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为了进一步提高连铸效率和满足用户对高质量产品的需求,近年来冶金工作者采取了一系列措施来强化和扩大中间包的冶金功能,其重要措施之一就是在中间包内设置适当形式的控流装置,使之形成合理的流场,一方面促进夹杂物充分上浮,同时也为钢液温度和成分的均匀化创造有利条件。 论文结合重钢炼钢厂五流方坯连铸中间包的实际情况,采用水力学物理模拟和数值计算相结合的研究方法,确定中间包内控流装置设置最佳方案。根据相似理论,在选择弗鲁德准数相似和实验模型与原型的几何相似比为1:3条件下,建立实验模型和进行水力学模拟实验;同时根据连续性方程和动量方程建立描述中间包内流体流动的数学模型,采用Phoenics商业软件进行数值计算。 通过水模实验和数值模拟,发现挡墙设置对五流中间包内钢液流动模式具有重要影响。设置合理的挡墙结构,形成合理的钢液流动形态,将充分发挥中间包的冶金效果。在所实验的多种挡墙结构形式中,以10~#挡墙形式能较好地达到排除夹杂物和保证各流温度均匀的效果。考虑成本因素,对于质量要求不太高的普碳钢浇注,在中间流水口前设置平行挡墙能起到均匀各流温度、消除底部击穿流的效果,有利于保证多流浇注工艺顺行。 从现场应用验证结果来看,两种控流装置的应用使中间包内温度分布是均匀的,满足连铸浇铸顺行的要求。验证了挡墙的结构是合理的,实现了钢流在中间包内以较优的流动形态流向各流水口。10#挡墙形式使钢水通过挡墙后钢中夹杂含量明显降低,验证了控流装置的选型和结构设计是合理的;达到了延长钢液在中间包内的停留时间,使非金属夹杂物能够充分上浮,提高钢液的清洁度和铸坯质量之目的。 生产应用一年来,各项技术经济指标达到或超过了改造前的指标,且已成功开发多个优质品种钢。