第36卷第1期 北京科技大学学报 Vol.36 No.1 2014年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2014 板坯中间包内钢液流动特性 李怡宏2，赵立华12)四，包燕平12，王敏2，申小维2 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，Emai:mm.1iyh@163.com 摘要通过开展中间包控流装置布置的正交试验，研究了反应器结构对钢水流动行为的影响.着重探讨了不同尺寸中间包 的控流装置布置规律及其对钢液流动行为和夹杂物去除的影响，定量化得到了双流板坯中间包控流装置布置与死区体积和 结构影响因子D的关系.实验结果分析表明：中间包内部分活塞流体积不利于夹杂物去除，死区体积可准确反映钢液的洁净 度水平：出水口抽吸作用对钢液流动行为影响较大，挡坝布置在距出水口1000~1300mm时钢液流动形态较好，夹杂物聚集导 致的水口结瘤率低至7.5%：0.0035<D<0.0085时，可获得板坯中间包在普通拉速下的流场特征与挡坝相对位置的关系：中 间包内钢液与夹杂物的相对运动速度为大于6×105ms时，夹杂物的上浮速度较大. 关键词中间包：连铸：钢液：液体流动：数学模型：夹杂物 分类号T℉769.9 Flow characteristic of molten steel in slab casting tundishes LI Yi-hong,ZHAO Li-hua,BAO Yan-ping,WANG Min,SHEN Xiao-tei) 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:mm.liyh@163.com ABSTRACT Orthogonal experiments of control device arrangement in different slab casting tundishes were carried out to study the influence of the reactor's structure on the flow characteristic of molten steel.The optimal arrangement rule of control devices and its effect on the flow characteristic of molten steel and inclusion removal were mainly analyzed.A quantificational relation of control devices,dead volume and the structure factor D was determined.The results indicate that the steel cleanness can be reflected by dead volume while the piston flow volume is disadvantageous to inclusion removal.There is a great influence of outlet pumping action on the fluid flow pattern,so the best distance between the dam and outlet is 1000 to 1300 mm,which results in the decrease of nozzle blocking rate to 7.5%.The relation between the flow characteristic of molten steel and the dam's relative location is obtained at normal casting speed when 0.0035<D<0.0085.As the relative speed of inclusions to molten steel reaches to 6x10m*s,the floating speed of inclusions becomes faster. KEY WORDS tundishes:continuous casting:molten steel;flow of liquids;mathematical models;inclusions 现代冶金工业三要素：高品质钢、节能降耗和环 物的影响已经越来越受到治金工作者的重视. 境友好面.普遍认为连铸过程中钢液的流动行为严 现代工业对中间包在不污染钢液的前提下提高 重影响着铸坯质量回.中间包作为连接钢包和结晶 钢液中夹杂物的去除率提出了新要求，中间包内夹 器的分配器，可调节钢水的流动形态.钢包射流在 杂物的运动需从钢液的流动方式和流动现象本身进 中间包内引起钢液的湍流流动、旋涡流动和回流等 行分析研究.中间包内控流装置通过控制钢液流动 现象)，影响钢中夹杂物上浮被渣吸附去除的效 形态提高夹杂物上浮去除的几率，现己对其进行大 果.因此，中间包的结构及浇注过程对钢水中夹杂 量研究工作)，但均未同时考虑中间包形状及尺 收稿日期：201304-15 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.01.004:http://jourals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 1 期 2014 年 1 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 1 Jan． 2014 板坯中间包内钢液流动特性 李怡宏1，2) ，赵立华1，2) ，包燕平1，2) ，王 敏1，2) ，申小维1，2) 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: mm． liyh@ 163． com 摘 要 通过开展中间包控流装置布置的正交试验，研究了反应器结构对钢水流动行为的影响． 着重探讨了不同尺寸中间包 的控流装置布置规律及其对钢液流动行为和夹杂物去除的影响，定量化得到了双流板坯中间包控流装置布置与死区体积和 结构影响因子 D 的关系． 实验结果分析表明: 中间包内部分活塞流体积不利于夹杂物去除，死区体积可准确反映钢液的洁净 度水平; 出水口抽吸作用对钢液流动行为影响较大，挡坝布置在距出水口 1000 ～ 1300 mm 时钢液流动形态较好，夹杂物聚集导 致的水口结瘤率低至 7. 5% ; 0. 0035 ＜ D ＜ 0. 0085 时，可获得板坯中间包在普通拉速下的流场特征与挡坝相对位置的关系; 中 间包内钢液与夹杂物的相对运动速度为大于 6 × 10 － 5 m·s － 1 时，夹杂物的上浮速度较大． 关键词 中间包; 连铸; 钢液; 液体流动; 数学模型; 夹杂物 分类号 TF769. 9 Flow characteristic of molten steel in slab casting tundishes LI Yi-hong1，2) ，ZHAO Li-hua1，2)  ，BAO Yan-ping1，2) ，WANG Min1，2) ，SHEN Xiao-wei 1，2) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: mm． liyh@ 163． com ABSTＲACT Orthogonal experiments of control device arrangement in different slab casting tundishes were carried out to study the influence of the reactor's structure on the flow characteristic of molten steel． The optimal arrangement rule of control devices and its effect on the flow characteristic of molten steel and inclusion removal were mainly analyzed． A quantificational relation of control devices，dead volume and the structure factor D was determined． The results indicate that the steel cleanness can be reflected by dead volume while the piston flow volume is disadvantageous to inclusion removal． There is a great influence of outlet pumping action on the fluid flow pattern，so the best distance between the dam and outlet is 1000 to 1300 mm，which results in the decrease of nozzle blocking rate to 7. 5% ． The relation between the flow characteristic of molten steel and the dam's relative location is obtained at normal casting speed when 0. 0035 ＜ D ＜ 0. 0085． As the relative speed of inclusions to molten steel reaches to 6 × 10 － 5 m·s － 1 ，the floating speed of inclusions becomes faster． KEY WOＲDS tundishes; continuous casting; molten steel; flow of liquids; mathematical models; inclusions 收稿日期: 2013--04--15 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 01． 004; http: / /journals． ustb． edu． cn 现代冶金工业三要素: 高品质钢、节能降耗和环 境友好［1］． 普遍认为连铸过程中钢液的流动行为严 重影响着铸坯质量［2］． 中间包作为连接钢包和结晶 器的分配器，可调节钢水的流动形态． 钢包射流在 中间包内引起钢液的湍流流动、旋涡流动和回流等 现象［3］，影响钢中夹杂物上浮被渣吸附去除的效 果． 因此，中间包的结构及浇注过程对钢水中夹杂 物的影响已经越来越受到冶金工作者的重视． 现代工业对中间包在不污染钢液的前提下提高 钢液中夹杂物的去除率提出了新要求，中间包内夹 杂物的运动需从钢液的流动方式和流动现象本身进 行分析研究． 中间包内控流装置通过控制钢液流动 形态提高夹杂物上浮去除的几率，现已对其进行大 量研究工作［4--8］，但均未同时考虑中间包形状及尺