板坯连铸中间罐湍流控制器试验与应用

结合鞍钢第二炼钢厂板坯中间罐控流装置，通过实验室对比试验研究，开发了一种新型控流装置——湍流控制器。一年来的应用实践表明，它不仅具有防止开浇喷溅而引起钢液吸氧吸氮作用，更重要的是在浇注过程中有明显地去除夹杂物的作用。因此显著地提高铸坯质量，降低夹杂废品。     

Dissipation of Turbulent Kinetic Energy near a Bubble Plume

Profiles of the rate of dissipation of turbulent kinetic energy were inferred from temperature microstructure measurements near a bubble plume at the center of a tank with diameter of 13.7 m and maximum depth of 8.3 m. Six sets of between 18 and 51 profiles were collected at airflow rates of 0.1–0.6 L/s, measured at atmospheric pressure, and ensemble-averaged dissipation profiles were calculated. The dissipation in all cases was between 10?8 and 10?6?m2/s3 in most of the profile, but it increased sharply near the water surface. Energy considerations are used to discuss the experimental results in terms of previous numerical models of bubble plume turbulence. Two previous numerical studies show that the turbulence dissipates between 15 and 30% of the available power. In the experiments, the fraction is less than 1% because some of the energy of the plume is used to generate waves on the water surface and the profiles used to compute the volume-averaged dissipation were relatively far from the bubble plume.     

几种中间包控流装置的作用及比较

 中间包内设置控流装置对钢水流动行为和夹杂物去除影响显著。采用物理模拟的方法,系统研究和比较了常规双挡墙、湍流控制器、导流挡板和透气砖吹氩对中间包流体流动特征的影响。结果表明,湍流控制器可起到减小钢水喷溅、防止二次氧化和改善流体运动路线的作用,并减少短路流的发生。导流挡板与双挡墙比较,最短停留时间变化不大,但死区体积更小。与双挡墙相比,透气砖吹氩的最短停留时间提高不多,但峰值时间增加明显,死区体积大大降低。     

沙钢板坯连铸机中间包内型结构优化及在生产中的应用

通过中间包水模试验,对沙钢(江苏省沙钢集团有限公司)板坯连铸中间包内型及湍流控制器的结构进行优化.查清了沙钢板坯连铸中间包流场存在的问题,确定出最佳中间包内型和湍流控制器结构,采用中间包内型优化结构水模试验时,响应时间、平均停留时间明显增加,死区体积分数减小,混合流体积分数增加,这有利于原型钢水中夹杂物上浮分离.经生产检验,采用中间包内型优化方案(优化挡墙 湍流控制器),提高铸坯内在质量效果显著,为生产优质钢创造有利条件.     

四机四流大方坯连铸中间包结构优化

通过水模拟实验,研究了鞍钢一炼钢大方坯连铸4机4流不同结构的中间包的流体流动特性。研究的结果表明,原结构的中间包同一侧的两流之间的流体流动特性存在很大差异,与内侧流相比,外侧流的最小停留时间、峰值时间和活塞体积分率小,死区体积大。采用优化后的湍流控制器及导流坝组合的中间包控流装置,外侧流和内侧流的停留时间分布曲线趋于一致,表明外侧流和内侧流之间的流动特性相接近。中间包结构优化后,平均夹杂物去除率由51．25％提高到73．46％,铸坯中夹杂物的粒度绝大部分小于10μm。     

湍流控制装置的结构对中间包流体流动特性的影响

通过水力学模型实验，研究了不同结构的湍流控制装置对中间包流体流动特性的影响，结果表明，湍流控制装置的几何结构对中国包流体流动特性有明显的影响，方形无顶缘和圆形无顶缘的湍流控制装置对抑制钢包注流的动能作用不大，而方形带顶缘和圆形带顶缘的湍流控制装置能够较好地改善中间包流体的流动特性，本实验采用长宽比为1．44的矩形湍流控制装置，无论其是否带有顶缘，均难以改善中间包的流动特性。     

两流非对称中间包流场准对称化的数学物理模拟

通过水模型实验和数值模拟,研究了不同湍流控制器下两流非对称中间包内流体流动特性。数值模拟结果表明：湍流控制器几何结构对两流非对称中间包流体流动特性有明显影响。圆形湍流控制器内流场涡心靠近底部,出口处流体流速垂直向上;中间包流场涡心靠近长水口,涡心高度与挡墙高度基本同高,中间包表面波动大,容易发生卷渣现象。不对称长方形湍流控制器底部为不对称波浪形,流场涡心靠近出口,流体以一定角度从湍流控制器出口流出;其右侧出口面积大于左侧,水口右侧流体流量大于左侧;由于增大了出口面积,出口处流体速度减小,中间包表面平稳。水模型结果表明采用不对称湍流控制器中间包两流之间的平均停留时间差比圆形湍流控制器中间包减少1/4,算术平均值增加5.3%,说明非对称湍流控制器增强了中间包去除夹杂物能力且能有效缩小两流之间流体流动的差异。     

湍流控制器结构对中包流场影响的数模研究

根据某厂连铸中间包结构和操作工艺参数,选择LAM和Bremhorst修正的低雷诺数κ-ε湍流模型,建立了描述钢液流动的数学模型,用PHOENICS软件进行了模拟计算,讨论了湍流控制器结构对中间包流场的影响,指出湍流控制器的结构对中间包内流场的影响较大,其中环形带顶缘的湍流控制器最有利于中间包内钢液流动特性的改善,环形部分的曲率半径影响钢液的流动情况。     

Water Modeling of Optimizing Tundish Flow Field

 In the water modeling experiments, three cases were considered, ie, a bare tundish, a tundish equipped with a turbulence inhibitor, and a rectangular tundish equipped with weirs (dams) and a turbulence inhibitor. Comparing the RTD curves, inclusion separation, and the result of the streamline experiment, it can be found that the tundish equipped with weirs (dams) and a turbulence inhibitor has a great effect on the flow field and the inclusion separation when compared with the sole use or no use of the turbulent inhibitor or weirs (dams). In addition, the enlargement of the distance between the weir and dam will result in a better effect when the tundish equipped with weirs (dam) and a turbulence inhibitor was used.     

薄板坯连铸中间包内抑湍器的模拟研究

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的排除有重要影响,为此建立了模拟薄板坯连铸中间包流动情况的水模型。通过测定停留时间分布(RTD)曲线,研究了不同组合控流装置对中间包流体流动特性的影响。结果表明,结构及尺寸合理的抑湍器能延长水口响应时间及平均停留时间、提高活塞流区体积分数及降低死区体积分数;抑湍器与单坝组合的控流装置在控制流体流动方面效果极佳,而抑湍器与单墙单坝、单墙双坝组合的控流装置的控流效果不太理想。     

连铸中间罐采用新型控流装置的模拟试验

结合本钢炼钢厂板坯中间罐的控流装置,通过实验室对比试验研究,开发了新型控流装置——湍流控制器和微细泡气幕挡墙。试验结果表明,二者大大地改善了中间罐流体流动特征参数和流动轨迹。并且还具有防止注流开浇产生喷溅和减轻注流卷吸气体的作用。     

三流中间包流场的物理模拟试验

以莱钢特殊钢厂三流中间包为研究对象做水模拟试验,通过RTD曲线分析和流场观察,结合生产实际及应用的方便、可行性等因素,通过设置、改进挡渣墙、湍流抑制器以及各种挡渣墙与湍流抑制器的组合,试验设计了29组方案。结果表明,原型中间包的内部结构不合理,中间包流场存在严重的短路流、死区比例过大、各流滞止时间差大及夹杂物上浮困难等问题;1型挡渣墙+10°+垫底+4号湍流抑制器方案的中间包内流场结构比较合理。     

Energy Dissipation in Surface Layer due to Vertically Propagating SH Wave

Vertical array data recorded during the 1995 Kobe earthquake are used to calculate the upward and downward energy flow based on one-dimensional SH-wave multireflection theory, from which the energy dissipation in a surface layer is evaluated as their residual. The dissipated energy thus evaluated in a liquefied site is found to reach about 70% of the upward input energy, which indicates that soil nonlinearity and liquefaction serve as effective energy absorbers. In contrast, more energy returns to deeper ground in sites without strong nonlinear behavior. Furthermore, the dissipated energy in the surface layer tends to increase nonlinearly in a convex shape with increasing equivalent damping ratio of the soil there. A simplified two-layer system indicates that the energy dissipation is influenced not only by the soil damping in the surface layer but also by the impedance ratio between the base and surface layers and the input frequency. The same convex relationship is also obtained in the two-layer system, indicating that the simplified system may reflect some important aspects of the energy dissipation mechanisms in the ground.     

连铸中间包不同控流装置使用效果比较的模拟研究

采用水力学数学模拟的方法,研究了3号多孔挡墙和U挡墙对昆钢小方坯连铸中间包流动特性的影响。水力学模拟依据相似原理,用"刺激—响应"实验方法,测定不同工况下停留时间分布(RTD)曲线,得到两种挡墙对中间包流体流动的影响。然后用数学模拟的方法验证水力学模拟的合理性。研究结果表明:3号多孔挡墙可以延长1号、2号水口响应时间及平均停留时间,缩短了3号水口响应时间及平均停留时间,控制各流流动趋于一致。中间包内流体流动特性得到明显改善。使用U挡墙后,钢液的平均停留时间Ta有了大幅增加,但各水口的初次响应时间差距较大,各流的流动特征一致性较差。因而,3号多孔挡墙控流效果优于U挡墙。     

中间包气幕挡墙在连铸生产的应用

文章简述了八钢第二炼钢厂板坯连铸机使用气幕挡墙以后的实践过程和存在的问题,以及今后发展改进的方向。     

中间包内钢液经石灰过滤器后的清洁度

通过工业试验研究了中间包内安装石灰过滤器后钢液中夹杂物的行为。工业试验表明,采用石灰过滤器后,钢中夹杂物平均降低20%。在此基础上建立了中间包安装过滤器后钢中夹杂物的去除模型。模型计算结果与试验值基本符合。     

中间包湍流控制器结构优化的水力学模拟

通过水力学模拟实验,研究了湍流控制器结构对中问包内流体流动特性的影响.结果表明:湍流控制器的结构埘巾间包流体流动特性有较大的影响.湍流控制器内腔形状为槽形,顶缘长度为30mm且其底部形状为平底时,流体在中间包内的斤始响应和平均停留时间最长,死区体积分数最小,活塞流与死区体积的比值最大,而且最有利于中问包内的夹杂物上浮去除.同时,相对于湍流控制器的内腔形状和底部形状,其顶缘长度对中间包内的流场影响最大.