金爱军 翟卫江

1.前言

中间包是炼钢生产流程的中间环节，而且是炼钢—连铸过程中连续操作的衔接点。连铸中间包是接受和钢水再分配的冶金反应容器，具有改善钢液流动条件、均匀钢液温度、促进夹杂物上浮等功能。随着对特钢质量与性能要求的不断提高，中间包的冶金效果越来越受到重视[1]。本文通过数值模拟研究，对南钢13吨中间包经行模拟研究。分析不同拉速下中包内的流场流动状态及去夹杂能力。

2.数值模拟

2.1 模拟方案

针对南钢13吨四流中间包进行模拟，考虑到中间包的几何尺寸的对称性，采用面对称模拟方式，且不考虑渣层的影响。方案如下：

方案一：拉速2m/s 加入夹杂物颗粒粒径分别为10 μm、20μm、70μm；

方案二：拉速1.8m/s 加入夹杂物颗粒粒径分别为10μm、20μm、70μm；

方案三：拉速1.6m/s 加入夹杂物颗粒粒径分别为10μm、20μm、70μm。

2.2 模型建立

为验证中间包是否能够达到设计标准，研究利用Fluent模拟软件对不同拉速情况的中包流场的影响进行模拟，采用标准k-ε湍流模型、无滑移壁面和标准壁面函数。计算过程中，压力和速度采用PISO算法耦合，进行稳态计算。压力采用Body force weighted方法进行差分，体积分数采用Ger-Reconstruct进行差分，其余变量采用一阶迎风格式差分[2]。

采用三维几何模型。使用Gambit 2.2.30软件建立几何模型并划分网格，采用六面体网格形式，最小网格尺寸位于气体入口处，计算域中最大网格尺寸为18mm，网格数约为22万，网格质量0.4以上。中包网格形式见图1。

根据实验情况给定边界条件，入口边界为钢液质量入口，出口边界为压力出口，其他壁面为绝热面。……