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中间包堵流操作的研究

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王建忠

摘要：一钢轧厂1#连铸机采用十二流中间包。在实际生产中，有时会因为钢水不足和其他原因而堵流。该文主要对该中间包的堵流操作行为进行了研究并提出了堵住1#水口以保证中包中钢水总体死区比例相对较小，各流平均停留时间的标准差较小的建议。

关键词：十二流中间包钢水塔流操作

：TF777：A：1674-098X（2017）06（c）-0103-02

连铸过程中为了保证多流中间包各流的拉速控制在一个较为恒定的水平，有时会因为钢水供应不足和设备故障等原因，必须堵住或关闭个别中间包出钢流。该文主要研究多流中间包堵流操作对中间包流场和温度场的影响，同时优化该操作以改善中间包的冶金功能。

1中间包流场的研究

1#连铸机中间包为十二流T-型中间包，该中间包是由两个独立且对称放置的相同的半包组成。所以针对一半进行流场研究就能满足要求。

通过刺激-响应的方法来测定其流场特点。首先待钢包和中间包内的流动达到稳定状态后，通过加入75mL的饱和KCl溶液作为示踪剂，记录浓度随时间的变化，通过RTD曲线（停留时间分布曲线）可以算出中间包的各流的平均停留时间、滞止时间、峰值时间以及中间包的死区、活塞区、全混区的比例。

从表1可以看出，1#水口的滞止时间为15s，峰值时间为19s，2#水口的滞止时间为31s，峰值时间为62s。而6#水口的滞止时间为218s，峰值时间为302s。两者相差187s。滞止时间和峰值时间的标准差分别为70、92，说明各水口的差异明显。

从平均停留时间上看，近流的平均停留时间比较小，其中1#、2#水口的平均停留时间都小于400s，这不利于夹杂物的上浮，远流水口的平均停留时间很长，其中4#、5#水口的平均停留时间都大于600s，6#水口的平均停留时间为898s，虽然能保证夹杂物上浮，但钢液的温度下降明显。开始浇铸时容易造成水口结瘤，堵塞水口。

2中间包堵流操作研究

考虑到堵住边部流（5#和6#水口）时，会导致边部流钢液更新慢，容易出现冷钢的现象。因此，仅研究了堵1#、2#、3#和4#水口的方案。实验过程中，中间包液面仍保持在原有水平，各流出口流量不变，待液面稳定后，加入75mL饱和KCL进行检测。

上述方案的RTD曲线分析结果如表2所示。由表2可以看出，当一个流被堵住后，理论平均停留时间由655.5s增加到了786.5s，即相同的钢液要在中间包停留更长的时间。

当一个水口被堵住后，相对六流全开的方案，总体死区比例增加明显，由27.96%增加到了50%左右。这说明在中间包结构不变的情况下，当堵住其中一个水口后，中间包的有效利用率降低了。对比不堵的方案还可以看出，除了堵1#水口以外，堵住其他水口后各流平均停留时间的标准差也增加了，由193增加到了230左右，各流的一致性也降低了。因此，总体来说原型中间包堵住一个流后，中间包的冶金效果會降低。

另外，随着堵流水口位置从中部流（1#）向边部移动到4#流，总体死区比例呈增加趋势，由47.2%增加到了56.8%；各流平均停留时间标准差S也有相同趋势，由172.5增加到了244.3。其变化趋势如图1所示。因此，在原型中间包的基础上，若要堵住一个水口，堵近流的1#水口相对合理。

3结语

通过RTD曲线分析，堵流会导致中间包整体死区比例增加，平均停留时间延长；堵住距离湍流抑制器的冲击区最近的流时，总体死区比例相对较小，各流平均停留时间的标准差较小，中间包流场相对合理。因此需要堵流时，堵住1#水口较合理。

参考文献

[1]马海涛，赵定国，艾立群，等.利用RTD曲线研究中间包内钢液的流动行为[J].铸造技术，2016（12）：2632-2635.

[2]毕学工，李宏玉，刘光明，等.基于RTD曲线连铸中间包优化设计数值模拟[J].武汉科技大学学报，2010（4）：343-346.

[3]潘秀兰，梁慧智，王艳红，等.国内外连铸中间包冶金技术[J].世界钢铁，2009（6）：9-16.endprint

科技创新导报2017年18期

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