D0L:10.13374/.issn1001-053x.2007.s1.014 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 太钢三炼钢板坯连铸中包结构优化 林纲1,2)李士琦)黄筠) 韩建军)王贺利) 王立新) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)中咨工程建设监理公司，北京1000443)太原钢铁（集团）有限公司，太原030003 摘要采用数值模型方法对太钢第三炼钢厂板坯连铸用中间包内部结构几何参数进行了最优化虚拟实验研究，研究 中使用的评价指标是钢液在中间包内平均停留时间等三项时间参数，这些参数值用虚拟的示踪剂的脉冲响应实验测量 求得.按L16(2)正交表试验设计安排（四因子二水平）全因子实验.实验结果经方差分析、F检验，确定了有显著性影 响的因子，按三项评价指标确定最佳工况是：挡墙位置前移至500mm,下口减少至200mm,墙和坝中心线距离仍维 持322mm,坝高仍为272mm.虚拟实验结果表明现生产用中包流动情况良好，采用最佳参数后中间包钢液流动的死 区将由现工况的4.80%减至4.37%，采用湍流抑制器后死区可进一步减至1.54%. 关键词连续铸钢：中间包：虚拟实验：平均停留时间 分类号TF777.1 特进行本研究. 符号表 本研究采用数值虚拟实验方法，可以为这一具 体工程研究给出精细的结果，对其他类似的研究也 P一流体密度，kgm3: 给出了有益的参考. 一粘度，kg/(ms): t一平均停留时间，S: 2基本的工程条件 t一时间自变量，s: c一反应器出口处示踪剂的浓度，kgm3: 太钢三炼钢不锈钢板坯连铸中间包的公称容量 t一从开始加入示踪剂到时间步数为i步时的时间间 为18t,钢液注入区和流出区之间设有挡墙和挡坝， 隔，S: 包中钢液公称液面深度为800mm,生产用中间包 c一时刻的示踪剂的浓度，gm3: 的内部几何结构见图1.大包水口内径d=70mm, △t一第i步的时间步长，s: 插入钢液深度h=200mm,中包出水口（结晶器浸入 N一出口处示踪剂量达到(0.95~0.99)G的时间步数： 式水口)内径d2=48mm. 均一理论平均停留时间，S: 500 3195 t一滞留时间，s: 人包管 tma一峰值时间，S: 挡墙 寒棒 G°一示踪剂的总加入量，kg 一反应器有效容积，m3: Q一稳定流过反应器的介质的体积流量，m/s. H-260 2940 1研究的目的和意义 图1生产用中包内部结构 按正常的稳定连浇生产节奏，每炉45t钢液， 太钢第三炼钢已有多年的不锈钢冶炼和连铸经 平均浇注时间为47min,即流过中包的平均质量流 验，为进一步改善不锈钢连铸板坯的质量，希望对 量Q=970.79 kg/min,即16.18kg/s.生产的钢种按 其中间包内部的几何结构对钢液流动特征的影响做 304不锈钢考虑，其相关的液态(1600°C)物理性质 更为深入的细微的研究，为其优化改进提供指导， 为：密度p=7050kg/m3,粘度u=0.00624kg/(ms). 收精日期：2007-02-01 修回日期：2007-04-15 作者简介：林纲(1965一)，男，高级工程师，博士生第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−02−01 修回日期：2007−04−15 作者简介：林纲(1965—)，男，高级工程师，博士生 太钢三炼钢板坯连铸中包结构优化 林 纲 1,2) 李士琦 1) 黄 筠 1) 韩建军 1) 王贺利 3) 王立新 3) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 2)中咨工程建设监理公司，北京 100044 3)太原钢铁(集团)有限公司，太原 030003 摘 要 采用数值模型方法对太钢第三炼钢厂板坯连铸用中间包内部结构几何参数进行了最优化虚拟实验研究，研究 中使用的评价指标是钢液在中间包内平均停留时间等三项时间参数，这些参数值用虚拟的示踪剂的脉冲响应实验测量 求得．按 L16(215)正交表试验设计安排(四因子二水平)全因子实验．实验结果经方差分析、F 检验，确定了有显著性影 响的因子，按三项评价指标确定最佳工况是：挡墙位置前移至 500 mm，下口减少至 200 mm，墙和坝中心线距离仍维 持 322 mm，坝高仍为 272 mm．虚拟实验结果表明现生产用中包流动情况良好，采用最佳参数后中间包钢液流动的死 区将由现工况的 4.80%减至 4.37%，采用湍流抑制器后死区可进一步减至 1.54%． 关键词 连续铸钢；中间包；虚拟实验；平均停留时间 分类号 TF777.1 符号表 Ρ⎯流体密度，kg/m3 ； µ⎯粘度，kg/(m⋅s)； τ⎯平均停留时间，s； t⎯时间自变量，s； c⎯反应器出口处示踪剂的浓度，kg/m3 ； ti⎯从开始加入示踪剂到时间步数为 i步时的时间间 隔，s； ci⎯ti 时刻的示踪剂的浓度，g/m3 ； ∆ti⎯第 i 步的时间步长，s； N⎯出口处示踪剂量达到(0.95~0.99)G˚的时间步数; τ平均⎯理论平均停留时间，s； τ0⎯滞留时间，s； τmax⎯峰值时间，s； G˚⎯示踪剂的总加入量，kg； V⎯反应器有效容积，m3 ； Q⎯稳定流过反应器的介质的体积流量，m3 /s． 1 研究的目的和意义 太钢第三炼钢已有多年的不锈钢冶炼和连铸经 验，为进一步改善不锈钢连铸板坯的质量，希望对 其中间包内部的几何结构对钢液流动特征的影响做 更为深入的细微的研究，为其优化改进提供指导， 特进行本研究． 本研究采用数值虚拟实验方法，可以为这一具 体工程研究给出精细的结果，对其他类似的研究也 给出了有益的参考． 2 基本的工程条件 太钢三炼钢不锈钢板坯连铸中间包的公称容量 为 18 t，钢液注入区和流出区之间设有挡墙和挡坝， 包中钢液公称液面深度为 800 mm，生产用中间包 的内部几何结构见图 1．大包水口内径 d1 = 70 mm， 插入钢液深度 h = 200 mm，中包出水口(结晶器浸入 式水口)内径 d2 = 48 mm． 图 1 生产用中包内部结构 按正常的稳定连浇生产节奏，每炉 45 t 钢液， 平均浇注时间为 47 min，即流过中包的平均质量流 量 Q = 970.79 kg/min，即 16.18 kg/s．生产的钢种按 304 不锈钢考虑，其相关的液态(1600°C)物理性质 为：密度 ρ = 7050 kg/m3 ，粘度 µ = 0.00624 kg/(m⋅s)． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.014