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第 27卷第 1期 2006年 1月 ·30 ·特殊钢 SPE CIAL s 】 ： E E L V 01． 27 ． No． 1 J anuary 2006 气幕挡墙中间包钢水流动的数值模拟 张美杰 汪厚植黄奥 顾华志刘定群 (武汉科技大学湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室， 武汉43 0081) 摘要根据二流连铸 1 500 innl × 250 in nl 板坯时中间包的操作工艺参数， 采用欧拉两流体模型， 多孔介 质模型和拉格朗日随机轨道模型， 模拟计算了采用湍流控制器和气幕挡墙技术的中间包内钢液流动特性和 夹杂物的运动轨迹 ， 并用 Monte-Carlo法统计了夹杂物的总去除率。模拟结果表明， 采用中间包气幕挡墙技术 可以有效改善钢液的流动特性， 延长钢液停留时间， 减小死区体积 ； 当吹气量为 0． 9o rn 3， h时， 夹杂物去除率比 不吹气工艺增加 15． 6％。 关键词中间包气幕挡墙精炼数值模拟 N um eri cal Sim ul ation of M olten S teel F low in T un di sh w ith G as C urta in Zha ng Meijie， Wa ng Houzhi ， Hua n g Ao，Gu Huazhi a n d Liu Dingqun (Hu bei Pro vince Key Laboratory o f Ref r acto ries a n d Ceramics， Wuhan Un iversity of Science a n d Tech no logy， Wu han 430081) A bstra ct Based on oper a t i on process parameter s of tundish for two stra n d concast i ng 1 500 inIn × 250 inIn slab．using Eu l erian mu l t i phase model ， poro u s media model a n d Lara n gian ra n dom-trajector y model，the characterist i c s o f mo lten steel f l ow a n d inelu s i on moving trace i n tundi sh with turbul ence inhibitor a n d ga s blowing vii_ train technology have been simu l ated mathemat i cally 。and t h e tota ll~mova l rat i o of inclu s ion in steel WaS calcu l ated stat i stically by Monte- Carlo met h od ． T he si m ． u l ation resu l ts showe d that t h e tech n ology o f ga s curtain Wa s available to ef f ectively i m prove t h e feature of molten ste e l f l ow a n d prolong residence time of molten ste e l ，reduce t h e vol ume of dead zone ；a n d a s ga s blow i ng rate Wa s 0 ． 90 m3／ h t h e re- mova l rat i o of incl u s ion increased by 15 ． 6 ％ compare d that w i t h non ga s bl owing ． M a teri al Index T undish，G a s Cur tai n D am。R e{i n i ng ，Nu m erica l Simu l ation 在超纯净钢精炼中， 要去除 50 tan 以下的非 金属夹杂物， 必须采取更为有效的中间包冶金技 术。Wa n g Laihua等? 研究 了气泡去 除夹 杂物 的 机理， 认为在中间包底部吹入气体， 在中间包内形 成气幕挡墙 ， 不仅可以改变钢液的流动特性 ， 而且 气泡在运动的过程中吸附夹杂物并一起上。 可 以有效促进小于 50 tan 夹杂物的去除， 在超纯净 钢的精炼中具有重要作用。 本实验根据实际中间包的操作工艺参数， 首 次考虑了吹气元件对吹气参数的影响， 引入多孔 介质模型模拟气体在吹气元件中的流动， 用数值 模拟的方法 ， 研究 了中间包气幕挡墙技术对 中间 包 内钢液流场 以及夹杂物去除率 的影响。 1数学模型 1． 1 控制方程 利用水模实验结合数值模拟研究 2 J 得出， 欧 拉两流体模型可用于描述中间包内钢液及气体的 流动。因此， 采用欧拉两流体模型描述中间包内 的气液两相流动， 其中钢液为主相， 气体为第二 相。对每一相认为是三维稳定的湍流流动。描述 两相流的基本方程包括液 相和气相 的连续性 方 程、 动量方程以及示踪剂的传质方程 2 的运动则采用拉格朗日随机轨道模型 4 J ， 以瞬时 流场为载体， 由 BBO 方程描述。 1． 2边界条件 (1) 在金属． 渣界面， 看作 自由液面近似处 理 ， 夹杂物上浮到渣面即被吸附 ； (2) 固体壁面看作无滑移边界， 靠近壁面处 的边界层 内， 采用标准的壁函数进行处理 ； (3) 在钢液的入 口及出口处， 假定在整个截 面上速度均匀分布， 并根据拉坯速度与铸坯尺寸， 由连续性方程求 出， 入 口处的湍动能和湍动能耗 散率根据经验公式求解 (4) 气体入 口处， 氩气通过多孔透气砖吹人 中间包， 把氩气在多孔透气砖中的流动看作多孔 介质进行处理 5 J ， 假设气泡为球形， 在中间包内气 ； 夹杂物 ； 维普资讯 http://www.cqvip.com