工程科学学报.第42卷，增刊1：95-101.2020年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,Suppl.1:95-101,December 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.20.s14;http://cje.ustb.edu.cn 基于F曲线的中间包流场优化 王汝栋”，苏旺，崔衡)四，严进宝》，刘建华，王福良) 1)北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心.北京1000832)日照钢铁控股集团有限公司.日照2768063)现代交通金属材料与加工技 术北京实验室，北京1000834)北京科技大学工程技术研究院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:cuiheng@ustb.edu.cn 摘要针对某厂三流异型坯中间包，建立了相似比为1：2的水模型，使用F曲线对不同控流装置下的中间包流场特性进 行分析与优化.实验内容包括原型控流装置、淌流抑制器无挡坝、湍流抑制器加挡坝组合.结果表明，原型中间包中部水口 存在短路流，水口间流动的差异性较大，可能导致三个铸流的铸坯温度和洁净度不均匀，进而发生同炉次各铸坯质量稳定性 差的问题.采用湍流抑制器无挡坝控流装置，湍流抑制器导流孔夹角为60时，短路流出现在中部：导流孔夹角为86时，无短 路流，各流一致性变好：导流孔夹角为110°时，两侧水口出现短路流，各流一致性优于前两个角度.中间包的各流一致性与死 区比例并无相关性，一致性良好的中间包流场，其死区比例并不一定小，优化后的中间包湍流抑制器导流孔夹角为110°，挡 坝距离中间包中心2400mm,中间包内无短路流，1#、2#水口一致性最佳，死区由17.89%减小到9.67%，减小率为11.25%. F曲线标准差最大值由0.3减小到0.016. 关键词多流中间包：异型坯；物理模拟：F曲线：控流装置 分类号TF769.9 Optimization of the tundish flow field based on F-curve WANG Ru-dong,SU Wang,CUI Heng,YAN Jin-bao,LIU Jian-hud),WANG Fu-liang 1)Collaborative Innovation Center of Steel Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Rizhao Steel Holding Group Co.,Ltd.,Rizhao 276806,China 3)Beijing Laboratory of Metallic Materials and Processing for Modern Transportation,Beijing 100083,China 4)Institute of Engineering Technology,University of Science and technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:cuiheng @ustb.edu.cn ABSTRACT The water model with a similarity ratio of 1 2 was established for a three-strand beam blank tundish.The molten steel flowing character was researched in different flow control devices by using the F-curve,and the flow field of the tundish was optimized. The volume fractions of dead region,plug flow and well-mixed flow are calculated.The standard deviation of the stagnation time of 1,2 and 3 flow and the maximum value of standard deviation function of F-curve were used to evaluate the dispersion of each flow.Three cases were considered during the experiments,i.e,prototype flow control device,turbulence inhibitor without dams combination, turbulence inhibitor and dams combination.The results show that short circuit flow exists in the middle nozzle of the prototype tundish, and poor consistency between nozzles,which may lead to the uneven temperature and cleanness of the three-strand beam blanks,leading to different quality of different beam blanks in one heat.Using the turbulence inhibitor without dams combination,the short circuit flow appears in the middle of tundish with the angle of diversion holes being 60.When the angle is 86,there is no short circuit flow,and the consistency between strands becomes better.When the angle is 110,the short circuit flow appears in the two sides of the tundish nozzle with the best consistency between strands.There is no correlation between the consistency of the tundish strands and the dead volume 收稿日期：202003-20 基金项目：国家自然科学基金资助项目(U1860106)基于 F 曲线的中间包流场优化 王汝栋1)，苏    旺2)，崔    衡1,3) 苣，严进宝2)，刘建华4)，王福良2) 1) 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心，北京 100083    2) 日照钢铁控股集团有限公司，日照 276806    3) 现代交通金属材料与加工技 术北京实验室，北京 100083    4) 北京科技大学工程技术研究院，北京 100083 苣通信作者，E-mail：cuiheng@ustb.edu.cn 摘    要    针对某厂三流异型坯中间包，建立了相似比为 1∶2 的水模型，使用 F 曲线对不同控流装置下的中间包流场特性进 行分析与优化. 实验内容包括原型控流装置、湍流抑制器无挡坝、湍流抑制器加挡坝组合. 结果表明，原型中间包中部水口 存在短路流，水口间流动的差异性较大，可能导致三个铸流的铸坯温度和洁净度不均匀，进而发生同炉次各铸坯质量稳定性 差的问题. 采用湍流抑制器无挡坝控流装置，湍流抑制器导流孔夹角为 60°时，短路流出现在中部；导流孔夹角为 86°时，无短 路流，各流一致性变好；导流孔夹角为 110°时，两侧水口出现短路流，各流一致性优于前两个角度. 中间包的各流一致性与死 区比例并无相关性，一致性良好的中间包流场，其死区比例并不一定小. 优化后的中间包湍流抑制器导流孔夹角为 110°，挡 坝距离中间包中心 2400 mm，中间包内无短路流，1#、2#水口一致性最佳，死区由 17.89 % 减小到 9.67 %，减小率为 11.25 %， F 曲线标准差最大值由 0.3 减小到 0.016. 关键词    多流中间包；异型坯；物理模拟；F 曲线；控流装置 分类号    TF769.9 Optimization of the tundish flow field based on F-curve WANG Ru-dong1) ，SU Wang2) ，CUI Heng1,3) 苣 ，YAN Jin-bao2) ，LIU Jian-hua4) ，WANG Fu-liang2) 1) Collaborative Innovation Center of Steel Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Rizhao Steel Holding Group Co., Ltd., Rizhao 276806, China 3) Beijing Laboratory of Metallic Materials and Processing for Modern Transportation, Beijing 100083, China 4) Institute of Engineering Technology, University of Science and technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: cuiheng@ustb.edu.cn ABSTRACT    The water model with a similarity ratio of 1∶2 was established for a three-strand beam blank tundish. The molten steel flowing character was researched in different flow control devices by using the F-curve, and the flow field of the tundish was optimized. The volume fractions of dead region, plug flow and well-mixed flow are calculated. The standard deviation of the stagnation time of 1, 2 and 3 flow and the maximum value of standard deviation function of F-curve were used to evaluate the dispersion of each flow. Three cases  were  considered  during  the  experiments,  i.e,  prototype  flow  control  device,  turbulence  inhibitor  without  dams  combination, turbulence inhibitor and dams combination. The results show that short circuit flow exists in the middle nozzle of the prototype tundish, and poor consistency between nozzles, which may lead to the uneven temperature and cleanness of the three-strand beam blanks, leading to different quality of different beam blanks in one heat. Using the turbulence inhibitor without dams combination, the short circuit flow appears in the middle of tundish with the angle of diversion holes being 60°. When the angle is 86°, there is no short circuit flow, and the consistency between strands becomes better. When the angle is 110°, the short circuit flow appears in the two sides of the tundish nozzle with the best consistency between strands. There is no correlation between the consistency of the tundish strands and the dead volume 收稿日期: 2020−03−20 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（U1860106） 工程科学学报，第 42 卷，增刊 1：95−101，2020 年 12 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, Suppl. 1: 95−101, December 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.20.s14; http://cje.ustb.edu.cn