双流连铸中间包流场优化方案的数值模拟-论文.pdf

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1、2013年2月武钢技术Feb．2013第51卷第1期WISCoTECHNOLoGYVo1．51No．1·15·双流连铸中间包流场优化方案的数值模拟张剑君，高文芳，彭著刚(武钢研究院，湖北武汉430080)摘要：利用商业软件对武钢双流板坯连铸中间包原方案和优化方案进行了数值模拟，通过流场和停留时间分布曲线(I汀D曲线)分析了各方案的中包流场特性，经水力学模型试验验证，其结果与数值模拟结果一致。研究表明，优化控流方案死区体积比降至5．33，比原方案降低了77．4，平均停留时间达到364．5S，比原方案增加了70．5S，优化后的中包流场更加合理，有利于夹杂物去除，该优化方案是适合双流板坯连铸

2、中包的控流方案。关键词：中间包；数值模拟；RTD曲线；水力学模型中图分类号：TF777文献标识码：B文章编号：1008-4371(2013)01—0015-04Numericalsimulationonoptimizationoftwo-strandcontinuouscastingtundishflowfieldZHANGJian-jan，GAOWen-fang，PENGZhu-gang(RDCentreofWISCO，Wuhan430080，China)Abstract：Originalschemeandoptimizedschemeoftwo—strandcontinuousca

3、stingtundishofWISCOhavebeensimulatedbycommercialsoftware．Withtheflowfieldandresidencetimedistributioncurve(RTDcurve)。theflowdistributioncharacteristicsofal1schemeshavebeenanalyzed．Theresultsofwatermodellingexperimentsareidenticalwiththatofnumericalsimulation．Researchshowsthatthedeadzonearearatio

4、Vdfortheoptimizedschemeisloweredto5．33，whichisreducedby77．4incomparisonwiththeoriginalscheme．Averageresidencetimeoftheoptimizedschemearrivesat364．5S。70．5Sincreasethanthatintheoriginalscheme．Theflowfieldoftheopti—mizedschemeiSmorereasonableandmorebenficia1toremovalofinclusionsandit'samorefavorabl

5、eflowcontrolschemefortwo-strandcontinuouscastingtundish．Keywords：tundish；numericalsimulation；RTDcurve：hydraulicmodel连铸中间包是钢包和结晶器之间的过渡容器，充分等造成的产品夹杂改判量高的问题，利用数值能够稳定钢流，减少钢流对结晶器中初生坯壳的冲模拟的方法，对中包原控流方案进行了分析，得出刷，有利于钢中非金属夹杂物上浮，可实现多炉连优化方案，并对其进行水力学模型试验验证。浇L1]。随着市场对钢材要求不断提高，中间包正在1数学模型的建立及求解朝着促进夹杂物上浮并分离、对夹杂物

6、进行变性处理及对钢水进行微合金化的精炼器方向发展_2]。1．1控制方程因此，开展中间包优化设计研究，对于改善铸坯质连铸中间包内钢水的流动是一个复杂的湍流量具有重要意义。针对武钢炼钢总厂三分厂6Ot流动过程，为了便于研究，假设中间包钢水为不可双流中间包存在的钢水停留时间短、夹杂物上浮不压缩的稳态流体，且忽略钢水液面波动。描述钢作者简介：张剑君(1980一)，男，工程师，从事连铸工艺技术研究·16·武钢技术第51卷液流动的基本方程包括连续性方程、动量方程、湍流模型及浓度方程，详见公式(1)～(3)。连续性方程：(IDU)一0(1)动量方程：a(y,uj)：+(Jdz(+)]+隅(2)浓度方

7、程：+一d(“)dcdixidz；(3)其中：ref一+(4)式中：zi、32i为以张量表示的方向；Ui、Uj为流场时均速度，m／s；lD为钢液密度，kg／m。；ff为有效黏度系数，Pa·s；C为示踪剂的质量分数，9／5；t为(3)优化方案图1各方案中包3D模型时间，S；f为有效扩散系数，kg／ms；Sc，l和Sc，分别为层流和湍流的施密特数；-和分别为层1．4方案网格划分与求解流和湍流的黏度系数，Pa·S。其中，由Laun—中包计算区域网格划