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      鋼包出鋼過程中旋渦的形成及其防治研究
      
      
      發布時間:2023-02-06 15:08 　作者:admin　點擊量：　
      
             在連鑄生產過程中，鋼液從鋼包向中間包流入過程中，隨著液面的不斷下降，會產生一個重要的流動現象，那就是會形成快速旋轉的自 由表面渦。這種自由表面渦不僅在鋼包出鋼時會發生，在轉爐出鋼以及中間包出鋼過程中也會出現。當自由表面渦一旦形成 容易造成卷渣，尤其在出鋼末期當鋼液液位高度低于漩渦的臨界高度（漩渦尖端延伸至水口上沿處的液面高度）時，漩渦卷渣現象會非常嚴重，甚至還能卷入空氣，對鋼 液造成污染。同時 還會造成夾雜物上浮困 難，水口易堵塞，長水口以及中間包內襯易腐蝕等危害。目前采用的防漩方法存在著金屬收得率低、鋼包結構改動大等缺點。
      
 
      
 
      
 
      
 
      
 
      
       結論：
      
       1）科氏力對鋼包出鋼過程中形成的漩渦幾乎沒有作用，而是出鋼前鋼包內存在的切向擾動對漩渦的形成起到了主要作用。當打開水口時，由于靜壓力差的作用鋼包內的流體促使了漩渦的形成，即漩渦運動發展的能量來源是流體自身的重力。在初始時流體內部必須存在切向的擾動，漩渦才可以形成。同時流體運動遵循角動量守恒定律，使得漩渦越轉越快，最后當液面到達一定高度時，重力不能再提供足夠的能量，導致液面凹陷并貫穿至水口。而靠近水口的鋼包底部區域是漩渦形成的觸發區域。
      
       2）漩渦的臨界高度隨著偏心率（水口到鋼包中心的距離與鋼包半徑的比 值）的增加而明顯增加；對于中心水口鋼包，漩渦的臨界高度隨著初始切向速度的增加增加，隨著水口直徑的增加而略有下降；對于偏心水口鋼包，漩渦 的臨界高度隨著初始切向速度的增加而先增加然后幾乎不再變化，隨著水口直徑的增加而增加；無論中心水口鋼包還是偏心水口鋼包，流體的物理性質對漩渦臨界高度的影響都不是很大。同時通過量綱分析的方法得到了漩渦的臨界高度估算公式。
      
       3）通過分析發現改變出鋼過程中漩渦形成時的切向速度的分布形式和減小切向速度值的大小，可以有效抑制漩渦的形成。根據此漩渦抑制機制設計出底部施加防漩力和底部吹氣兩種防漩方法。通過施加與漩渦方向相反的防漩力使鋼包內的切向速度值明顯減小，而采用吹氣的方式主要打亂了漩渦形成時的速度場分布形式，兩者均降低了漩渦的臨界高度，對漩渦的形成進行了有效抑制。
      
       4）通過水模型實驗進一步驗證了漩渦的運動規律和抑制機制，進一步證明了吹氣抑制漩渦的可行性。通過實驗發現，鋼包出鋼過程中進行底部吹氣確實可以打亂鋼包內漩渦形成時的流場分布形式，有效降低了漩渦的臨界高度。同時，隨著吹氣流量的增加漩渦的臨界高度先明顯下降，然后幾乎不再降低。對于中心水口鋼包選擇離水口較近的吹氣孔位置進行吹氣，漩渦的抑制效果最好；對于偏心水口鋼包選擇鋼包中心附近的吹氣孔位置進行吹氣，漩渦的抑制效果最好。
      
       （來源：鑄鍛熱處理新技術新方法  作者：李宏俠）  
      
 
      
 
      
          

      
      
     
  
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