·248. 北京科技大学学报 2004年第3期 ou dv ok de (3)中间包钢液顶面.z222w0: 22数值求解 钢液顶面的热流量为q,夹杂物的通量为C4. 由于中间包的形状较为复杂，C℉X分块中共 (4)固体壁面上的速度为0：k,ε采用壁面函数 分109块，每块同时计算，最终组成整体中间包. 法来计算：钢液顶面的热流量为qm:夹杂物浓度 所划分的网格数量为78×(45-20)×20，如图1所 为0. 示.二连铸中间包结构比较复杂，回流范围比较 (⑤)入口，入口处速度根据拉速折算成中间包 大，得到收敛的速度场很困难，为此在各方程4， 入口处速度，规定温度为一常数，规定夹杂物浓 V,w,k,e,p,T采用变欠松驰因子，初始速度假定 度为1. 为零.计算时质量源项残差为0.001. (a)计算区域的主网格 b)入口、出口处的的计算网格 图1差分网格 Fig.1 Difference grids 3 计算结果 1537℃，进出口温差仅为3℃.这些截面的等温线 的形状受到钢水的流动速度的影响. 3.1中间包流场与温度场的计算结果 3.2中间包钢水夹杂物浓度分布计算结果 图2为液面高度为1050mm时中间包内钢水 图4为中间包钢水液面高度为1050mm,双 不同截面流场.由此可见，y=0,xoz截面钢水经过 坝、堰情况下，100m夹杂物浓度在中间包内各 一道坝向斜上方流动，之后再经过堰向斜下方流 个截面分布的等势线.由此可见，钢水从大包长 动，在堰的右边形成一回流区，而在靠近左部包 水口进入中间包后，在长水口下方很小的区域， 壁产生一相对小些的回流区：y=1.45m,xoz截面 夹杂物浓度较大（在0.8~1.0之间），之后快速减 的流动回流区较为明显.x=0,y0z截面中间包入口 小，如图4(b),(c)所示.由于钢水的流速相对较大、 处的速度很大，进入中间包后钢水的速度迅速降 时间较短，流进中间包内钢水的夹杂物上浮率相 低，钢水的回流并不明显， 对也较低.在此以后，由于中间包内钢水的速度 图3为液面高度为1050mm时中间包钢水不 方向的变化，夹杂物排除率有所增加，最终流进 同截面温度分布，由此可见，中间包钢水的顶面 结晶器浸入式水口的夹杂物浓度为0.30左右，如 温度要比其他位置低些，如果大包长水口处钢水 图4(a)所示. 的注入温度为1540℃（最高温度），则中间包内钢 33工艺因素对中间包钢水夹杂物排出率的影响 水的最低温度约为1530℃，钢水最低温度的位置 (1)不同夹杂物颗粒尺寸对排除率的影响， 在y一0，xoz截面中间包钢水顶面的右上角，如 图5为中间包内钢水高度1050mm,双坝、堰情况 图2(a)所示.在中间包出口处钢水的温度约为 下，对应不同夹杂物当量直径的夹杂物排出率. x=0 y=1.45 (a) (b) (c) 图2中间包钢水各个截面的流场 Fig.2 Flow fields of various sections in the tundish一 2 4 8 北 京 - a 己 日 v u 刁￡ k 2 4 科 技 大 学 学 报 年 第 期 3 0 0 ( 中 间包钢 液顶 面 3 ) . = 毛百飞牙 不 二 下 = w 二 0 钢液 顶 面 的热 流量 为 q l ; 夹 杂 物 的通c 量 为 公 [ ] 7 5 . ( 4 固体 壁 面上 的速 度 为 ) 0 ; , k : 采 用壁 面 函 数 法 来计 算 ; 钢 液顶 面 的热 流 量 为创 7] ; 夹 杂物 浓度 为 0 . (5 )入 口 . 入 口 处速 度 根据 拉速折 算 成 中间包 入 口 处 速度 , 规 定温 度 为一 常 数 , 规 定夹 杂 物浓 度 为 1 . .2 2 数 值 求解 由于 中间包 的形 状 较 为复 杂 , C F X 分块 中 共 分 109 块 , 每 块 同 时计算 , 最终 组 成整 体 中 间包 . 所划 分 的 网 格 数量 为 7 8 X (4 5一 2 0 ) x Z o , 如 图 l 所 示 . 二 连 铸 中 间包 结构 比较 复 杂 , 回流 范 围 比 较 大 , 得 到 收敛 的速度 场 很 困难 , 为此 在 各方 程 u , 、 , w , k , 。 , p , T采用 变 欠 松 驰 因子 , 初 始速 度 假 定 为零 . 计算 时质量 源 项残 差 为 .0 0 01 . J 、 产 / 、 ! J , 图 1 差分 网格 F i g . 1 D i fe er n c e g r i d s 3 计 算结 果 15 37 ℃ , 进 出 口 温 差仅 为 3oC . 这 些截 面 的等温 线 的形 状 受 到钢 水 的流 动速 度 的影 响 . 3 . 1 中间包 流场 与 温度 场 的计 算 结 果 3 .2 中间包 钢水 夹 杂物 浓 度 分布 计 算结 果 图 2 为液 面 高度 为 1 05 0 m m 时 中间包 内钢水 图 4 为 中间包 钢 水液 面 高度 为 1 05 0 ~ , 双 不 同截 面流 场 . 由此 可见 , y = 0 , x oz 截 面钢 水 经过 坝 、 堰 情 况下 , 10 0 林m 夹 杂物 浓度 在 中 间包 内各 一道 坝 向斜 上方 流动 , 之 后 再经 过堰 向斜 下 方流 个截 面 分布 的等势 线 . 由此 可见 , 钢 水 从大 包 长 动 , 在堰 的右边 形 成一 回流 区 , 而 在 靠近 左 部包 水 口 进 入 中 间包后 , 在 长水 口 下 方很 小 的 区 域 , 壁产 生 一相 对 小些 的 回流 区 ; y =l , 45 m , x 二截 面 夹杂 物 浓度 较 大 ( 在 0 . 8一 1 . 0 之 间) , 之后 快 速减 的流 动 回流 区较 为 明显 . =x o , y oz 截 面 中间包 入 口 小 , 如 图4 (b) , ( c) 所 示 . 由 于钢水 的流 速相 对较 大 、 处 的速度 很 大 , 进入 中 间包后 钢 水 的速度 迅速 降 时 间较 短 , 流进 中 间包 内钢 水 的夹 杂物 上浮 率相 低 , 钢 水 的回 流并 不 明显 . 对 也 较 低 . 在此 以后 , 由于 中间包 内钢水 的速 度 图 3 为 液面 高度 为 1 0 5 0 ~ 时 中间包 钢 水不 方 向的 变化 , 夹 杂物 排 除 率 有所 增加 , 最 终 流进 同截 面温 度 分 布 . 由此 可见 , 中 间包钢 水 的顶 面 结 晶器浸 入 式水 口 的夹 杂物 浓度 为 .0 30 左 右 , 如 温度 要 比 其他 位 置低 些 , 如 果大包 长 水 口 处 钢水 图 4 ( a) 所示 . 的注 入温度 为 1 5 40 ℃ ( 最 高温度 ) , 则 中 间包 内钢 3 .3 工 艺 因 素对 中间包 钢水 夹杂 物排 出率的 影响 水 的最低温 度 约 为 1 53 0 ℃ , 钢 水最 低温 度 的位 置 ( l) 不 同夹 杂 物 颗 粒 尺 寸 对 排 除率 的影 响 . 在厂0 , x 二 截 面 中 间 包 钢 水 顶 面 的 右 上 角 , 如 图 5 为 中间包 内钢水 高度 1 0 5 0 m m , 双 坝 、 堰情 况 图 2 (a) 所 示 . 在 中 间 包 出 口 处 钢 水 的温 度 约 为 下 , 对 应不 同夹杂 物 当量 直径 的夹 杂物 排 出率 . ùóō 耳猾. 卜一 门叮! } 一 : 料黑戳{ }二下犷 7即启〔刁 2 叫 2宁【一田 那 百日E刃2 田 习日〔 〔2 的 习二E + OD 黑豁 宁 黔 1一 一 J ` 了 护 ` 产 J / ’ J 犷 , , ` , f 了; 、 一 、 「 、 一 」 . . ` 、 `一 ’一 ; {) ; . !…{ 」 ) i 图 2 中 间包钢 水各个 截面 的流 场 F i g . 2 F l o w if e l d s o f v a r i o u s s e e t i o n s i n t h e t u n d is h