Vol.29 Suppl1 阮小江等：兴澄特钢中间包结构优化 ·139- 前流动，在流动过程中没有流体的混返，所以流体 间分布，得到中间包内钢液的平均停留时间和滞止 在反应器中的停留时间都相同：全混区：在该区内， 时间，并由此计算出原型中间包的死区体积比例. 流体充分混合，成分、温度均匀且等于出口处的成 图3是原型中间包平均停留时间与拉速的关 分和温度：死区：该区内流体与周围区域不发生物 系，图4是原型中间包死区比例与拉速的关系，图 质和能量的交换 5是原型中间包临界液面深度与拉速的关系，表2 是原型中间包不同拉速下的实验结果 汗塞流 介混流。 由表2可以看出，中间包原型在各个拉速下的 纯区 滞止时间都很短，特别是2#、3#水口（中部水口）， 同时1#水口和2#水口（边部水口与中部的水口） 图】混合模型示意图 的滞止时间相差巨大，这表明1#水口和2#水口钢 液的成分和温度差异将会很大，将会严重影响钢坯 2实验装置和实验方法 的质量和生产的顺行.从实验数据可以看出中间包 原型钢液的死区比例都很大，中间包的有效容积没 2.1实验装置 有很好的利用.中间包原型各水口的滞止时间随拉 本实验使用有机玻璃钢包模型和中间包模型、 速变化不大，但死区比例随着拉速的增大而显著减 示踪剂加入装置、大包注流水口和中包流股导向装 小，因此，拉速太高不利于夹杂物上浮 置（挡渣墙、坝）、电导仪、计算机等（如图2）， 中间包模型内可放置坝和挡墙，中间包四个出 300 水口的流量由塞棒和阀门联合控制，液体通过长水 口注入中间包长水口流量用阀门控制，其插入深度 200 为100mm. ◆一1号水口 处 钢包 100 ■一2号水口 水箱 计算机 问包 0 钢世水口 放人器 0.7 0.9 1.1 拉速/(m-min) A/D 图3平均停留时间与拉速的关系 水乘 中创他 电号动 阀门 水 80 图2水模型实验装置示意图 P 601 2.2实验方法 40 实验采用“刺激一响应”方法.使中间包液面 一◆一1号水口 20 哥一2号水口 保持在适当高度，流场稳定后，在入水口处一次性 注入一定量的示踪剂，通过电导率仪按一定时间间 0.7 0.9 1.1 隔测出各出水口示踪剂浓度所对应的电压的大小， 拉速/(mmim) 输入计算机处理，作出RTD曲线，计算出各出水口 图4死区比例与拉速的关系 的平均停留时间，给出各出水口处示踪剂浓度的响 应时间. 60 40 3实验内容与结果分析 y 20 3.1原型中间包实验研究 测量在拉速为0.7,0.9,1.1m/min,原型液面 0.9 高度保持在725mm,模型液面290mm,模型大包 拉速/(m-min) 水口插入深度为100mm下中间包内钢液的停留时 图5临界液面深度与拉速的关系Vol.29 Suppl.1 阮小江等：兴澄特钢中间包结构优化 • 139 • 前流动，在流动过程中没有流体的混返，所以流体 在反应器中的停留时间都相同；全混区：在该区内， 流体充分混合，成分、温度均匀且等于出口处的成 分和温度；死区：该区内流体与周围区域不发生物 质和能量的交换． 图 1 混合模型示意图 2 实验装置和实验方法 2.1 实验装置 本实验使用有机玻璃钢包模型和中间包模型、 示踪剂加入装置、大包注流水口和中包流股导向装 置(挡渣墙、坝)、电导仪、计算机等(如图 2)． 中间包模型内可放置坝和挡墙．中间包四个出 水口的流量由塞棒和阀门联合控制，液体通过长水 口注入中间包长水口流量用阀门控制，其插入深度 为 100 mm． 图 2 水模型实验装置示意图 2.2 实验方法 实验采用“刺激—响应”方法．使中间包液面 保持在适当高度，流场稳定后，在入水口处一次性 注入一定量的示踪剂，通过电导率仪按一定时间间 隔测出各出水口示踪剂浓度所对应的电压的大小， 输入计算机处理，作出 RTD 曲线，计算出各出水口 的平均停留时间，给出各出水口处示踪剂浓度的响 应时间． 3 实验内容与结果分析 3.1 原型中间包实验研究 测量在拉速为 0.7，0.9，1.1 m/min，原型液面 高度保持在 725 mm，模型液面 290 mm，模型大包 水口插入深度为 100 mm 下中间包内钢液的停留时 间分布，得到中间包内钢液的平均停留时间和滞止 时间，并由此计算出原型中间包的死区体积比例． 图 3 是原型中间包平均停留时间与拉速的关 系，图 4 是原型中间包死区比例与拉速的关系，图 5 是原型中间包临界液面深度与拉速的关系，表 2 是原型中间包不同拉速下的实验结果． 由表 2 可以看出，中间包原型在各个拉速下的 滞止时间都很短，特别是 2＃、3＃水口（中部水口）， 同时 1＃水口和 2＃水口（边部水口与中部的水口） 的滞止时间相差巨大，这表明 1＃水口和 2＃水口钢 液的成分和温度差异将会很大，将会严重影响钢坯 的质量和生产的顺行．从实验数据可以看出中间包 原型钢液的死区比例都很大，中间包的有效容积没 有很好的利用．中间包原型各水口的滞止时间随拉 速变化不大，但死区比例随着拉速的增大而显著减 小．因此，拉速太高不利于夹杂物上浮． 图 3 平均停留时间与拉速的关系 图 4 死区比例与拉速的关系 图 5 临界液面深度与拉速的关系