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文檔簡介
1、本文通過物理模擬和數(shù)學(xué)模擬對七機七流方坯連鑄中間包流體流動控制進行了研究,提出了最佳的中間包結(jié)構(gòu)。
根據(jù)原型中間包的幾何形狀和尺寸,在實驗室中以1∶3的幾何相似比建立了中間包的模型,保持弗魯?shù)聹蕯?shù)相等進行物理模擬實驗。通過測定中間包流體流動停留時間分布曲線,計算得到不同結(jié)構(gòu)中間包的流體流動特性。研究發(fā)現(xiàn)原方案的中間包沖擊區(qū)小,該區(qū)域內(nèi)流體的湍動能較大,最小停留時間和峰值濃度時間較短,活塞流動區(qū)體積分率較小,停滯區(qū)體積分率過大,
2、且各流的流動特性差別大,該中間包結(jié)構(gòu)不利于夾雜物的上浮和去除。
采用優(yōu)化后的湍流控制器及導(dǎo)流隔墻、導(dǎo)流壩組合的中間包結(jié)構(gòu),可以使中間包的流體流動特性得到改善。同原方案1相比,中間包最優(yōu)方案使1~4流的最小停留時間分別延長12.2%、48.0%、251%、481%,峰值濃度時間分別延長16.9%、505%、411%、279.7%,平均停留時間分別延長52.9%、12.70%、71.5%、109%,活塞流體積分率分別增加14.8%
3、、302%、351%、349%,停滯區(qū)體積分率分別降低54.2%、55.5%、53.4%、63.9%,且中間包各流的流動特性更加均勻,顯著改善了中間包內(nèi)流體流動特性。
在數(shù)學(xué)模擬中,利用Fluent軟件對原方案1和最優(yōu)方案中的流場進行模擬。最優(yōu)方案中的流體流動得到明顯改善,中間包內(nèi)流體流動均勻,湍動能減小,流場更加理想。
研究結(jié)果表明,導(dǎo)流隔墻結(jié)構(gòu)對中間包內(nèi)流體流動有較大影響,改進后的導(dǎo)流隔墻使中間包內(nèi)的流體流動得到
4、改善;采用湍流控制器可以減小注流的湍動能;導(dǎo)流壩可改善中間包內(nèi)流體流動軌跡,使注流到達各水口時間更加平均。中間包采用優(yōu)化導(dǎo)流隔墻、導(dǎo)流壩和湍流控制器后,在鋼包長水口注流沖擊區(qū)獲得平穩(wěn)的流動,鋼水對包底和包壁耐火材料的的沖刷程度減弱,鋼水在液面流動時,相互之間的干擾大大減弱,液面產(chǎn)生旋渦的可能性大大減少。在中間包的兩側(cè),鋼水的流動速度降低,流動對稱,避免了短路流的產(chǎn)生。這樣有利于增加鋼水在中間包的停留時間,提高中間包去除鋼水中非金屬夾雜物
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