41水平连铸中间包内钢水流动的水模型研究.docVIP

水平连铸中间包内钢水流动的水模型研究 杨树峰1，2，李京社1，张立峰 2 ，唐海燕1，石少清 3 （1. 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京100083, 中国；2. 密苏里科技大学冶金工程系，密苏里州罗拉市65401，美国；3.衡阳钢管公司技术中心, 衡阳 421001，中国） 摘 要：, 对原型中间包内钢液的流场进行了评估，并研究了中间包控流装置（坝和湍流控制器）对中间包内钢液流动特性影响。 关键词： Water Modeling on the Fluid Flow in a Horizontal Continuous Casting Tunish YANG Shu-feng1,2, LI Jing-she1, ZHANG Li-feng2, TANG Hai-yan1 SHI Shao-qing3 (1.School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Dep of metallurgical enginering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, MO 65409-0330, USA 3.Research centere , Hengyang Pipe Company Ltd., Hengyang 421001, China) Abstract: According to the actual horizontal continuous casting tundish of 15t and ￠120mm billet, the system of water model was established by similarity ratio of 1:1.5, and the flow field in the local horizontal continuous casting tundish was examined The effect of the application of flow control device (dams and turbulence inhibitor) on the flow behavior in the horizontal was studied.. Key words: Horizontal Continuous Casting, Tundish, Water Modelling，Flow Control Device 1前言 随着中间包冶金技术的的发展和完善，中间包不仅把钢水均匀分配给各个结晶器和实现多炉连浇，而且承担了越来越多的精炼功能。净化钢水去除钢水中的夹杂物以及防止钢水二次氧化是现代连铸中间包的重要功能。中间包内钢水的流动状态，对延长钢水在中间内的停留时间、减少卷渣和改善夹杂物去除有重要作用，直接影响连铸坯的质量。 水平连铸与弧形连铸在工艺上有很大差别，水平连铸结晶器与中间包封闭地联在一起，夹杂物只要随钢水进入结晶器就会被凝固坯壳捕捉。因此，水平连铸过程中，中间包是钢液中夹杂物去除的最后一个环节。与弧形连铸机中间包相比，水平连铸中间包的净化钢水的负担更重，结构上也差别很大。与弧形连铸的中间包相比，水平连铸的中间包熔池较深，出口在侧面、底部，因此内部的钢液流动也弧形连铸机中间包有很大的不同。关于水平连铸中间包的钢水流动的研究90年代初期以前曾有过报道1)，而后由于水平连铸机使用的减少，相关的研究不再多见，而关于弧形连铸过程中间包的研究一直比较多2-9)。衡阳钢管公司多年以来一直使用水平连铸浇注圆坯，用于石油钻杆。本研究通过水力学模拟实验，研究了水平连铸中间包内安装控流装置（坝和湍流控制器）对钢水流动的影响。 2 实验方法 本研究中，依据相似原理，在几何相似和动力学相似（Froude准数相似，Fr=U2/gL）的条件下，以模型与原型之间1:1.5的相似比（(＝0.67）建造有机玻璃水模型研究水平连铸中间包内钢水的流动。依据Froude准数相似 Frm = Frp，因此长度、速度、流量的相似条件为： 长度: Lm=λLp=0.67·Lp 速度: Um=λ0.5·Up=0.82 Up 流量: Qm=λ2.5Qp=0.36 Qp 实际连铸生产过程中为两流，拉速为3m/min，圆坯直径为120mm。中间包原型和税模型的参数参见表1。 表1 中间包原型与模型对应的工艺参数 Table 1 Parameters in the prototype tundish and the mod