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《塞棒吹气时方坯结晶器中气泡运动的水模研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第卷第期流体力学实验与测量年月塞棒吹气时方坯结晶器中气泡运动的水模研究柳绮年周有预‘方治家‘任敦长郑彩云贾复中国科学院力学研究所,北京‘武钢钢铁研究所,武汉摘要实验考察了在方截而结晶器内,山水日部位吹气形成的射流与气泡群混合的复杂流场中群水体的流态和气泡群运动特性,测定了气泡群直径,上升速度分布、气泡穿透深度以及气泡诱导水体运动的特性等对气泡运动与水体中夹杂物去除的关系进行了初步探讨实验确定的最佳吹气参数可供生产操作参考关键词连续铸钢结晶器水吹气气泡运动夹杂去除流动显示技术中图号引言在连铸过程中中间包水口内沉积的夹杂物使钢流堵塞,不仅影响拉坯正常进行,而且导致次品。通过浸人式水
2、口吹氢或氮气,直接冲刷内壁的沉积物,适当的气压和流量能控制气泡的。,穿透深度气泡群上升运动能部分带走钢液中悬浮的非金属氧化物因此水口部位吹气技术在连铸生产中受到愈来愈多的关注,并。已成为优化工艺设计的一项重要内容一一然而,钢水自中间包经水口流人结品器直至形成凝壳和冷坯,经历了分复杂的流动和传热过程,水口吹气形成的射流,气液二相流,湍流与射流的相互作用,吹气压强和流量与射流的穿,吹气对夹杂物去除的作用等,流场的复杂性已远不可能用一个简一单的模型描透深度的关系述。前人关于水口吹气的研究虽已取得一定成效’一,但至今水口和结品器的设计仍借鉴生产经验,特别是重视水模实验获得的第一手资料。
3、本项研究针对武钢四流方坯连铸机通过塞棒中心孔经水口向结品器吹气的实际生产需要,应用水模实验的观察和测试,研究结品器内气泡群的运动和流场特征,提供对生产现场有参考意义的最佳供气参数,探讨气泡运动促进水体中悬浮夹杂物去除的机制。实验装置和测试技术研究是在力学所与原型尺寸二几何相似的结品器水模实验装置中进行的,结品器截面·为、、高、工作液深,水口内径,浸人式水口的体积流量。,。实验装置由有机玻璃制成图所示为实验系统水口吹气时对气泡群的运动和结品器内的流场,采用流动显示技术和实时摄录像系统记录全部过程,由重放录像观察气泡群运动行为和水体表面状态,测量气泡群在结品器中的穿透一一吹稿日期流
4、体力学实验与测量年第卷气体从塞棒头的喷嘴经浸人式水口以高速进人结晶器水体中并形成气泡群,用片光源流场显示技术拍摄气泡群在结品器纵向中心剖面分布的典型照片如图所示在图中气泡的论廓、形状,及大小清晰可辨其中大部分气泡为球、。形少量较大的泡呈椭球形我们对中心断面上约个气泡用图像处理技术进行统计,获得气泡。直径的有关数据是。,、,。,、和。分别指平均、最大和最小,以下速度‘一,引卜图曰川包形处刀运动过私下标同,这一结果与水中气泡运动特征的经典值一相一致,即在气泡雷诺数。。、下时,一气泡保持为球形,其运动阻力遵照常阻力系数规律已。〕。图给出沿铅直方向个不同水深断面上气泡直径的分布,图表明
5、,在不例水深范围气泡尺寸变化不明显,而随距结品器中心轴距离增加,气泡直径似有减小趋势。由典型的运动分布情况可见,较大的气泡上升时在底片上留下两条平行的亮迹线图,很小的气泡近似固体颗粒的运动。底片上留下一条亮迹线图。由图像分析方法同样,二。,、。。二二。可以容易地对气泡上升速度的空间分布进行统计分析其结果有,。,。,二上升速度空间分布示于图图中显示气泡上升速度值散布较大沿水深和水平方向无显著变化,但测量结果与经典研究结果速度俞孤而计算值的范围接近〕。上升速度测量值散布较大是由于气泡大小的随机性,其运动路径不是直线且可能未完全落在所考察的中心截面内,但我们认为,由如此多气泡运动速度
6、的统计值基本是真实可靠的。△吞甲才日。二工性、、仇。呈旦距射流中心轴巨离距射流中心轴距离’‘,‘、‘图石包泛白结器中的分布毛池川奋召川立动速度介布即。、硬‘一云一〔《一一气泡在运动的流体中上升,而气泡的上升反过来又诱发流体的附加运动,确认这一点很重,,,要因为气泡上升诱发的流场变化可能是增加夹杂物上浮的因素之一而目前某些水口吹气模式中常略去气泡运动对流场的作用。示踪粒子的轨迹显示了流体的运动图,由图像处·理技术统计同样获得流体上升运动速度二圈,士,二附士,二卿士二实际上这是气泡诱导的流体运动三维速度在所考察平面中的分量,其分布情况亦示于图中明显地,气泡上升速度远大于诱导流体运动
7、速度,二者之比约为一。同时我们考察了未吹气时的流体运动情况,其速度又小于吹气时的流体速度,二者之比约为。值得指出的是,吹气情况下由气泡诱导的流体是局部向上运动的,未吹气时流体随着涡旋运动方向是不一第期柳绮年等塞棒吹气时方坯结晶器中气泡运动的水模研究致的。总之,气泡上升诱导的流场变化导致流体向上运动速度远大于流体向下游输运的平流速度,因此吹气对流场作用是显著的。钢水中所含夹杂物在结晶器停留时间内,能否有机会上浮至液面保护渣层而被吸附主要,,受三种过程制约即首先夹杂物因自身重度低于钢水而达到上浮
