35t一机一流中间包控流装置优化

【摘要】：洁净钢是冶金研究中较热门的内容。为生产出高洁净度的钢,必须在钢液凝固前保证钢液的质量。中间包是连铸生产中必不可少的设备,其传统功能是减压、分流和保证浇注的连续进行。作为钢液凝固前所流经的最后容器,中间包内钢液质量对铸坯质量影响很大。为了提高钢液的纯净度,中间包冶金技术受到了广泛关注。其中,最常见的技术就是在中间包内安装控流装置。本文以某钢厂生产中的中间包为原型,运用数值模拟软件对不同控流装置的冶金效果进行模拟研究,为充分发挥中间包的冶金功能提供思路。以实际生产中间包尺寸建立数学模型,运用模拟软件Fluent对不同控流装置的平均停留时间曲线和温度分布进行了模拟。根据测得的平均停留时间曲线,分析了各控流装置的响应时间、峰值时间、平均停留时间、活塞区与死区的体积分数。结果表明:原型中间包响应时间为69.3s,峰值时间为442s,活塞区体积为35.91%,死区体积为18.86%。原型中间包流场不合理,存在响应时间短,活塞区体积分数小,死区体积分数大的缺点。对多孔挡墙进行正交实验后,并进行极差分析,得到影响响应时间的主次因素分别为导流孔的仰角、导流孔的孔径、上下孔的距离和挡墙到长水口中心的距离;影响峰值时间和死区体积分数的主次因素分别为导流孔的仰角、导流孔的孔径、挡墙到长水口中心的距离和上下孔的距离。最佳控流装置方案是:挡墙中心距离长水口中心为1550mm,导流孔孔径为100mm,导流孔上仰角为35°,上下孔距离为240mm。最佳控流装置的响应时间达到92.9s,峰值时间达到497s,活塞区增大到41.43%,死区体积分数减小到14.33%,活塞区与死区体积分数之比增大到2.8917,有利于夹杂物的去除。优化后的多孔挡墙适用于不同拉速的工况。抑制器内腔高度的加深,可提高冶金效果,但考虑底部材料寿命,保证内腔深度为100mm时较合适。同体积下的圆形抑制器可将活塞区与死区体积比提高到2.9863,建议采用。温度场分析表明,原型控流装置存在低温区;正交实验优化后可使温度分布合理;抑制器深度改变对温度分布影响不大,圆形抑制器温度分布合理。综合考虑流场特性和温度场分布,最佳控流装置方案为优化后的多孔挡墙配合圆形抑制器。
【关键词】：洁净钢 湍流抑制器 多孔挡墙 数值模拟
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF703