顶旋型湍流抑制器优化中间包流场的物理模拟

摘要：

设计了一种顶旋型湍流抑制器,使中间包冲击区内钢液在其作用下产生旋转的速度场,从而削弱钢液回流至钢-渣界面的强度,降低湍动能,避免卷渣和钢液二次氧化,以达到在冲击区内净化钢液的目的.通过水模型试验对比分析了无湍流抑制器、普通湍流抑制器和顶旋型湍流抑制器下单流中间包稳态浇注、开浇和换钢包时的多相流动行为,验证所设计的顶旋型湍流抑制器在中间包各操作阶段的优越性.结果表明,顶旋型湍流抑制器对中间包稳态浇注过程无负面影响,对非稳态浇注过程有明显改善效果.与不使用湍流抑制器相比,可以使钢液的平均停留时间由308.5 s延长至327.4 s,死区体积分数由9.67％减小至4.13％,响应时间由69 s增加到109 s,有效避免了短路流的出现.不采用湍流抑制器和采用普通湍流抑制器的中间包在开浇充包50 s后会分别产生115 cm2和55cm2左右的钢液裸露,在换钢包过程再充包20 s后会分别产生90 cm2和50 cm2左右的钢液裸露,而采用顶旋型湍流抑制器均不会产生钢液裸露现象,且相较普通湍流抑制器可以有效降低开浇换钢包过程中钢-渣界面的液面波动幅度.顶旋型湍流抑制器可以有效改善钢液的流动状态,避免非稳态浇注时的卷渣及钢液二次氧化,提高钢液洁净度和金属收得率,且在不明显增加成本的前提下确保较高的使用时效,有较高的推广及应用价值.

关键词：中间包、湍流抑制器、水模型试验、非稳态浇注、开浇

所属期刊栏目：58

分类号：TE357.46;TF777;P618.130.2

资助基金：国家自然科学基金;中国博士后科学基金资助项目

在线出版日期：2023-02-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：72-82