[发明专利]提高三流T型中间包各流一致性的方法及三流T型中间包

说明书

本发明公开一种提高三流T型中间包各流一致性的方法，中间包包括冲击区和浇注区之间的第一挡墙，其中该方法包括：在浇注区的中间流浸入式水口的两侧分别设置第二平板式挡墙，第二平板式挡墙自第一挡墙平行于T型尾部的轴向而纵贯整个浇注区延伸，每个第二平板式挡墙均与中间流浸入式水口中心相距100～300mm；及分别在浇注区两个边部流浸入式水口与同侧的第二平板式挡墙之间设置第三平板式挡墙，第三平板式挡墙平行于T型尾部的轴向而纵贯整个浇注区延伸，每个第三平板式挡墙均与同侧的邻近边部流浸入式水口的中心相距100～300mm。本发明还提供根据该方法制造的三流T型中间包。本发明可显著降低三流钢液的非金属夹杂物的含量差异和温度差异，极大提高各流一致性。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种提高三流T型中间包各流一致性的方法、及一种通过该方法制成的三流T型中间包。

背景技术

炼钢中的连铸工序是钢包中的钢液流经中间包，然后分配至结晶器形成钢坯坯壳，最后通过一系列冷却设备最终凝固成固态钢坯的过程。一般根据连铸机设计，一台中间包会搭配一至多个结晶器，这样搭配几个结晶器就称为“几流”。例如，一台中间包搭配三个结晶器，就称为“三流”。

中间包是钢包与结晶器之间的过渡容器，它起到了分配钢液、均匀钢液温度、去除非金属夹杂物等作用。从结构上一般将中间包划分为冲击区和浇注区。冲击区是钢包中的钢液经长水口流入的区域，该区域钢液流速大，钢液流湍急；浇注区是钢液从中间包经浸入式水口(下文简称“水口”)流入到结晶器所在的区域，该区域一般流速较小，钢液流平缓。中间包在正常工作时一般会在钢液表面加入覆盖剂，覆盖剂一方面可以起到隔热保温的作用，另一方面钢液中的非金属夹杂物经上浮后被覆盖剂吸附，从而起到净化钢水的作用。

一般中间包内设有挡墙结构。挡墙结构一方面用于隔离冲击区钢液注流对浇注区钢液的扰动，降低浇注区钢液湍动能；其次它还常被布置于浇注区，合适的挡墙结构可以改善钢液流场和温度场，促进钢液中夹杂物上浮去除，提高各流流动一致性。

三流T型中间包是一种常见的、多用于方坯或圆坯连铸机的中间包结构。它一般呈轴对称分布，冲击区位于“T型”的尾部，浇注区位于“T型”的头部，两者之间一般用“U型”或“V型”挡墙隔开。上述挡墙呈对称结构，挡墙两侧设有导流孔，冲击区的钢液通过导流孔流入浇注区的两侧。位于T型头部区域的浇注区有三个水口，即位于浇注区的中间区域的中间流水口和位于浇注区两个端部附近的两个边部流水口，上述三个水口呈对称、等间距分布，钢液从这三个水口分别流入位于中间包下方的三个结晶器。具有该结构的中间包由于中间流水口与挡墙距离较近，流入该流的钢液的行程较短，造成边部流与中间流的钢液的流场差异较大，这样就形成了三流的一致性较差问题。这种一致性主要包括非金属夹杂物含量(即钢液纯净度)的一致性和温度的一致性。

虽然有较多期刊论文文献报道可以通过在边部流水口与中间流水口之间设立挡坝或者改变“U型”或“V型”挡墙的导流孔的尺寸和倾角来改善边部流和中间流的一致性，但这种改善仍然十分有限，不能从根本上解决三流的一致性差问题。

此外，“计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)”是流体力学的一个分支，简称CFD，是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的新兴交叉科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，利用计算机的快速计算能力得到流体控制方程的近似解，以解决各种实际问题。CFD兴起于20世纪60年代，随着90年代后计算机的迅猛发展，CFD得到了飞速发展，逐渐与实验流体力学一起成为产品开发中的重要手段。Fluent是目前国际上比较流行的商用通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，与流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。

鉴于上述三流T型中间包三流的一致性较差问题，因此，本领域需要一种提高三流T型中间包各流一致性的方法及根据该方法制造的改进的三流T型中间包，其可显著降低三流钢液的非金属夹杂物的含量差异和温度的差异。