45双流大板坯中包结晶器模拟研究及应用效果分析6-17.docVIP

双流大板坯中包结晶器模拟研究及应用效果分析 张永亮 段建平 杨红岗 （山西太钢不锈钢股份有限公司 太原030003） Simulated Study and Application Analysis for Tundish and Mold of Two-Strand Slab ZHANG Yong-liang, DUAN Jian-ping, YANG Hong-gang (Shangxi Taigang Stainless Corporation Limited, Taiyuan 030003) Abstract: The configuration of two-strand tundish had been studied in the text. Because it has many problems. The dead volume fraction is larger. The residence time of liquid steel is short. The temperature of steel is no-uniform. The inclusion is difficult to remove. The configuration of tundish had been studied in water modeling experiment to optimize the tundish configuration, to improve flowing of steel and to decrease inclusion. The submerged entry nozzle had been studied in water modeling. Because the tilting angle and depth of submerged entry nozzle is not suitable to melt difficult mold powder and to influence quality of slab. The parameter of submerged entry nozzle is optimized through the experiment. The quality of slab is improving and the casting speed can been heightened to increase output of slab. Key words: tundish, model, simulated study1、前言 连铸中间包是连接大包与结晶器之间的过渡容器，不仅是稳压、分配钢液、保证钢液连续浇铸的缓冲容器，还是防止钢渣进入结晶器、去除钢液中非金属夹杂物、均匀钢液温度等保证铸坯质量的关键设备。连铸中间包内的结构设计对中间包内流体的流动行为、非金属夹杂物的上浮以及均匀钢水温度等起着非常重要的作用，对中间包内腔结构优化设计，是获得较优的中间包流场及提高铸坯质量的有效手段，实践证明利用水模型对中间包进行物理模拟研究是寻找合理、有效控流元件的直观和方便的方法，最终可获得较优的中间包流场[1-4]。结晶器内流体的流动行为主要影响铸坯的凝固，合理的结晶器流场可以减轻结晶器内钢液面波动，减小流股在结晶器内冲击深度，从而防止结晶器保护渣的卷入，促进钢水中夹杂物和气泡的上浮去除，防止结晶器窄面铸坯初生坯壳的不均匀生长，而结晶器内的钢液流场和温度场主要取决于浸入式水口的参数等[5-7]，同样通过水模型实验可获得较优的水口参数。 本文针对60t双流大板坯中间包结构不合理导致死区较大、钢水温度不均匀，以及结晶器水口参数不合理引起保护渣化渣困难等问题，采用物理模拟研究方法优化中间包内控流装置及水口参数。 2、实验方法及装置 2.1 实验方法 实验根据相似第二定理，只要单值条件相似，定性准数相同，就能保证模型与原型的现象相似。由于水模型实验的粘性力与惯性力相比非常微小，只需考虑Fr准数相等。 将中间包和结晶器按1:2.5的比例缩小，保持原型和模型几何相似，模型中间包和结晶器用有机玻璃制成，用水作为模拟钢液的介质。 本研究对中间包内各参数的计算采用文献[3]中的计算方法，其数学描述1）平均停留时间t：2）理论平均停留时间：3）滞止时间t滞：进入反应器的流体微元的最短时间，也即从加入脉冲信号开始时间到反应器出口得到响应时的最短时间4）活塞区体积VpVp=t滞/?；5）死区体积VVd=1-t/?；6）全混区体积VmVm=1-Vp- Vd；上列各式中，ct)为钢水体积分数；V为反应器体积；Q为进出反应器的流量 图1 实验装置示意图 Fig 1 Schemat