两流中间包结构优化及夹杂物去除数值模拟研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要中间包是炼钢流程中重要的冶金反应器，除具有储存、分配钢液的作用外，还具有净化钢液、去除钢中非金属夹杂物的作用。本论文以武钢三炼钢中间包为研究对象，利用商业软件FLUENT，对中间包流场进行数值模拟，对中间包的结构进行优化。采用数值模拟的方法研究了气幕挡墙技术对中间包流动特性的影响，计算了中问包内夹杂物的去除率，并分析了影响夹杂物去除率的因素，进一步完善了中间包内夹杂物去除的数学模型。对中间包计算了只有湍流控制器、使用湍流控制器加坝堰两种中间包中钢水的流动行为。计算结果表明，合

2、理使用流动控制装置，如坝堰，能够明显改善中间包内铜水的流动状态。流动控制装置的存在，使钢水流动路线延长，夹杂物的上浮机会增多。对中间包气幕挡墙技术研究表明，中间包底部吹气在中间包内产生带状气幕挡墙，改变原有中间包的流动状态，对钢液清洗作用很强，有利于夹杂物上浮。湍流控制器与吹气结合可以增强混合，显著改善了中间包内流体的流动特性，延长停留时间，降低死区体积，促进夹杂物上浮。其中吹气量大小对钢液特性、气体的体积分布、夹杂物去除率有重要的影响，研究表明，吹气量为0，98m3／h，效果较佳。在同时使用湍流控制器

3、、坝、堰的中间包内采用气幕挡墙技术也可以改善流体流动特性，但是耐火材料的熔损有可能造成钢液的二次污染。就洁净铜生产和节能降耗的考虑，只有湍流控制器中间包吹气量为O．98m3／h条件下流动控制是～个经济有效的工艺控制方法。关键词：中间包，数值模拟，气幕挡墙，流场，夹杂物武汉理工大学硕士学位论文AbstractTundishis觚importantreactorinthesteelmakingprocess．Itsfunctionisnotonlydepositinganddistributingliqui

4、dsteel，butalsopurifyingliquidsteelandremovingnon-metallicinclusionsiniLThispaperdescribesthemathcmafienlsimulationofflowfieldintundishofNO．3SteeimakingPlantofWISCObyusingcommercialsoftwareFLUENTandoptimizingthestructureofthetundish．Effectonsteelflowinthe

5、tundishofbubblecurtainsisstudiedbymathematicalsimulation,andinclusionremovalinthetundishissimulated．Thefactorsaffectingparticleremoval黜analyzed,andmathematicalmodelforcalculatinginclusionremovalinthetundishisfurtherimproved．Thefluidflowbehaviorofliquidst

6、eelinthetundishhasbeencalculatedwithturbulenceinhibitor,orturbulenceinhibitortogetherwitllwiresanddamstundish,whichshowsthataflowpatternfavorabletotheremovaloftundishcanberealizedwithproperlocatedflowcontroldevicesinthetundish．Thestudyonthebubblecurtaint

7、undishshowsthatgasinjectionfromtundishbottomCanformzonalgascurtainwhichbreaksshort-circuitflow,acceleratesliquidsteelmixtureandishelpfulforinclusionremoval．ThecombinationofturbulentinhibitorwithbubblecnrtaJncanincreasesteelmeltmixture．Thetechnologyisbene

8、ficialtoeffectivelyimprovingthefeatureofmoltensteelflowandprolongingresidencetimeofmoltensteel．reducingtheareaofdeadzone,improvinginclusionremoval．Thegasblowingparametershavegreateffectoncharacteristicofliquidsteelflowing，