中间包冶金培训课件
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❖ 深熔池中间包的优点：
❖ A.钢水液面波动较小，可减轻钢水二次氧化； ❖ B.减小了液面流速和湍流强度，相应降低了水口部
位钢水流速和湍流强度，利于注流稳定； ❖ C.降低产生涡流的可能。
二.钢水平均停留时间
❖ 钢水从中间包入口连续流到出口处所经历 的时间叫理论平均停留时间。 T平均＝钢水体积（m3）∕中间包钢水流 量（m3∕min）
2.钢包采用长水口时中间包流动特点
⑴钢渣界面流动剪切力减轻；
⑵减轻了由注流引起的波浪运动。如果中间 包加挡墙和坝联合作用，则卷渣有明显减 少。
3.引起中间包卷渣的流动因素： ⑴钢渣界面流动的剪切力和表面波； ⑵注流冲击区的紊流； ⑶低液位时水口上部形成的漩涡。 4.防止卷渣的措施 ❖ 采用长水口（钢包）、大容量、深熔池、
动。 2.防止： ⑴控制合适的液面高度； ⑵在适当的位置安放挡墙和坝。
❖ 中间包漩涡形成： ❖ ａ—漩涡形成； ｂ—有漩涡时流动形态
五.流动不稳定性和波的形成
1.液面升高或降低时，流速有较大的变化而引 起流动模式改变导致表面波的形成。
2.入口和出口条件发生变化时，流动不稳定性 会导致表面波。
❖ 表面波的扩散，引起中间包钢渣界面的搅 动而卷入渣子，对铸坯质量有不利影响。
三.注流卷入空气
❖ 钢包注流相当于“喷射泵”的作用，把周围 空气卷入到液体中，加重了二次氧化污染钢 水，卷入的空气量决定于注流直径、轴向速 度、钢水粘度和注流紊流强度。当其它因素 一定时，卷入的空气量主要决定于注流的紊 流程度。
1.注流为光滑的层流，卷入空气较少；
2.注流为脉动的紊流，卷入空气较多；
§5—2 中间包钢水夹杂物的去除
一.夹杂物上浮
❖ 在静止液体中质点上浮速度可表示为：
V=2r2p（ρl－ρi）g∕9μ 计算结果说明中间包钢水中大于70μm夹杂 物基本上都可上浮，而小于70μm夹杂物上 浮就困难了。
❖ 由于中间包钢水流动的紊流作用，夹杂物 相互碰撞聚合，加速了夹杂物上浮。
❖ 促使中间包内夹杂物上浮的措施：
二.中间包无控制流动 敞开浇注双流中间包流动模式如图：
❖ 缺点：
A.钢来自百度文库注流带入大量空气，“沸腾作用”使 中间包表面呈波浪运动，加剧了二次氧化；
B.中间包底存在钢水停滞区，温度不均匀；
C.由于有死区存在，整个中间包容积未能充 分利用，夹杂物不易上浮。
三.中间包控制流动 1.挡墙； 2.坝。 ❖ 作用： A.消除中间包底部区域的死区； B.改善改善流动的轨迹，使流动沿钢渣界面流动，
❖ 若钢包水口注流速度为3.2m ∕s，则Re＝ 2.6×105，流动为高度紊流；从中间包水口 流出的注流的Re＝1.2×105，也是高度紊 流。中间包内液体流动速度一般在1～2 3m ∕s（中间包流动速度等于体积流量与 中间包垂直截面积之比）， Re约是104数 量级，也是属于中等的紊流。
二.钢包注流冲击区
❖ 中间包的最大容量现已达80t。
2.改善液体流动轨迹。液体把夹杂物带到中间包表面 区，缩短了上浮距离。为此，在中间包加障碍物 （如挡墙和坝）以改变流动方向，消除中间包死区；
3.钢包注流不应把夹杂物带入钢包底部而是在某一定 高度。为此，中间包液面高度由浅熔池（600～ 700mm）向深熔池（1.0～1.2m）方向发展。
3.注流为高度的紊流，卷入的空气很多；
4.注流分散为液滴（散流），卷入空气最大。
❖ 注流分散为液滴卷入的空气量比光滑圆流要 大60倍以上。
❖ 钢包注流形态对中间包内液体流动有十分 重要的影响，同时也会影响结晶器液体的 流动。如图：
四．漩涡 1.危害： ⑴把中间包渣卷入结晶器； ⑵把空气卷入到液体中； ⑶使中间包注流不稳定，搅乱结晶器钢液流
❖ 根据中间包容量大小不同，停留时间一般 在3 ～10min。
§5—3 中间包流动形态控制
敞开浇注双流中间包流动模式如图：
一.钢液在中间包内的流动形态： A.击穿流 ❖ 从钢包注入中间包内的钢液，在中间包内没有停留
而直接到达浇注水口流入结晶器。 B.活塞流（层状流） ❖ 钢液进入中间包依次向前推进。 C.混返流 ❖ 钢液进入中间包后立刻与其它部分钢液混合。 D.死区（停滞区） ❖ 钢液流动速度很低，与其它区域的钢液的交混慢。
❖ 击穿流：这股钢流在中间包内没有净化的可能，钢 液中夹杂物在中间包内没有上浮的机会。
❖ 活塞流（层状流）：钢液中夹杂物随钢液进入中间 包，依次向前推进而上浮。
❖ 混返流：钢液中夹杂物上浮的可能性与钢液在中间 包内运动的路线与平均停留时间长短有关。
❖ 死区：进入这区域的钢液的夹杂物有可能上浮，但 死区的存在相当于缩小了中间包的有效容积，使钢 液在中间包内的平均停留时间缩短，对夹杂物上浮 不利。
缩短夹杂物上浮距离，有利于渣子吸收； C.封闭钢包注流冲击区的紊流，防止表面卷渣（挡
墙）。 ❖ 挡墙和坝的位置和尺寸，应结合实际中间包采用
水模型试验来决定，然后在生产中应用。
❖ 挡墙和坝的流动模型：
四.中间包卷渣
1.钢包敞开浇注时中间包流动特点
⑴沿钢渣界面有剪切力作用把渣子卷入内部；
⑵注流冲击力引起液体表面波浪运动。尤其 当液位降低时（如200mm），这种剪切力和 波浪造成的卷渣更为严重。
一§.中间5—包钢1液中流动间概念包钢水流动的控制
❖ 描述流体流动的基本参数是流动速度、流动轨迹 和紊流强度。
❖ 表征流动性的关键准数—雷诺数Re：
Re＝VL∕ν
V ——流体速度； L—容器长度； ν —动力粘度。 ❖ 当Re≤2000时，为层流。即在特定位置的流速不 随时间变化；
❖ 当Re＞2000时，为紊流。即在特定位置的流速 是波动的。
1.增加钢水在中间包平均停留时间，使夹杂物有足 够的时间上浮。为此，中间包向大容量方向发展；
大容量中间包具有以下优点：
❖ A.延长钢水在包内停留时间，有利于夹杂物上浮 提高钢水的纯净度，利于生产洁净钢。
❖ B.钢水的储存量增多了，更换钢包可以不减拉速， 有利于保持连浇，并能改善换钢包过渡铸坯质量。
❖ C.大容量中间包更适用于高拉速铸机，能保持钢 水在包内停留时间。
带有挡墙和坝的中间包，保持稳定浇注。
❖ A.钢水液面波动较小，可减轻钢水二次氧化； ❖ B.减小了液面流速和湍流强度，相应降低了水口部
位钢水流速和湍流强度，利于注流稳定； ❖ C.降低产生涡流的可能。
二.钢水平均停留时间
❖ 钢水从中间包入口连续流到出口处所经历 的时间叫理论平均停留时间。 T平均＝钢水体积（m3）∕中间包钢水流 量（m3∕min）
2.钢包采用长水口时中间包流动特点
⑴钢渣界面流动剪切力减轻；
⑵减轻了由注流引起的波浪运动。如果中间 包加挡墙和坝联合作用，则卷渣有明显减 少。
3.引起中间包卷渣的流动因素： ⑴钢渣界面流动的剪切力和表面波； ⑵注流冲击区的紊流； ⑶低液位时水口上部形成的漩涡。 4.防止卷渣的措施 ❖ 采用长水口（钢包）、大容量、深熔池、
动。 2.防止： ⑴控制合适的液面高度； ⑵在适当的位置安放挡墙和坝。
❖ 中间包漩涡形成： ❖ ａ—漩涡形成； ｂ—有漩涡时流动形态
五.流动不稳定性和波的形成
1.液面升高或降低时，流速有较大的变化而引 起流动模式改变导致表面波的形成。
2.入口和出口条件发生变化时，流动不稳定性 会导致表面波。
❖ 表面波的扩散，引起中间包钢渣界面的搅 动而卷入渣子，对铸坯质量有不利影响。
三.注流卷入空气
❖ 钢包注流相当于“喷射泵”的作用，把周围 空气卷入到液体中，加重了二次氧化污染钢 水，卷入的空气量决定于注流直径、轴向速 度、钢水粘度和注流紊流强度。当其它因素 一定时，卷入的空气量主要决定于注流的紊 流程度。
1.注流为光滑的层流，卷入空气较少；
2.注流为脉动的紊流，卷入空气较多；
§5—2 中间包钢水夹杂物的去除
一.夹杂物上浮
❖ 在静止液体中质点上浮速度可表示为：
V=2r2p（ρl－ρi）g∕9μ 计算结果说明中间包钢水中大于70μm夹杂 物基本上都可上浮，而小于70μm夹杂物上 浮就困难了。
❖ 由于中间包钢水流动的紊流作用，夹杂物 相互碰撞聚合，加速了夹杂物上浮。
❖ 促使中间包内夹杂物上浮的措施：
二.中间包无控制流动 敞开浇注双流中间包流动模式如图：
❖ 缺点：
A.钢来自百度文库注流带入大量空气，“沸腾作用”使 中间包表面呈波浪运动，加剧了二次氧化；
B.中间包底存在钢水停滞区，温度不均匀；
C.由于有死区存在，整个中间包容积未能充 分利用，夹杂物不易上浮。
三.中间包控制流动 1.挡墙； 2.坝。 ❖ 作用： A.消除中间包底部区域的死区； B.改善改善流动的轨迹，使流动沿钢渣界面流动，
❖ 若钢包水口注流速度为3.2m ∕s，则Re＝ 2.6×105，流动为高度紊流；从中间包水口 流出的注流的Re＝1.2×105，也是高度紊 流。中间包内液体流动速度一般在1～2 3m ∕s（中间包流动速度等于体积流量与 中间包垂直截面积之比）， Re约是104数 量级，也是属于中等的紊流。
二.钢包注流冲击区
❖ 中间包的最大容量现已达80t。
2.改善液体流动轨迹。液体把夹杂物带到中间包表面 区，缩短了上浮距离。为此，在中间包加障碍物 （如挡墙和坝）以改变流动方向，消除中间包死区；
3.钢包注流不应把夹杂物带入钢包底部而是在某一定 高度。为此，中间包液面高度由浅熔池（600～ 700mm）向深熔池（1.0～1.2m）方向发展。
3.注流为高度的紊流，卷入的空气很多；
4.注流分散为液滴（散流），卷入空气最大。
❖ 注流分散为液滴卷入的空气量比光滑圆流要 大60倍以上。
❖ 钢包注流形态对中间包内液体流动有十分 重要的影响，同时也会影响结晶器液体的 流动。如图：
四．漩涡 1.危害： ⑴把中间包渣卷入结晶器； ⑵把空气卷入到液体中； ⑶使中间包注流不稳定，搅乱结晶器钢液流
❖ 根据中间包容量大小不同，停留时间一般 在3 ～10min。
§5—3 中间包流动形态控制
敞开浇注双流中间包流动模式如图：
一.钢液在中间包内的流动形态： A.击穿流 ❖ 从钢包注入中间包内的钢液，在中间包内没有停留
而直接到达浇注水口流入结晶器。 B.活塞流（层状流） ❖ 钢液进入中间包依次向前推进。 C.混返流 ❖ 钢液进入中间包后立刻与其它部分钢液混合。 D.死区（停滞区） ❖ 钢液流动速度很低，与其它区域的钢液的交混慢。
❖ 击穿流：这股钢流在中间包内没有净化的可能，钢 液中夹杂物在中间包内没有上浮的机会。
❖ 活塞流（层状流）：钢液中夹杂物随钢液进入中间 包，依次向前推进而上浮。
❖ 混返流：钢液中夹杂物上浮的可能性与钢液在中间 包内运动的路线与平均停留时间长短有关。
❖ 死区：进入这区域的钢液的夹杂物有可能上浮，但 死区的存在相当于缩小了中间包的有效容积，使钢 液在中间包内的平均停留时间缩短，对夹杂物上浮 不利。
缩短夹杂物上浮距离，有利于渣子吸收； C.封闭钢包注流冲击区的紊流，防止表面卷渣（挡
墙）。 ❖ 挡墙和坝的位置和尺寸，应结合实际中间包采用
水模型试验来决定，然后在生产中应用。
❖ 挡墙和坝的流动模型：
四.中间包卷渣
1.钢包敞开浇注时中间包流动特点
⑴沿钢渣界面有剪切力作用把渣子卷入内部；
⑵注流冲击力引起液体表面波浪运动。尤其 当液位降低时（如200mm），这种剪切力和 波浪造成的卷渣更为严重。
一§.中间5—包钢1液中流动间概念包钢水流动的控制
❖ 描述流体流动的基本参数是流动速度、流动轨迹 和紊流强度。
❖ 表征流动性的关键准数—雷诺数Re：
Re＝VL∕ν
V ——流体速度； L—容器长度； ν —动力粘度。 ❖ 当Re≤2000时，为层流。即在特定位置的流速不 随时间变化；
❖ 当Re＞2000时，为紊流。即在特定位置的流速 是波动的。
1.增加钢水在中间包平均停留时间，使夹杂物有足 够的时间上浮。为此，中间包向大容量方向发展；
大容量中间包具有以下优点：
❖ A.延长钢水在包内停留时间，有利于夹杂物上浮 提高钢水的纯净度，利于生产洁净钢。
❖ B.钢水的储存量增多了，更换钢包可以不减拉速， 有利于保持连浇，并能改善换钢包过渡铸坯质量。
❖ C.大容量中间包更适用于高拉速铸机，能保持钢 水在包内停留时间。
带有挡墙和坝的中间包，保持稳定浇注。