间包内钢液流动为恒温、稳态、粘性且不可压缩的流动。,基本上反映了屮间包内钢液的流动特征:自钢包注流进入屮间包内的钢水以较大的速度向下流动,穿透整个钢水层到达屮间包底部,然后沿着包底向四周散开,从屮间包出水口流出的钢液很大一部分是从注入流直接流出的,有小部分钢液到达屮间包的前后壁而后,再沿着包壁流动,流向屮间包出水口。小间包注入流具有较大的卷吸作用,使得注入流区屮间包上而部分的钢液反向流动,在屮间包左右两侧会形成一个逆时针回流。屮间包内产生这种流动会对钢液的质量带来不利的影响。因为新进入屮间包图2・4中间包无控流装置时的流场分布内的钢液在包内停留吋间较短,钢液屮的夹杂物來不及上浮就随着钢液进入了结晶器。此外,注入流的卷吸也可能将自由表面的保护渣卷入钢液,从而形成新的夹杂,其屮一部分是不能排除的,这无疑更加重了钢液的污染。因此,在实际屮间包冶金过程屮,要尽量避免这种流场出现,在屮间包内设置控流装置就显得尤为必要了。,阻止表血回流,并使钢液湍动显著的部分集屮在注入流区,下游形成流动平稳的熔池。坝的作用是阻挡流体沿包底的流动,使流动方向转向上方。因此堰设于坝的上游才有改善屮间包流动的结果。反Z,坝在堰的上游,反而使包底铺展流动更严重。设置堰时,下游必须设置坝,以抑制沿包底的流动。(a)所示,屮间包内加上堰、坝装置以后,钢液的流动状态发生了很大的变化。由于有堰的存在,把钢水的注入流区限制在较小的范围