第1期 李怡宏等：板坯中间包内钢液流动特性 ·23· 响.当钢液经过湍流抑制器后产生两种运动：一种 水口的抽吸作用均向出口流动，不利于小夹杂物的 是沿钢渣界面的流动，另一种是沿包底的流动.由 吸附去除，大量小夹杂物将在中间包内碰撞长大为 于挡坝布置在出水口处，两流股经过挡坝后受到出 较大夹杂物降低钢水洁净度水平. 13s 40 028 图2出水口抽吸作用对钢液流动行为的影响 Fig.2 Influence of outlet pumping force on fluid flow in tundish 图3是挡坝距出水口的距离对中间包死区比例 2.2挡坝高度与钢液流动行为的关系 的影响.死区比例越小钢液在中间包内的停留时间 挡坝可明显改善钢液的流动形态，延长钢液的 越长，大夹杂物上浮去除的数量越多.从图中可以 运动轨迹，下挡坝可使钢液产生指向液面的流动，促 看出：挡坝位置不断靠近出水口时，中间包死区比例 进小夹杂的去除.合适的下挡坝高度可改善钢液流 先减小后增大，即钢液中夹杂物的数量先降低后增 动行为，同时保证钢液面稳定而不卷渣.对不同高 加，在距出水口1000~1300mm时死区比例均在 度的下挡坝进行了液面波动测试，测量位置如图1 13.5%以下，到达最低值：距出水口小于1000mm时 位置2所示：距下挡坝100mm,挡坝后100mm是钢 死区比例不断增加，即出水口对钢液流动行为的影 液流经挡坝后可能引起最大液面波动的位置. 响逐渐增大，在400~800mm范围内影响程度显著 图4显示了挡坝高度对钢液平均停留时间和钢 增加.因此，挡坝与出水口距离应至少大于800mm, 渣界面波动的影响.随着挡坝高度的增加，中间包 即挡坝与出水口距离应大于中间包入水口与出水口 内钢液的平均停留时间增加，大夹杂物的上浮时间 距离的0.25倍 增加，钢的洁净度水平随之提高，但挡坝高度增加为 18 600mm时，钢渣界面的液面波幅明显增加，平均增 17 -☆-挡圳高度500mm 大0.02mm,说明此时液面开始不稳定，钢液可能经 过挡坝后冲击钢液表面，导致中间包覆盖剂卷入钢 16 液难以上浮排出或与钢水发生二次氧化产生更多的 15 夹杂物而降低钢液的洁净度水平，且下挡坝高度太 14 高也不利于换包时中间包钢液的非稳态操作.因 此，下挡坝高度不应高于600mm,即小于液面高度 13 的0.54倍. 12200018001600140012001000800600400 360 挡坝距出水口距离/mm 80.04 80.00 图3挡坝距出水口距离对钢液流动特性的影响 Fig.3 Influence of distance between the dam and outlet on the flow 目79.96 340 characteristic of molten steel 79.92 330 由能量方程H+卫+ 79.88 =const(式中P、p和v 320 pg 2g 7984 分别为流体的压强、密度和速度，H为液面高度，g 79.80 J310 300 400 500 600 为重力加速度)可知，在拉速2m·min-l时，出水口 高度/mm 吸引力将影响液面高度≤335mm范围内的钢液流 图4挡坝高度对钢液流动行为的影响 Fig.4 Influence of bam height on fluid flow 动行为，所以钢液在经过挡坝后应至少保持高度大 于335mm的向上流动，才能获得较小的死区体积. 图5是挡坝相对高度H,与死区体积的关系图， 因此，为了避免出水口吸引力对钢液流动行为的较 其中H= H一为挡坝相对于液面的高度.增加 大影响，挡坝的高度应保证至少大于300mm. H液面高度第 1 期 李怡宏等: 板坯中间包内钢液流动特性 响． 当钢液经过湍流抑制器后产生两种运动: 一种 是沿钢渣界面的流动，另一种是沿包底的流动． 由 于挡坝布置在出水口处，两流股经过挡坝后受到出 水口的抽吸作用均向出口流动，不利于小夹杂物的 吸附去除，大量小夹杂物将在中间包内碰撞长大为 较大夹杂物降低钢水洁净度水平． 图 2 出水口抽吸作用对钢液流动行为的影响 Fig． 2 Influence of outlet pumping force on fluid flow in tundish 图 3 是挡坝距出水口的距离对中间包死区比例 的影响． 死区比例越小钢液在中间包内的停留时间 越长，大夹杂物上浮去除的数量越多． 从图中可以 看出: 挡坝位置不断靠近出水口时，中间包死区比例 先减小后增大，即钢液中夹杂物的数量先降低后增 加，在距出水口 1000 ～ 1300 mm 时死区比例均在 13. 5% 以下，到达最低值; 距出水口小于 1000 mm 时 死区比例不断增加，即出水口对钢液流动行为的影 响逐渐增大，在 400 ～ 800 mm 范围内影响程度显著 增加． 因此，挡坝与出水口距离应至少大于 800 mm， 即挡坝与出水口距离应大于中间包入水口与出水口 距离的 0. 25 倍． 图 3 挡坝距出水口距离对钢液流动特性的影响 Fig． 3 Influence of distance between the dam and outlet on the flow characteristic of molten steel 由能量方程 H + P ρg + v 2 2g = const( 式中 P、ρ 和 v 分别为流体的压强、密度和速度，H 为液面高度，g 为重力加速度) 可知，在拉速 2 m·min － 1 时，出水口 吸引力将影响液面高度≤335 mm 范围内的钢液流 动行为，所以钢液在经过挡坝后应至少保持高度大 于 335 mm 的向上流动，才能获得较小的死区体积． 因此，为了避免出水口吸引力对钢液流动行为的较 大影响，挡坝的高度应保证至少大于 300 mm． 2. 2 挡坝高度与钢液流动行为的关系 挡坝可明显改善钢液的流动形态，延长钢液的 运动轨迹，下挡坝可使钢液产生指向液面的流动，促 进小夹杂的去除． 合适的下挡坝高度可改善钢液流 动行为，同时保证钢液面稳定而不卷渣． 对不同高 度的下挡坝进行了液面波动测试，测量位置如图 1 位置 2 所示: 距下挡坝 100 mm，挡坝后 100 mm 是钢 液流经挡坝后可能引起最大液面波动的位置． 图 4 显示了挡坝高度对钢液平均停留时间和钢 渣界面波动的影响． 随着挡坝高度的增加，中间包 内钢液的平均停留时间增加，大夹杂物的上浮时间 增加，钢的洁净度水平随之提高，但挡坝高度增加为 600 mm 时，钢渣界面的液面波幅明显增加，平均增 大 0. 02 mm，说明此时液面开始不稳定，钢液可能经 过挡坝后冲击钢液表面，导致中间包覆盖剂卷入钢 液难以上浮排出或与钢水发生二次氧化产生更多的 夹杂物而降低钢液的洁净度水平，且下挡坝高度太 高也不利于换包时中间包钢液的非稳态操作． 因 此，下挡坝高度不应高于 600 mm，即小于液面高度 的 0. 54 倍． 图 4 挡坝高度对钢液流动行为的影响 Fig． 4 Influence of bam height on fluid flow 图 5 是挡坝相对高度 Hr与死区体积的关系图， 其中 Hr = H H液面高度 为挡坝相对于液面的高度． 增加 ·23·