中间包湍流控制器
湍流控制器在沙钢板坯连铸机中间包的应用
湍流控制器在沙钢板坯连铸机中间包的应用
许茂清;皇祝平;夏翁伟;李裕华;程士富;王政
【期刊名称】《现代冶金》
【年(卷),期】2006(034)006
【摘要】通过水模试验,查清沙钢板坯连铸机中间包加湍流控制器对中间包流场的影响,并基于此在中间包内应用湍流控制器,实际生产中铸坯质量有显著提高.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】许茂清;皇祝平;夏翁伟;李裕华;程士富;王政
【作者单位】沙钢集团宏发炼钢厂,江苏,张家港,215625;沙钢集团宏发炼钢厂,江苏,张家港,215625;东北大学冶金技术研究所有限公司,辽宁,沈阳,110004;东北大学冶金技术研究所有限公司,辽宁,沈阳,110004;东北大学冶金技术研究所有限公司,辽宁,沈阳,110004;东北大学冶金技术研究所有限公司,辽宁,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TG2
【相关文献】
1.沙钢板坯连铸机中间包内型结构优化及在生产中的应用 [J], 陈少慧;许茂清;郑力宁;王志福;夏翁伟;李裕华;王政
2.湍流控制器在沙钢板坯连铸机中间包的应用 [J], 许茂清;皇祝平;夏翁伟;李裕华;程士富;王政
3.首钢京唐公司4号双流板坯连铸机中间包混钢过程成分计算模型研究及应用 [J], 孙丹;蒋学军
4.板坯连铸机中间包快速更换水口工艺的应用与实践 [J], 张海波
5.双流板坯连铸机中间包长寿命技术的研究与应用 [J], 张永青
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
两流非对称中间包不同湍流控制器流场的物理模拟研究
口钢 液 的成分 和温度差 别很大，并且钢 液 中夹杂物 没有 足够 的时间发生碰 撞聚合和上浮去除。
计 算机 系统
示 踪剂 加入 装置
２２ 水 模 型结果 ．
根ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水模 型实验数据 ，利用 Ｆ ｌ ｔ软件 得到采用不 ｕｅ ｎ
同控流装置 中间包 内流体流动的流场 图。
…一 … 镝 泳百…………‘ １
湍 流 控
包 Ｉ ｆ １．
陶门 巾
１ 出水 Ｅ ｌ
巾 门 阀
ＺＨ ＡＯ ｎ’ Ｌ ｎ Ｙａ ＥＩ Ｈｏ ｇ ，ＺＨＯＵ ｕ Ｊ ｎ ，ＣＨＥ Ｈａ — ｅ ｇ ，ＨＥ Ｊ－ ｈ ｎ Ｕ Ｚｈ ｎ — ｉｎ Ｎ ｉｇ ｎ ｉ ｅ ｇ ，Ｓ Ｎ ｏ ｇ ｑ ａ ｇ ，Ｘ１ Ｇ Ｇｕ — ｈ ｎ ｃ Ｎ ｏｃｅ ｇ
，
（ ．Ｓ ｈ ｏ ｆ ｔｒ ｌ ｎ ｔｌ ｒ ｙ Ｎｏｔ ｅ ｓ ｒ ｉｅｓ ｙ ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ １ ，Ｃ ｉａ １ ｃ ｏ ｌ Ｍａｅｉ ｄＭｅａ ｕｇ ， ｒ ａ ｔ ｎＵｎｖ ｒｉ ，Ｓ ｅ ｙ ｎ ８ ｈｎ ； ｏ ａａ ｌ ｈ ｅ ｔ １ ９
２ ．Ｋｅ ｙＬａ ｏ ａｏ ｙｏ Ｅ ｅ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇｏ Ｍ ａｅ ｉ ｌ，Ｍ ｉ ｉｔｙｏ Ｅ ｕ ａｉ ｎ ｂ ｒ ｔｒ ｆ ｌｃ ｒ ｏ ｇ ｅｉ ｏ ｅ ｓ ｃＰ ｎ ｆ ｔ ｒａｓ ｎ ｓｒ ｆ ｄ ｃ ｔ ，Ｎｏ ｔ ｅ ｓｅ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ，Ｓ ｅ ｙ ｎ １ ０ ９ Ｃ ｉ ａ ｏ ｒ ａ ｔｒ ｈ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｙ ｈ ｎ ａ ｇ １ ８１ ， ｈ ｎ ；
５２
∑Ｃ ｔ Ａ
ｉ １ ＝
则 中间包 死区体积分率 、活塞 区体积 分率 和 全
中间包湍流控制器[实用新型专利]
![中间包湍流控制器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c7ab02f7b7360b4c2f3f6442.png)
专利名称：中间包湍流控制器
专利类型：实用新型专利
发明人：杨枝超,刘水斌,杨新泉,陶晓林,唐树平,余刚申请号：CN201120493538.2
申请日：20111202
公开号：CN202336571U
公开日：
20120718
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种中间包湍流控制器，该中间包湍流控制器包括有带空腔的本体，本体上设有开口，该开口与空腔相连通；所述的本体的侧面设有通孔，该通孔与空腔相连通；所述的本体的内底面设有多个半球形凸起。
本实用新型能有效缓冲和减弱钢水液面的翻动，提高浇铸质量，保证浇铸效果。
申请人：武汉钢铁(集团)公司
地址：430080 湖北省武汉市武昌区友谊大道999号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：钟锋
更多信息请下载全文后查看。
优化中间包结构去除氧化物夹杂
优化中间包结构去除氧化物夹杂中间包作为连铸过程控制钢液清洁的关键环节，在现代炼钢生产中扮演着日益重要的角色。
中间包除了实施钢水分配、稳定注流和保证连浇的基本功能外，还可以作为钢水的精炼容器。
通过中间包冶金，可以防止钢水二次氧化和吸气、改善钢水流动状态、防止卷渣和促进夹杂物上浮、微调钢水成分、控制夹杂物形态和精确控制钢水过热度。
如果中间包结构设计不合理，就难以在中间包内去除夹杂物。
因此，为提高钢液质量，要求中间包具有消除大型外来夹杂物、避免内生夹杂物聚集长大及可在钢液传送过程中去除任何残余夹杂物等功能。
合理的中间包外形设计和内腔结构布置不仅是连浇过程中稳定连铸机和连续操作的关键因素，而且在去除钢液中夹杂物、提高铸坯质量、获得高附加值产品方面发挥着重要作用。
1中间包钢液氧化物夹杂的来源及去除机理中间包钢液中氧化物夹杂有外来夹杂和内生夹杂两种。
内生夹杂物主要是脱氧产物，是钢中的合金化元素与溶解在钢水中的氧以及硫、氮的反应产物。
内生夹杂物数量多，颗粒较小(一般小于10um)，分布较均匀，成分简单，对钢的质量危害较小。
外来夹杂物是指从炼钢到浇注的过程中，二次氧化产物和机械卷入钢中的各种氧化物。
外来夹杂物数量少，尺寸较大，多在30一300um，成分复杂，在钢中呈偶然分布，对钢质危害大。
去除中间包钢液夹杂物的方式主要有上浮、相互碰撞长大上浮和黏附包内耐火材料去除法等，这都与钢液的流动密切相关。
夹杂物上浮速度可粗略用Stockes公式表示V 1=gD12(Ps-P1)∕18u (1)式中，V1为夹杂物上浮速度,cm／min；D1为夹杂物的粒径，cm；Ps为钢液密度，7.0 g／cm3; P1为夹杂物密度，3.5g／cm3；u为钢液黏度，1600℃时为0.05 g／cm·s2；g为重力加速度，980 cm／s2。
夹杂物从中间包底部上浮到钢渣界面所需时间tft f =L/ V1(2)式中,L为中间包钢液的高度，cm。
八流连铸中间包控流装置优化的水力学模拟
一 ）： 粤 』 ｄ
：
一
ｔ
霎（ ｃｉ ｔ
（ ４ ）
理 论平 均停 留 时间 ： ＝Ｖ／ ＲＱ 以理论 平均 停 留时 间 ｔ作 为 基 准 时 间 ， 除停 留
时 间 ｔ可得 出无 因次 停 留 时 间 ０ 无 因次 最 小 停 留 ， ，
老
由此计算 出模 型所 对应 于原 型的体 积流量 和水 口流速 ， ： 即
包 为 原型 ， 结构示 意 图如 图 １ｂ 所示 。浇 铸 的铸 坯 （） 断面 尺寸是 １０ｍｍ×１０ｍ ５ ５ ｍ。选 取 模 型 与原 型 的 几 何相 似 比 为 ＝１３５ ／ ． 。模 型 与 原 型对 应 的 工 艺
参 数 如表 １所示 。
表 １ 原 型 和 水 模 型 的主 要 工 艺 参 数
４ｊ． ＵＵ
ｌ ’
● － ●
｝ ｜／粤 、 ｆ 一 ｉ
． ｛ ０
４
审
３
申
２
审
１ 冰 、 口
。
中心缱
审
审 —
．１ ＿ 。 ／ ． — １ ７ ｏ ０’
孔
３ ．０ １Ｏ ８ ．０Ｊ ２ Ｏ
５ ６ ． Ｏ ０
果表明 ， 中间包平均滞止时 间短 ， 原 一侧 ４个水 口的停 留时间相差较大 ； 优化 的双 导流孔挡墙 可使 中间包死 区体积 分数比原型减少 １． ５ ， ９ １ ％ 优化 的 Ｃ ２ １Ｗ１矩形挡墙可使中间包死区体积分数 比原 型减少 ３ ．９ ； １４ ％ 中间包一侧 ４个 水 口的滞止时间差值减少 ； 设置湍流抑制器虽然增加钢液的滞止时间和峰值时间， 但不能有效地 降低死区体积分数。 关键词 八 流中间包 水模 型 挡墙 湍流控制器 优化设计
中间包湍流控制器
中间包湍流控制器一、前言随着科学技术的不断发展，各相关行业对优质钢的需求量在逐年增加。
近年来，各国在连铸中间包内相继采用各种控流装置以降低钢种非金属夹杂物含量，取得了一定的效果。
从中间包内控流装置的发展，可划分为三个阶段：20世纪70～80年代期间，主要研究应用上挡渣堰和下导流坝的中间包控流装置；80～90年代期间主要研究应用附有导流孔的隔墙以及过滤器的中间包控流装置；20世纪90年代后期国外一些钢厂开始研究中间包内的新型控流装置—湍流控制器，并在少数国外钢铁企业开始使用。
中间包是钢水进入结晶器的最后一道冶金工序。
如果钢水中的夹杂物在此工序内不被去除，那么就将进入钢坯中而成为钢中杂质、进而影响钢材的质量和性能。
中间包内夹杂物去除主要是靠钢包水口注流冲击区内夹杂物相互碰撞合并长大上浮。
研究表明，在中间包内设置湍流控制器可以有效地控制钢水在中间包内的流动状态，为夹杂物碰撞和上浮去除创造了良好的条件。
与其他耐火材料相比，镁质耐火材料具有向钢液中传氧少，有利于钢水脱硫和可以控制钢水回硫以及减少钢中夹杂等一系列优点。
因此，选用镁质耐火材料作为中间包用湍流控制器是非常合适的。
本项目分为中间包流场优化和湍流控制器生产和使用几部分。
二、中间包流场优化研究利用水模试验进行中间包流场优化研究，主要是确定湍流控制器的尺寸大小、在中间包内的摆放位置以及与挡墙和挡坝的配合等。
1、物理模型建立利用相似原理，主要考虑几何相似和动力相似。
试验采用有机玻璃制做中间包、长水口、挡渣堰和导流坝等，采用水模拟钢液。
试验装置如图1所示。
2、中间包湍流控制的作用物理模拟试验表明，中间包采用湍流控制器后可以获得如下显著效果。
（1）可以显著改善中间包内的流体流动特征以及流体流动轨迹中间包内夹杂物去除主要是靠水口注流冲击区内夹杂物相互碰撞合并长大而上浮的。
水模试验表明，在没有湍流控制器时，水口注流冲击到包底的冲击砖后，沿着中间包包底铺散开，自由地向四周流动，包括沿着中间包底流动越过上挡渣堰下部直接流向下导流坝以及溢孔处。
连铸中间包内湍流控制器控流过程的数值模拟
【 关键词 】 连铸 中 间包 数值模 拟 湍流控 制 器 流场 水 力学模型
Ｍ ＡＴＨＥＭ ＡＴＩ ＣＡＬ Ｉ ＵＬＡＴＩ ＳＭ ｏＮ Ｔｏ ＴＨＥ ＦＬｏＷ ＣｏＮＴＲｏＬ ｏＦ ＴＵＲＢＵＬＥＮＣＥ ＮＨＩ ＴｏＲ Ｎ Ｉ ＢＩ Ｉ ＴＵＮＤＩ Ｈ Ｓ
Ｌｉｎ ｎｅ ｇ ａ ｇＸｉｔｎ Ｚ ａ ｇＪｅ ｕ ｈ ｎ ｉｙ Ｌｕ Ｘｕ ｅ ｇ Ｗ ａ ｇ Ｙａ ’ ｉ ｆ ｎ ｎ ｎ Ｗａ ｇ Ｘｉｇ ｕ ｎ ｎ ｙ ’
ｓｒ ｃｕ ｅ ｎｄ ｐ ｒｔ ｎ ａａ ｔｒ ｂ ｔｅ ｏ ｔｕ ｔ ｒｓ ａ ｏ ｅ ａｉ ｐ ｒ ｍｅｅ ｏ ｓ ｙ ｈ ｃ ｍｍｅ ｃａ ｓｆｗａｅ ｒｉｌ ｏｔ ｒ ＡＮＳ ・ Ｘ ， ａ ｄ ｈ ｒｓ ｌｓ ＹＳ ＣＦ ｎ ｔ ｅ ｅ ｕｔｏｓ Ｔ ｅｃｍ ｒｏ ｓ ｆ ｕ ｏ ｄｔ ｓ ｅｃ ｉｅｄｓ ｂｔ ｎ（ Ｔ ａ ｄｔ ｙｗ ｔ ｍ ｌ ｉ ． ｈ ｏ ｉ ｎ ｉ ｆ ｗ ａ ｅｒ ｉ ｎ ｅ ｍ ｉｒ ｕｏ Ｒ Ｄ） ｉ ｅ ｅｓ ｔｎ ａ ｓ ｏ ｆ ｄｌ ｎ ｈ ｅ ｄ ｌ ｔ ｔ ｉ ｉ
难 模拟 出温度 差对 流动 的作 用 。因此全 面考察 连 铸情 况 需要采 用数值模 型 。 数值 模拟 可 以用来 优化控 流装 置 的布 置从 而 更好 地 去除钢 水 中夹 杂物 ，不同工 况下 钢水 的流
中间包在稳 定钢铁 生产 过程 和提高铸 坯质量 上扮 演着 重要 的角色 ，深 入研 究 中间包 中钢水 的
【 ｙＷｏｄ】 Ｃ ｕｄｈ ＮｍｒａＳ ｕ ｔｎ Ｔｒ ｌ ｃ Ｉ ｉｔ， ｌ ｉｄ Ｗａｒ Ｋｅ ｒｓ ＣＴｎｉ ， ｕｅｃ ｍ ｌｉ ， ｕ ｕ ｎ ｂｏ Ｆ ｗＦ ｌ， ｔ ｓ ｉｌ ｉ ａｏ ｂ ｅ ｅｎ ｉｒ ｏ ｅ ｈ ｅ
连铸中间包内湍流控制器控流过程的数值模拟
连铸中间包内湍流控制器控流过程的数值模拟
梁新腾;张捷宇;刘旭峰;王妍;王兴玉
【期刊名称】《上海金属》
【年(卷),期】2007(029)003
【摘要】采用ANSYS-CFX软件,针对宝钢4#连铸机中间包结构和操作工艺参数,进行了流动与传热耦合过程的三维数值模拟,并用水力学模拟进行验证.分析比较了无任何控流装置和有控流装置下的钢水流动以及RTD曲线,结果表明:设置湍流控制器可以使中间包内钢水流动死区减少,活塞区增大,更有利于夹杂物的去除.
【总页数】5页(P49-53)
【作者】梁新腾;张捷宇;刘旭峰;王妍;王兴玉
【作者单位】内蒙古科技大学材料科学与工程学院,内蒙古包头014010;上海大学材料学院;上海大学材料学院;宝钢股份有限公司;宝钢股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.连铸中间包内钢液流动特性及控流技术 [J], 王立涛;李正邦;薛正良;张乔英
2.水平三向撞击流反应（混合）器内湍流数值模拟研究 [J], 张建伟;程龙;冯颖;刘思源;
3.平展流燃烧器内湍流输运过程的数值模拟 [J], 赵增武;苍大强;武文斐;李义科;李保卫
4.连铸中间包内三维湍流流动的数值模拟 [J], 朱苗勇;泽田郁夫
5.六流连铸中间包内流动与传热耦合过程的数值模拟及控流装置优化 [J], 樊俊飞;朱苗勇;张清朗;王文忠;樊俊飞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中间包湍流控制器
孙会菊
一重集团铸锻钢事业部炼钢分厂助理工程师，黑龙江省齐齐哈尔富拉尔基161042
摘要：在中间包内使用优化后的湍流控制器，可以改善中间包流场，降低钢中夹杂物的含量。
关键词：夹杂物、湍流器
一、前言
随着科学技术的不断发展，各相关行业对优质钢的需求量在逐年增加。
近年来，各国在连铸中间包内相继采用各种控流装置以降低钢种非金属夹杂物含量，取得了一定的效果。
从中间包内控流装置的发展，可划分为三个阶段：20世纪70～80年代期间，主要研究应用上挡渣堰和下导流坝的中间包控流装置；80～90年代期间主要研究应用附有导流孔的隔墙以及过滤器的中间包控流装置；20世纪90年代后期国外一些钢厂开始研究中间包内的新型控流装置—湍流控制器，并在少数国外钢铁企业开始使用。
中间包是钢水进入结晶器的最后一道冶金工序。
如果钢水中的夹杂物在此工序内不被去除，那么就将进入钢坯中而成为钢中杂质、进而影响钢材的质量和性能。
中间包内夹杂物去除主要是靠钢包水口注流冲击区内夹杂物相互碰撞合并长大上浮。
研究表明，在中间包内设置湍流控制器可以有效地控制钢水在中间包内的流动状态，为夹杂物碰撞和上浮去除创造了良好的条件。
与其他耐火材料相比，镁质耐火材料具有向钢液中传氧少，有利于钢水脱硫和可以控制钢水回硫以及减少钢中夹杂等一系列优点。
因此，选用镁质耐火材料作为中间包用湍流控制器是非常合适的。
本项目分为中间包流场优化和湍流控制器生产和使用几部分。
二、中间包流场优化研究
利用水模试验进行中间包流场优化研究，主要是确定湍流控制器的尺寸大小、在中间包内的摆放位置以及与挡墙和挡坝的配合等。
1、物理模型建立
利用相似原理，主要考虑几何相似和动力相似。
试验采用有机玻璃制做中间包、长水口、挡渣堰和导流坝等，采用水模拟钢液。
试验装置如图1所示。
进水
记录仪
电导仪
中间包
水口
电极
导流坝
挡渣堰
示踪剂
钢包
透气砖
湍流控制器
图1 水模试验示意图
2、中间包湍流控制的作用
物理模拟试验表明，中间包采用湍流控制器后可以获得如下显著效果。
（1）可以显著改善中间包内的流体流动特征以及流体流动轨迹
中间包内夹杂物去除主要是靠水口注流冲击区内夹杂物相互碰撞合并长大而上浮的。
水模试验表明，在没有湍流控制器时，水口注流冲击到包底的冲击砖后，沿着中间包包底铺散开，自由地向四周流动，包括沿着中间包底流动越过上挡渣堰下部直接流向下导流坝以及溢孔处。
而在有湍流控制器时，水口注流冲击在包底的湍流控制器内，注流的湍流能不仅受到约束，而且向中间包表面缓慢流动，然后沿着液体表面流向上挡渣堰。
由于注流流入湍流控制器内混合以及向下和向上两方向的流动，为夹杂物碰撞创造了良好机遇，并且从湍流控制器内转向液体表面流动，为夹杂物上浮又创造了良好的条件。
因此，通过在中间包内设置湍流控制器，不仅消除了流体短路流现象，而且使流体流动路线延长，为夹杂物上浮创造了非常有利条件。
（2）减少钢包长水口注流的喷溅
从模型试验可知，当水口注流开浇注入中间包内时，在没有湍流控制器时，注流冲击到中间包底部的冲击砖后被溅起飞向四周。
而采用湍流控制器时，由于湍流控制器是具有一定几何尺寸和形状的槽形容器，当注流注入中间包时，湍流控制器在中间包底部接收注流，减少其冲击喷溅。
三、中间包湍流控制器的几何尺寸和位置
1、湍流控制器尺寸大小的优化结果
图2为国内某钢厂优化后的湍流控制器的形状和尺寸大小。
图2 优化后的湍流控制器的大小和形状
2、中间包内各控流元件位置的优化结果
水口
透气砖
图3 优化的中间罐内坝、堰、透气砖溢流孔尺寸及位置
坝
坝
水口
堰
湍流控制器
堰
四、镁质湍流控制器的性能和使用效果
1、镁质湍流控制的性能
表1示出了镁质湍流控制器的理化指标。
表1 镁质中间包湍流控制器理化指标化学成分
成分MgO Al
2O
3
其它
含量（％）≥70 ≥18 余量
物理性能
体积密度耐压强度抗折强度线变化率（％）
110℃×24h ≥3.0g/cm3110℃×24h
≥30Mpa
1550℃×3h
≥40Mpa
110℃×24h
≥8Mpa
1550℃×3h
≥10Mpa
0～＋0.5
其在中间包内的放置位置以及与坝、偃等的配合如下图所示。
长水口
挡渣墙
湍流控制器
挡渣坝
渣层
图4 湍流控制器的安装位置
图5 湍流控制器的实际安装情况
2、使用效果
图6示出了使用镁质湍流控制器前后钢中的夹杂物含量变化。
夹 杂 物 个 数 （个）
夹杂物尺寸 （ μm ）
图6 使用镁质湍流控制器前后钢中的夹杂物含量变化
五、结论
通过在中间包内使用优化后的湍流控制器，可以显著改善中间包流场，降低钢中夹杂物含量。
204060801001201405
10
20
30
40
50
60
70优化前
优化后。