Vol.28 No.11 张彩军等：FTS℃薄板坯连铸中间包内流场及夹杂物运动轨迹的数值模拟 。1017。 3.3中间包结构对夹杂物轨迹的影响 排除的几率减小，不利于夹杂物的排除.而在有 图5(a)和)分别为有无控流装置两种情况 控流装置的情况下，夹杂物在中间包内随钢液的 下中间包内夹杂物颗粒(d=100m)的运动轨 环流运动延长了夹杂物在中间包内的停留时间， 迹.可以看到，在无控流装置的情况下，夹杂物进 增大了其与钢液顶面接触的几率，有利于夹杂物 入中间包随钢液一起运动，由于没有形成比较有 的排除. 规律的环流运动，使得夹杂物与钢液顶面接触并 00m 图5夹杂物运动轨迹.(a)空包：(b)FTSC中间包 Fig 5 Typical inclusion trajectory (random):(a)empty tundish:(b)FTSC tundish 3.4中间包结构对夹杂物排除率的影响 变化的前提下，中间包内钢液最大温降近14K, 图6对比了两种情况下不同尺寸夹杂物的排 中间包进、出口温差相对较小，仅为3.5K,而且 除率.由图所示，对于尺寸较小的夹杂物，中间包 中间包内钢液的温度分布比较均匀并且低温区较 内设置控流装置对其排除率影响非常显著，10m 少 的夹杂物的排除率由48%增加到60%，增加了 (2)随夹杂物当量直径的增加，夹杂物的排 12%.但夹杂物颗粒尺寸较大时，中间包内的控 除率也相应得增加.FTSC中间包内双效冲击板 流装置对夹杂物的排除影响的不显著，150m的 加单坝的控流装置对夹杂物的排除率有显著影 夹杂物的排除率由87%增加到89%，仅增加了 响，提高了夹杂物的排除率，并且能显著提高小尺 2%.总的来说。中间包内设置控流装置后，钢液 寸夹杂物(k60m)的排除率. 的流动形式发生改变，同时提高了中间包内钢液 参考文献 的停留时间，有利于夹杂物的上浮排除. 100 【刂王建军，包燕平曲英.中间包治金学.北京：治金工业出版 社.2001 80 [2 Miki Y.Thomas B G.Modeling of inclusion emoval in a tundish.Metall Trans B 1999,30B(4):639 60 【)张炯明，邓风琴王文科，等.连铸中间包钢水夹杂物浓度 的数值模拟.北京科技大学学报200426(3)：247 ·一无控流装置 【4张利君，程树森，成国光。连铸中间包非等温钢液流场的研 一有控流装置 究∥2005中国钢铁年会论文集（第3卷）.北京，2005：465 20020406080100120140160 [可张美杰，黄奥，汪厚植。等。底吹中间包的流场及夹杂物运 夹杂物当量直径m 动轨迹的数值模拟研究∥2005中国钢铁年会论文集（第3 卷).北京，2005：426 图6有无控流装置情况下不同尺寸夹杂物的排除率 【(陈您刘玉兰。马钢异型坯连铸中间包治金性能数模研究. Fig 6 Removing rate of small inclusions in tundish 炼钢1999,15(4)：37 7]Morales R D Lopez Ramirez S Palafox-Ramos J.et al.Nu merical and modeling amalysis of fluid fbw and heat transfer of 4 结论 liquid steel in a tundish with different flow control devices. (1)采用Fluent商业软件，计算了FTSC中 1SlJ1nt1999.39(5):455 间包流场、温度场及夹杂物的运动轨迹.计算结 [图 Ramos-Banderas A.Morales R D.Garcia-Demedices L.et al. 果显示：在双效冲击板加单坝结构的FTSC中间 Mathematical simuhtion and modeling of steel flow with gas bubbling in tmough type tundishes.ISJ Int 2003.43(5):653 包内，钢液的流动存在三个较大的环流区，增大了 [习 Sinha A K.Sahai Y.Mathematical modeling of inclusion 钢液在中间包内的平均停留时间，有利于提高夹 transport and removal in contimous casting tundishes.ISIJ 杂物的排除率：在大包浸入式水口温度不随时间 1nt1993.33(5):556 (C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne3.3 中间包结构对夹杂物轨迹的影响 图 5(a)和(b)分别为有无控流装置两种情况 下中间包内夹杂物颗粒(d =100 μm)的运动轨 迹.可以看到 ,在无控流装置的情况下,夹杂物进 入中间包随钢液一起运动 ,由于没有形成比较有 规律的环流运动, 使得夹杂物与钢液顶面接触并 排除的几率减小 , 不利于夹杂物的排除.而在有 控流装置的情况下 , 夹杂物在中间包内随钢液的 环流运动延长了夹杂物在中间包内的停留时间, 增大了其与钢液顶面接触的几率, 有利于夹杂物 的排除. 图 5 夹杂物运动轨迹.(a)空包;(b)FTSC 中间包 Fig.5 Typical inclusion trajectory (random):(a)empty tundish;(b)FTSC tundish 3.4 中间包结构对夹杂物排除率的影响 图 6 对比了两种情况下不同尺寸夹杂物的排 除率 .由图所示, 对于尺寸较小的夹杂物 ,中间包 内设置控流装置对其排除率影响非常显著, 10 μm 的夹杂物的排除率由 48 %增加到 60 %, 增加了 12 %.但夹杂物颗粒尺寸较大时, 中间包内的控 流装置对夹杂物的排除影响的不显著, 150 μm 的 夹杂物的排除率由 87 %增加到 89 %, 仅增加了 2 %.总的来说, 中间包内设置控流装置后, 钢液 的流动形式发生改变 , 同时提高了中间包内钢液 的停留时间,有利于夹杂物的上浮排除 . 图 6 有无控流装置情况下不同尺寸夹杂物的排除率 Fig.6 Removing rate of small inclusions in tundish 4 结论 (1)采用 Fluent 商业软件, 计算了 FTSC 中 间包流场、温度场及夹杂物的运动轨迹.计算结 果显示 :在双效冲击板加单坝结构的 FTSC 中间 包内 ,钢液的流动存在三个较大的环流区,增大了 钢液在中间包内的平均停留时间, 有利于提高夹 杂物的排除率;在大包浸入式水口温度不随时间 变化的前提下, 中间包内钢液最大温降近 14 K , 中间包进、出口温差相对较小, 仅为 3.5 K , 而且 中间包内钢液的温度分布比较均匀并且低温区较 少. (2)随夹杂物当量直径的增加 ,夹杂物的排 除率也相应得增加.FTSC 中间包内双效冲击板 加单坝的控流装置对夹杂物的排除率有显著影 响,提高了夹杂物的排除率,并且能显著提高小尺 寸夹杂物(d <60 μm)的排除率. 参 考 文 献 [ 1] 王建军, 包燕平, 曲英.中间包冶金学.北京:冶金工业出版 社, 2001 [ 2] Miki Y, Thomas B G .Modeling of inclusion removal in a tundish.Metall Trans B, 1999 , 30B(4):639 [ 3] 张炯明, 邓凤琴, 王文科, 等.连铸中间包钢水夹杂物浓度 的数值模拟.北京科技大学学报, 2004 , 26(3):247 [ 4] 张利君, 程树森, 成国光.连铸中间包非等温钢液流场的研 究 ∥2005 中国钢铁年会论文集(第 3 卷).北京, 2005:465 [ 5] 张美杰, 黄奥, 汪厚植, 等.底吹中间包的流场及夹杂物运 动轨迹的数值模拟研究 ∥2005 中国钢铁年会论文集(第 3 卷).北京, 2005:426 [ 6] 陈健, 刘玉兰.马钢异型坯连铸中间包冶金性能数模研究. 炼钢, 1999 , 15(4):37 [ 7] Morales R D, Lopez-Ramirez S , Palafox-Ramos J , et al.Nu￾merical and modeling analysis of fluid flow and heat transf er of liquid st eel in a tundish with diff erent flow control devices. ISIJ Int, 1999 , 39(5):455 [ 8] Ramos-Banderas A , Morales R D, Garcia-Demedices L , et al. Mathematical simulation and modeling of steel flow with gas bubbling in trough t ype tundishes.ISIJ Int, 2003 , 43(5):653 [ 9] Sinha A K , Sahai Y .Mathemati cal modeling of inclusion transport and removal in continuous casting tundishes.ISIJ Int, 1993 , 33(5):556 Vol.28 No.11 张彩军等:FTSC 薄板坯连铸中间包内流场及夹杂物运动轨迹的数值模拟 · 1017 ·