带填料的双层挡墙对中间包流场影响的物理模拟研究
带填料的双层挡墙是一种新型的中间包控流装置，选择合适的中间包双层挡墙填料，还可以起到净化钢液的作用。本文采用物理模拟的方法，通过RTD曲线测定实验、流场显示实验和夹杂物模拟实验研究了不同工艺条件下带填料的双层挡墙对中间包流场和夹杂物去除率的影响，而且与原用挡墙和未带填料的双层挡墙做了对比研究。并通过高温实验研究了将钙镁质耐火材料作为中间包双层挡墙填料时对钢液中夹杂物的影响。主要结论如下: (1) RTD曲线分析结果表明:不同工艺条件下，整体平均停留时间随着中间包入口流量的增加而变短;同一种工艺条件下，使用未带填料的双层挡墙对应的整体平均停留时间比原用挡墙的长，填料粒度最小的双层挡墙对应的整体平均停留时间要比原用挡墙和未带填料的双层挡墙的短，五种带填料的双层挡墙方案，随着填料粒度的依次增加，整体平均停留时间随之增加，当填料粒度增加到一定程度时，使用带填料的双层挡墙的整体平均停留时间就会比原用挡墙和未带填料的双层挡墙的长，且随着填料粒度的增加，死区体积分数依次减小。 (2)流场显示结果表明:使用原用挡墙和未带填料的双层挡墙时出口流区均形成表面流，但原用挡墙对应的中间包流场远端边角位置存在明显的死区;使用填料粒度最小的双层挡墙方案时，中间包远端边角位置也存在明显的死区;五种带填料的双层挡墙方案，随着填料粒度的增加，出口流区的表面流不断得到改善。 (3)夹杂物模拟实验结果表明:不同工艺条件下，夹杂物去除率随着中间包入口流量的增加而减小;同一种工艺条件下，五种带填料的双层挡墙方案，随着填料粒度的增加，去除率整体上呈增加的趋势，对于粒度分布为58-75μm和75-106μm的模拟粒子（对应钢液中21-28μm和28-39μm的夹杂物）的去除率，去除率最高的带填料的双层挡墙方案，比原用挡墙提高了10％以上。 (4)高温实验结果表明:钙镁质耐火材料处理后的钢中单位面积夹杂物数量明显减少，与将原钢样简单重熔后的试样相比，分别加CaO含量为20％和30％的钙镁质耐火材料重熔后的试样钢中单位面积夹杂物数量减少了12.92％和25.84％;钙镁质耐火材料具有脱硫的作用，CaO含量为30％时脱硫效果更明显;钙镁质耐火材料使用后整体没有发生变化，只是边界区域CaO含量减少，MgO含量增加，部分CaO进入钢液中，与钢液中的夹杂物发生了反应，提高了钢液的洁净度。
中间包;双层挡墙;控流装置;物理模拟;流场分析
武汉科技大学
硕士
冶金工程
金焱
2016
中文
TF341.6
97
2016-09-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）