118· 北京科技大学学报 2006年第2期 包内安置了挡墙.而对带挡墙的中间包直接测 当作非等温反应器来处理 定，钢水停留时间不是增长反而有所缩短（平均停 参考文献 留时间由640s减少到620s),这一现象可以用非 [1]Chakraborty S,Sahai Y.Effect of varying ladle stream tem- 等温流理论作出解释， perature on the melt flow and heat transfer in continuous cast. (3)流场.在直接测定证明中间包内钢水流 ing tundishes.ISIJ Int,1991,31(9):960 动为非等温流动控制后，数值模拟预测的梅钢40 [2]Joo S,Guthrie R I L.Inclusion behavior and heat-transfer t板坯中间包内钢水流动的速度场如图10所示. phenomena in steelmaking tundish operations:part I-part I,Aqueous modeling.Met Trans B,1993,24B(5):755 补入多相流模拟，可以进一步分析中间包的夹杂 [3]Lowry M L.Sahai Y.Modeling of thermal effects in liquid 物净化能力 steel flow in tundishes.Steelmaking Conf Proc,1991,74:505 [4]Sahai Y,Emi T.Physical modeling of melt flow in continuous casting tundishes//Proceedings of the International Conference on Modeling and Simulation Metallurgical Engineering and Materials Science.Beijing,1996:323 [5】盛东源.冶金过程流体流动、燃烧、传热分析中C℉D技术的 图1040t中间包内非等温条件下的流场 应用[学位论文].沈阳：东北大学，1997 Fig.10 Mathematically predicted velocity fleld in a 40 t siab [6]王建军.中间包冶金过程计算机三维数值模拟[学位论 tundish under non-lsothermal condition 文].北京：钢铁研究总院，1998 [7]彭世恒，中间包等温和非等温过程的基础研究和数值模拟 5结论 [学位论文】.长沙：中南大学，2000 [8] Wang J J,Peng S H.Hsiao T C.Analysis for flow and tem (1)根据受力分析，提出了用反应热浮力与 perature pattern in three-strand tundish of Guangzhou Steel 惯性力大小关系的无因次准数Zb作为分析中间 Works//Proceedings of the 2nd International Conference on 包内流动形态的特征准数. Continuous Casting of Steel.Wuhan,1997:101 (2)水模型实验发现，中间包内钢水流动形 [9]Sheng D Y,Hsiao T C.Study on the non-isothermal fluid flow in continuous casting tundishes.ISIJ Int,1998,38(8): 态对温度差十分敏感，中间包内出现非等温流动 843 的临界条件为26=36.62.Zb的值越大（温差越 [10]王建军，萧泽强.钢水峦度对板坯中间包流场影响的数学 大)，非等温流动现象越明显；Zb的值越小，非等 模型.钢铁研究学报，1998,10(3)：13 温流动越不明显，而强制对流作用占据主要地位. [11] 程乃良.40t中间包治金特性的实验室和工业条件下实验 (3)数值模拟和工业生产现场直接测定的结 研究[学位论文].北京：钢铁研究总院，2000 [12]Mazumdar D,Guthrie R IL.The physical and mathematical 果也验证了水模型实验的结论 modelling of continuous casting tundish systems.ISIJ Int, (4)由于炼钢车间钢坯生产环节的连接性和 1999,39(6):524 热工作条件不同，钢包与中间包之间钢水总是存 [13]Sheng D Y,Jonsson L.Investigation of transient fluid flow 在温差，2b值经常大于非等温流出现的临界值. and heat transfer in a continuous casting tundish by numerical 因此，实际中间包（尤其是大容量中间包）往往存 analysis verified with non-isothermal water model experi- ment.Met Trans B,1999,30B(5):979 在明显的非等温流动.在研究中间包内各种传递 [14】王建军，包燕平，曲英，中间包冶金学，北京：冶金工业出 过程和开发有关控制技术时，首先应该将中间包 版社，2001 Study on the formation of non-isothermal flow in a CC tundish PENG Shiheng,WANG Jianjun2),QIU Shengtao),XIAO Zeqiang 1)Central Iron&Steel Research Institute,Beijing 100081,China 2)Anhui University of Technology,Ma'anshan 243006,China 3)Northeastern University,Shenyang 110006,China ABSTRACT The formation of non-isothermal flow in a tundish was investigated in a special designed 2D water modelling system.The critical condition of the formation of non-isothermal flow was proposed to be a number Zb evaluating the sensitivity of tundish flow to temperature difference.CFD simulation of the trac- ing pattern in a water model described in the initial formation condition of non-isothermal flow.A direct measurement of temperature stratification in a 40 t tundish confirmed the existence of the non-isothermal flow. KEY WORDS tundish;non-isothermal;flow of steel;natural convection;numerical simulation北 京 科 技 大 学 学 报 年第 期 包 内安 置 了 挡墙 而 对 带挡墙 的 中间包直 接 测 定 ， 钢水停 留时间不是增长反 而有所缩 短 平均停 留时间 由 减少到 ， 这一现象可 以用非 等温流理论作出解释 流场 在直接测定证 明 中间包 内钢水流 动为非等温流 动控制后 ， 数值模拟 预测 的梅钢 板坯 中间包 内钢水流 动 的速 度场 如 图 所示 补入多相流模拟 ， 可 以进 一 步分析 中间包 的夹杂 物净化 能力 图 中间包内非等沮条件下的流场 加耽 盆 泪 · 吐 山 结论 根 据受力分析 ， 提 出 了用 反 应 热 浮力 与 惯性力大小关系的无 因次准 数 作为分析 中间 包 内流动形 态的特征准数 水 模型 实验 发 现 ， 中间包 内钢水 流 动形 态对温度差十分敏感 ， 中间包 内出现 非等温 流 动 的临界条件为 的值越 大 温 差越 大 ， 非等温流动现 象 越 明显 的值越 小 ， 非 等 温流动越不 明显 ， 而强制对流作用 占据主要地位 数值模拟和工业 生 产现 场直接测定 的结 果也验证 了水模型 实验 的结论 由于炼钢车间钢 坯 生产环节 的连接性和 热工作条件不 同 ， 钢包 与 中间包之 间钢水 总是 存 在温差 值经常大于非等温 流 出现 的临界值 因此 ， 实际 中间包 尤 其是 大容量 中间包 往 往 存 在 明显 的非等温流动 在研 究 中间包 内各种 传递 过程和开发有关 控 制技术 时 ， 首先 应 该将 中间包 当作非等温反应器来处理 参 考 文 献 ， 苗 畔 公 】 川 ， ， ， 一 呢 一 班 ， 昭 因 ， ， ， 《记 卿 曰 日懈 远 山 如阁记嗯 〔 ” 犯 ， ， 巨 ， 眼 访 呢 飞 碰 飞 昭 ， 【 盛东源 冶金过程流体流动 、 燃烧 、 传热分析中 技术的 应用 学位论文 〕 沈阳 东北大学 ， 【 王 建军 中间包 冶金 过 程计算 机三 维数值模拟 【学 位论 文 北京 钢铁研究总院 〔 〕 彭世恒 中间包等温和非等温过程的基础研究和数值模拟 【学位论文〕 长沙 中南大学 ， 」 眼 ， 一 昭 冶 ， 了 ， 一 主 助 眼 巧 玩 ， ， 【 」 王建军 ， 萧泽强 钢水密度对板坯 中间包流场影 响的数学 模型 钢铁研究学报 ， ， 【 〕 程乃 良 中间包冶金特性的实验室和工业条件下实验 研究〔学位论文 〕 北京 钢铁研究总院 ， 二 ， 吃 ， 这 ‘ 衍 外 一 · 介 ， ， 【 」 王建军 ， 包燕平 ， 曲英 中间包冶金学 北京 冶金工 业 出 版社 ， 一 咫 、 人 ， ， 人 脚 ， 认 ， 吃 ， 】 ， ， ， ， ， 一 一 一 一 一