·26· 北京科技大学学报 第36卷 的动能可减小边角部的死区体积 述模型范围内，较好地验证了该模型，且该模型适用 于普通拉速下的双流板坯中间包. 22 ·死区体积 一拟合曲线 0.9 20 ▲A D=0.0035 0.8 D -0=00085 18 0.7 0.6 0.3 14 0.4 12 0.3 0.2 10 0.003 0.0060.0090.012 0.1H 中间包影响因子，D 4 101214161820 图9中间包流场影响因子与死区体积的关系 死区体积%，V Fig.9 Relationship between the tundish's impact factor and dead vol- 图10控流装置布置模型验证 ume Fig.10 Model verification of optimal bam arrangement 由SPSS软件统计分析可得到中间包流场影响 2.5钢液流动行为对去除夹杂物的影响 参数D和控流装置对中间包死区体积V的影响 在中间包出水口处和塞棒处分别对夹杂物堵塞 关系： 出水口和钢液中夹杂物的变化情况进行取样分析. Va=0.71(Ve-Vm）. (6) 钢液中夹杂物含量可由钢液[A].与A],的比值反 其中，V是控流装置导致的死区体积，V2是流场影 映.A],与A],的差距在钢中以夹杂物形式的铝 响因子引起的死区体积.因此，由关系式(4)、(5) 存在，中间包连铸过程中[A]./[A],比值越小说明 和(6)可得到不同板坯中间包内控流装置布置 钢中夹杂物越多 模型： 表5是不同控流装置时钢液成分的变化情况. L,= L4时控流装置处于出水口影响范围内，钢液的流动 0.3-0.367n 7.91D-0.0032☆-49-1.25 形态较不稳定，渣面附近的扰动较大，钢液中硅含量 较3明显升高，增加了渣中硅向钢液传氧发生 (7) 4[A]+3(Si0,)=2AL,03+3Si]反应生成夹杂的 板坯中间包一般较方坯或圆坯中间包流量大，设 程度：连铸过程中[A],/[A],比值大于L3位置处， Q>162.5t,则一般情况下D<0.0085. 钢液中酸溶铝增加，说明夹杂物的上浮去除速率小 图10是中间包影响因子D对中间包内控流装 于夹杂物的生成速率，一是因为钢液中氮含量升高， 置的位置布置的影响.图中分为I、Ⅱ和Ⅲ三个区 发生二次氧化产生较多夹杂物，二是因为该处钢液 域：I区域是高拉速区(D<0.0035),挡坝布置在中 更多向出水口流动不利于夹杂物的上浮 间包内的任何位置，其死区比例均在10%以下，显 表5中间包不同控流装置时钢水成分的变化 然控流装置的作用己不明显，此区域中应更注重提 Table 5 Comparison of steel composition before and after optimal exper- 高钢水自身的洁净度，因此控流装置布置规律不适 iments 用于I区；区域Ⅲ是低流量区(D>0.0085),该区域 成分对比 连铸[A]./[A, △[%Si] A [N] 生产流量较小，不符合普通板坯生产要求，处于方圆 13 89.8077 0.0004 2.1846×10-4 坯流量范围内，因此挡坝的布置规律对方坯中间包 IA 88.8461 0.0011 2.6239×10-4 内流场的改善无效：Ⅱ区域反映了板坯中间包在普 通拉速下的流场特征与挡坝相对位置的关系，L越 中间包内夹杂物的去除效果可通过浇注过程中 大死区体积越小，即下挡坝靠近出水口时更有利于 出水口的结瘤率来反映.图11是连续10个浇次不 中间包内流场的改善效果，与前述水模拟实验结果 同控流装置对中间包出水口结瘤率的影响.L3处 相吻合.中间包A优化后的控流装置相对位置L,= 的控流装置对夹杂物的去除效果显著优于L4处. 0.5,死区体积为12.8%，中间包D较优控流装置相 说明控流装置处于L4位置时，中间包内钢液的流动 对位置L.=0.6,死区体积为11%.两种不同结构和 速度不利于夹杂物的上浮，同时夹杂物受到出水口 不同生产流量的中间包的较优控流装置布置均在上 吸引力的影响在中间包内停留时间较短，较多的夹北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 的动能可减小边角部的死区体积． 图 9 中间包流场影响因子与死区体积的关系 Fig． 9 Ｒelationship between the tundish's impact factor and dead vol￾ume 由 SPSS 软件统计分析可得到中间包流场影响 参数 D 和控流装置对中间包死区体积 Vd 的影响 关系: Vd = 0. 71( Vd2 － Vd1 ) ． ( 6) 其中，Vd1是控流装置导致的死区体积，Vd2是流场影 响因子引起的死区体积． 因此，由关系式( 4) 、( 5) 和( 6 ) 可得到不同板坯中间包内控流装置布置 模型: Lr = 0. 3 － 0. 367ln 7. 9 |D － 0. 0032 | 1 6 － Vd 4. 9 － 1. 25 ． ( 7) 板坯中间包一般较方坯或圆坯中间包流量大，设 Q ＞ 162. 5 t，则一般情况下 D ＜ 0. 0085． 图 10 是中间包影响因子 D 对中间包内控流装 置的位置布置的影响． 图中分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个区 域: Ⅰ区域是高拉速区( D ＜ 0. 0035) ，挡坝布置在中 间包内的任何位置，其死区比例均在 10% 以下，显 然控流装置的作用已不明显，此区域中应更注重提 高钢水自身的洁净度，因此控流装置布置规律不适 用于Ⅰ区; 区域Ⅲ是低流量区( D ＞ 0. 0085) ，该区域 生产流量较小，不符合普通板坯生产要求，处于方圆 坯流量范围内，因此挡坝的布置规律对方坯中间包 内流场的改善无效; Ⅱ区域反映了板坯中间包在普 通拉速下的流场特征与挡坝相对位置的关系，Lr越 大死区体积越小，即下挡坝靠近出水口时更有利于 中间包内流场的改善效果，与前述水模拟实验结果 相吻合． 中间包 A 优化后的控流装置相对位置 Lr = 0. 5，死区体积为 12. 8% ，中间包 D 较优控流装置相 对位置 Lr = 0. 6，死区体积为 11% ． 两种不同结构和 不同生产流量的中间包的较优控流装置布置均在上 述模型范围内，较好地验证了该模型，且该模型适用 于普通拉速下的双流板坯中间包． 图 10 控流装置布置模型验证 Fig． 10 Model verification of optimal bam arrangement 2. 5 钢液流动行为对去除夹杂物的影响 在中间包出水口处和塞棒处分别对夹杂物堵塞 出水口和钢液中夹杂物的变化情况进行取样分析． 钢液中夹杂物含量可由钢液［Al］s与［Al］t的比值反 映． ［Al］t与［Al］s的差距在钢中以夹杂物形式的铝 存在，中间包连铸过程中［Al］s /［Al］t比值越小说明 钢中夹杂物越多． 表 5 是不同控流装置时钢液成分的变化情况． L4 时控流装置处于出水口影响范围内，钢液的流动 形态较不稳定，渣面附近的扰动较大，钢液中硅含量 较 L3 明 显 升 高，增加了渣中硅向钢液传氧发生 4［Al］+ 3( SiO2 ) = 2Al2O3 + 3［Si］反应生成夹杂的 程度; 连铸过程中［Al］s /［Al］t比值大于 L3 位置处， 钢液中酸溶铝增加，说明夹杂物的上浮去除速率小 于夹杂物的生成速率，一是因为钢液中氮含量升高， 发生二次氧化产生较多夹杂物，二是因为该处钢液 更多向出水口流动不利于夹杂物的上浮． 表 5 中间包不同控流装置时钢水成分的变化 Table 5 Comparison of steel composition before and after optimal exper￾iments 成分对比 连铸［Al］s /［Al］t Δ［% Si］ Δ［% N］ L3 89. 8077 0. 0004 2. 1846 × 10 － 4 L4 88. 8461 0. 0011 2. 6239 × 10 － 4 中间包内夹杂物的去除效果可通过浇注过程中 出水口的结瘤率来反映． 图 11 是连续 10 个浇次不 同控流装置对中间包出水口结瘤率的影响． L3 处 的控流装置对夹杂物的去除效果显著优于 L4 处． 说明控流装置处于 L4 位置时，中间包内钢液的流动 速度不利于夹杂物的上浮，同时夹杂物受到出水口 吸引力的影响在中间包内停留时间较短，较多的夹 ·26·