4* 北京科技大学学报 第33卷 B方案挡坝较A方案挡坝加高50mm,浇注结 坏稳态浇注时的中间包流场为前提，因此对开孔挡 束时两挡坝间残留钢渣量相对A方案较多，能有效 坝的稳态流场进行实验模拟. 防止浇注区渣层增厚引起的卷渣现象.综合考虑，B 由于中间包结构对称，故选取单流实验数据进 方案降低残钢量效果显著 行分析，不同结构挡坝中间包流场指标见表4，流场 2.2流场优化分析 显示见图3. 降低中间包浇注结束时的残钢量，必须以不破 表4中间包不同挡坝结构流场指标 Table 4 Effect of dam height and holes on the residence time 挡坝结构 滞止时间/s 蜂值时间/s 平均停留时间/s 死区体积比/% 活塞区体积比/%全混区体积比/% 原挡坝结构 57 190 264.0 11.5 43.3 45.2 A方案 41.7 189 272.7 8.7 38.6 52.7 B方案 64.15 185 275.6 7.7 42.1 20.2 向浇注区左上角，此区钢液混合不充分，易形成温度 分层区 中间包采用高220mm开孔挡坝时，部分钢液从 孔中流出，挡坝后死区明显减少，挡坝高度增加使平 均停留时间延长；但由于挡坝高度变化不大，对钢液 的提升作用不明显，钢液仍难以贴近浇注区钢液面 流动，且滞止时间缩短 开孔挡坝高度增加到270mm时，中间包流场效 果最理想，挡坝两侧开孔，避免挡坝高度增加造成其 后死区过大，且有上扬角度，使通过钢液获得向上运 动趋势，不会形成短路流直接流向出水口；钢液流经 挡坝时向上运动趋势已有所衰减，较高挡坝恰好可 对钢液起到提升作用，使流经钢液沿钢液面运动，对 夹杂物在浇注区的进一步上浮去除起到了促进作 用，新旧钢液在浇注区混合较充分，温度均匀. 3结论 (1)中间包原挡坝无通钢孔，高度较低，流经挡 坝钢液向钢液面运动趋势不明显，挡坝后及浇注区 存在较大死区，钢液停留时间较短，夹杂物得不到充 分上浮去除；浇注结束时两挡坝间残钢量过多，渣全 部进入浇注区，易发生卷渣 (2)中间包挡坝高度增加并开向上角度通钢孔 后，钢液向钢液面运动趋势增大，钢液停留时间延 长，浇注区新旧钢液能得到有效混合，挡坝后死区基 图3不同结构挡坝中间包流场.(a)原挡坝：(b)A方案挡坝 本消失；浇注结束时挡坝间残钢量较少，且留有一定 (c)B方案挡坝 厚度钢渣，可有效防止浇注区渣层增厚，旋涡卷渣发 Fig.3 Fluid flow in tundishes with different dames.a)original dame:(b)Project A:(c)Project B 生高度降低，中间包残钢量大大减少 (3)本实验采取了在挡坝一定高度上开向上角 中间包采用原挡坝时，钢液遇到挡坝向上，夹杂 度圆孔，并提高挡坝高度的方法优化了中间包流场， 物上浮路径缩短，有利于去除：但挡坝后存在明显死 降低了浇注结束时的残钢量，既避免了从挡坝底部 区，且挡坝对钢液抬升作用不大，新注入钢液难以流 开孔钢液直接流出的短路流现象，又活跃了挡坝后北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 B 方案挡坝较 A 方案挡坝加高 50 mm，浇注结 束时两挡坝间残留钢渣量相对 A 方案较多，能有效 防止浇注区渣层增厚引起的卷渣现象． 综合考虑，B 方案降低残钢量效果显著． 2. 2 流场优化分析 降低中间包浇注结束时的残钢量，必须以不破 坏稳态浇注时的中间包流场为前提，因此对开孔挡 坝的稳态流场进行实验模拟． 由于中间包结构对称，故选取单流实验数据进 行分析，不同结构挡坝中间包流场指标见表 4，流场 显示见图 3． 表 4 中间包不同挡坝结构流场指标 Table 4 Effect of dam height and holes on the residence time 挡坝结构 滞止时间/s 峰值时间/s 平均停留时间/s 死区体积比/% 活塞区体积比/% 全混区体积比/% 原挡坝结构 57 190 264. 0 11. 5 43. 3 45. 2 A 方案 41. 7 189 272. 7 8. 7 38. 6 52. 7 B 方案 64. 15 185 275. 6 7. 7 42. 1 20. 2 图 3 不同结构挡坝中间包流场． ( a) 原挡坝; ( b) A 方案挡坝; ( c) B 方案挡坝 Fig． 3 Fluid flow in tundishes with different dames． ( a) original dame; ( b) Project A; ( c) Project B 中间包采用原挡坝时，钢液遇到挡坝向上，夹杂 物上浮路径缩短，有利于去除; 但挡坝后存在明显死 区，且挡坝对钢液抬升作用不大，新注入钢液难以流 向浇注区左上角，此区钢液混合不充分，易形成温度 分层区． 中间包采用高 220 mm 开孔挡坝时，部分钢液从 孔中流出，挡坝后死区明显减少，挡坝高度增加使平 均停留时间延长; 但由于挡坝高度变化不大，对钢液 的提升作用不明显，钢液仍难以贴近浇注区钢液面 流动，且滞止时间缩短． 开孔挡坝高度增加到 270 mm 时，中间包流场效 果最理想，挡坝两侧开孔，避免挡坝高度增加造成其 后死区过大，且有上扬角度，使通过钢液获得向上运 动趋势，不会形成短路流直接流向出水口; 钢液流经 挡坝时向上运动趋势已有所衰减，较高挡坝恰好可 对钢液起到提升作用，使流经钢液沿钢液面运动，对 夹杂物在浇注区的进一步上浮去除起到了促进作 用，新旧钢液在浇注区混合较充分，温度均匀． 3 结论 ( 1) 中间包原挡坝无通钢孔，高度较低，流经挡 坝钢液向钢液面运动趋势不明显，挡坝后及浇注区 存在较大死区，钢液停留时间较短，夹杂物得不到充 分上浮去除; 浇注结束时两挡坝间残钢量过多，渣全 部进入浇注区，易发生卷渣． ( 2) 中间包挡坝高度增加并开向上角度通钢孔 后，钢液向钢液面运动趋势增大，钢液停留时间延 长，浇注区新旧钢液能得到有效混合，挡坝后死区基 本消失; 浇注结束时挡坝间残钢量较少，且留有一定 厚度钢渣，可有效防止浇注区渣层增厚，旋涡卷渣发 生高度降低，中间包残钢量大大减少． ( 3) 本实验采取了在挡坝一定高度上开向上角 度圆孔，并提高挡坝高度的方法优化了中间包流场， 降低了浇注结束时的残钢量，既避免了从挡坝底部 开孔钢液直接流出的短路流现象，又活跃了挡坝后 ·4·