单流连铸中间包内流场数值模拟.pdfVIP

莱钢科技 2012年2月 一实一 巫一 单流连铸中间包 内流场数值模拟 陈豪卫，王爱敏 (招标 中心) 摘 要：以某单流板坯连铸中间包为研究对象，利用数学模拟方法，以挡墙与入 口处、挡坝 间的距离，挡墙和挡坝高度等为影响参数，对板坯连铸中间包流场进行优化设计，研究了中 间包内钢液流场，对 目前使用的中间包结构进行了优化，得出了有利于生产的设计数据。 关键词 ：中间包 数值模拟 流场 流动过程中所受阻力的影响； 0 前言 5)忽略壁面对夹杂物颗粒的吸附和小颗粒夹 中间包是连铸主要设备之一，作为一种连续操 杂物的碰撞聚合长大过程，其去除的主要机理是液 作的反应器，它与转炉、电炉及钢包等间歇操作反 面渣层的吸附。 应器的概念不同。中间包 内基本是钢液的流动，其 1．2 钢液流动的控制方程 冶金功能包括炉与炉之间钢液的衔接、钢液中夹杂 钢液在中间包内的流动是一个复杂的湍流流动 物的去除、温度和成分均匀化等都在流动的钢液中 过程，描述钢液在中间包 内流动的基本方程有连续 进行。因此，为了充分发挥 中间包的各种冶金功 性方程、动量方程 (Navier—Stokes方程)以及描 能，必须掌握中间包内钢液流动的特征。但是，直 述湍流的k一￡方程。假设中间包内的流体流动是 接测定高温钢液流场很困难，因此通过对其流场进 稳态的，并且密度P为常数，各基本方程式表示如 行数学模拟研究，优化中间包的设计参数，改进中 下 ： 间包内部结构，以实现中间包去除夹杂物、成分和 1)连续性方程 U i 温度均匀化等冶金效果，进而降低生产事故，减少 ~~O — — ： 0 (1) 铸坯及轧制夹杂物缺陷。 f 本文以某板坯连铸中间包为研究对象，建立物 (1)式中：p——流体密度，kg／m’； 理模型，综合考虑坝高、堰深、坝堰间距、堰与长 u——张量表示的时均速度，m／s。 水口间距等参数对钢液在中间包流动状态进行分 2)动量方程(Navier—Stokes方程) 析，以得到最佳组合值。 = 一 ———批——一=一箸一+十毒一I[一“r，、(箬一+十缸箬一)～，]I 、(2)J‘ l 数学模型的建立 (2)式中，“，“f：i和 方向的速度，m／s；i，i：i 1．1．基本假设 和_方『向的坐标值，m；JD：流体密度，kg／m ；P：压力， 中间包 内流体流动模型的基本假设： Pa； ：有效粘度系数，Pa·s，可用湍流模型确定。 1)流动为不可压缩粘性流体的稳态流动； 本文采用Laund