渣层厚度和出流口形状对汇流旋涡下渣的影响 被引量：13

1

作者 黄晔 叶树峰 +2 位作者 陶玉平 李美明 黄泽民 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第6期9-14,共6页

通过冷模拟实验考察了冶金容器中渣层厚度和出流口形状对产生汇流旋涡临界高度的影响，揭示了汇流旋涡临界高度随渣层厚度变化的基本规律，论述了水平形出流口对降低汇流旋涡临界高度、抑制卷渣、提高钢质量和钢水收得率的优越性。

关键词 汇流旋涡 渣层 厚度 出流口形状 冶金炉 下渣

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浇注过程的防下渣技术 被引量：13

2

作者 黄晔 叶树峰 李美明 《炼钢》 CAS 北大核心 1996年第2期26-31,共6页

消除汇流旋涡是防下渣技术开发的首要目标。现有的浇注过程防下渣方法可分３类：上躲、下藏与抑制。又以抑制法最为积极有效，特别是用于中间包的各种控流、分渣双功能装置有显著综合优势；这类装置的逐步完善与普及，将是今后提高连铸... 消除汇流旋涡是防下渣技术开发的首要目标。现有的浇注过程防下渣方法可分３类：上躲、下藏与抑制。又以抑制法最为积极有效，特别是用于中间包的各种控流、分渣双功能装置有显著综合优势；这类装置的逐步完善与普及，将是今后提高连铸技术水平之一。 展开更多

关键词 浇注过程 下渣 控流 汇流旋涡 中间包 出钢

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中间包控制汇流旋涡的水模研究 被引量：11

3

作者 刘金刚 颜慧成 +1 位作者 刘浏 王新华 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第12期18-22,共5页

为了减小中间包汇流旋涡所造成的卷渣对钢质量的危害,就某钢厂现有中间包的各工艺参数对汇流旋涡形成的影响进行了水模实验研究,结果表明:小塞棒高度、小拉速和小中间包水口口径对防止汇流旋涡有利,渣在一定程度上可以抑制旋涡的产生和... 为了减小中间包汇流旋涡所造成的卷渣对钢质量的危害,就某钢厂现有中间包的各工艺参数对汇流旋涡形成的影响进行了水模实验研究,结果表明:小塞棒高度、小拉速和小中间包水口口径对防止汇流旋涡有利,渣在一定程度上可以抑制旋涡的产生和发展,但渣层的厚度对旋涡没有明显影响;塞棒高度为60 mm、拉速为0.68m/min、中间包水口内径为56 mm和有渣是本实验所得的该钢厂实际中间包最佳防止汇流旋涡工艺条件。 展开更多

关键词 中间包 汇流旋涡 水模实验

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钢包浇注末期汇流旋涡形成机理及影响因素 被引量：13

4

作者 唐海燕 梁永昌 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期519-528,共10页

采用数值模拟并结合实验的方法,研究了Coriolis力、出水口位置、流体初始切向速度等因素对汇流旋涡产生过程的影响,此外还研究了具有一定切向运动的流体在浇注过程中切向速度、径向速度的变化规律.研究表明,初始流体静止时,Coriolis力... 采用数值模拟并结合实验的方法,研究了Coriolis力、出水口位置、流体初始切向速度等因素对汇流旋涡产生过程的影响,此外还研究了具有一定切向运动的流体在浇注过程中切向速度、径向速度的变化规律.研究表明,初始流体静止时,Coriolis力是汇流旋涡产生的主要原因,且汇流旋涡产生的原始驱动力来自于出水口附近处的流体旋量;初始流体静止时出水口位置对旋涡临界高度的影响不明显,但是当流体具有一定的初始速度时出水口偏离中心可以使旋涡的产生高度显著降低,此时流体的切向运动是汇流旋涡产生的根本原因;流体初始切向运动速度对汇流旋涡的临界高度影响显著,初始角速度越大,汇流旋涡产生时刻越早,临界高度也越高,因此给予流体一定的静置时间、降低其湍流程度是抑制汇流旋涡卷渣的重要举措;汇流旋涡的起旋高度HSS与初始角速度w的关系式为HSS=0.11+2.85w-4.04w2+1.95w3,空气柱贯通至出水口的高度HCS与w的关系式为HCS=0.09+1.49w-0.79w2,拟合度均在0.99以上. 展开更多

关键词 汇流旋涡 钢包浇注 临界高度 CORIOLIS力 切向速度 径向速度 VOF模型

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钢包浇注过程汇流旋涡的物理实验 被引量：9

5

作者 蔺瑞 颜正国 于景坤 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1287-1291,共5页

为了减小钢包浇注后期旋涡卷渣对钢材带来的危害,对某钢厂现有60 t钢包进行了水力学模拟实验,研究了静置时间、初始液位、水口直径、水口偏心率等因素对旋涡的影响.结果表明:静置时间为0时,产生的旋涡方向不能确定,但随着静置时间的延长... 为了减小钢包浇注后期旋涡卷渣对钢材带来的危害,对某钢厂现有60 t钢包进行了水力学模拟实验,研究了静置时间、初始液位、水口直径、水口偏心率等因素对旋涡的影响.结果表明:静置时间为0时,产生的旋涡方向不能确定,但随着静置时间的延长,旋涡方向变为逆时针;随着初始液位的升高,旋涡趋向于逆时针;水口直径对旋涡方向的影响不大;随着水口偏心率的增大,旋涡产生位置偏于水口正上方,且方向变得不明确;在没有外界因素干扰时,科氏力是引起流体旋涡的主要原因. 展开更多

关键词 钢包 浇注过程 汇流旋涡 旋转方向 水力学模拟

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钢包浇铸末期汇流旋涡形成的影响因素研究 被引量：8

6

作者 梁永昌 唐海燕 +3 位作者 江涛 程鹏飞 王勇 郭晓晨 《炼钢》 CAS 北大核心 2016年第3期35-40,共6页

针对某厂浇铸末期钢包残钢量偏大的问题,通过物理模拟的方法研究了钢包长水口直径、水口偏心率、渣层厚度等因素对钢包浇铸末期汇流旋涡临界起旋高度和贯通高度(空气柱贯通至水口时的液面高度)的影响。研究结果表明:旋涡产生的临界高度... 针对某厂浇铸末期钢包残钢量偏大的问题,通过物理模拟的方法研究了钢包长水口直径、水口偏心率、渣层厚度等因素对钢包浇铸末期汇流旋涡临界起旋高度和贯通高度(空气柱贯通至水口时的液面高度)的影响。研究结果表明:旋涡产生的临界高度随着出水口直径的增加而增加。出水口直径由30mm变化至60mm,起旋高度和贯通高度分别由89.6,25.6mm升高至165.0,40.7mm;当出水口偏心率小于0.7时,水口位置对于贯通高度的影响不明显;但当偏心率由0.7变化至0.8时,贯通高度显著升高;适宜的水口位置为距离钢包底部中心0.7R处;开始卷渣高度随着油层厚度增加呈升高的趋势,但二者并不是线性关系。水口直径为50 mm时,油层厚度由40 mm增加到50 mm,卷渣临界高度增加10mm。 展开更多

关键词 钢包 汇流旋涡 卷渣 临界高度 物理模拟

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双水口钢包浇注末期汇流旋涡形成的影响因素 被引量：1

7

作者 赵烁 卢中阳 +3 位作者 张泽 马致遥 曹永波 唐海燕 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期71-79,共9页

钢包浇注末期,当钢液面降低到一定高度时,由于钢液的黏性、初始切向速度和科氏力的相互作用,钢包内会形成漏斗状的汇流旋涡。旋涡一旦贯通到水口会把钢水上方的炉渣和空气卷入到钢水中污染钢液,因此在生产中需准确把控旋涡的产生和贯通... 钢包浇注末期,当钢液面降低到一定高度时,由于钢液的黏性、初始切向速度和科氏力的相互作用,钢包内会形成漏斗状的汇流旋涡。旋涡一旦贯通到水口会把钢水上方的炉渣和空气卷入到钢水中污染钢液,因此在生产中需准确把控旋涡的产生和贯通高度,以便在形成旋涡时及时关闭浇钢口。另一方面通过优化钢包工艺参数从而使旋涡延迟产生也可减少钢包留钢量,提高金属收得率。针对双水口钢包浇注末期旋涡的特性和影响因素研究很少。以一个服役的150 t双水口工业钢包为原型,基于相似原理,采用有机玻璃制作了1∶3.5的钢包物理模型,通过水模拟方法研究了钢包静置时间、初始液位高度、水口位置、水口结构、底吹搅拌和阻旋装置等因素对浇注末期旋涡形成过程的影响。结果表明,钢液静置时间和初始液位高度对旋涡高度无明显影响,而水口位置对旋涡的起旋高度影响较大,对贯通高度几乎无影响。当2个水口偏心率分别为0.60和0.83时,旋涡的起旋高度最小,为17 mm。与漏斗形水口相比,正方形水口可以降低旋涡的起旋高度。另外,在本试验条件下,增加底吹搅拌操作对控制旋涡不利,而在距离包底中心0.6R(R为钢包底半径)处,靠近2个水口连线处安装阻旋装置会降低旋涡的起旋高度,有利于抑制旋涡的产生。 展开更多

关键词 钢包 双水口 浇注末期 物理模拟 汇流旋涡

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振动式钢包下渣检测方法及其关键技术研究进展 被引量：6

8

作者 谭大鹏 计时鸣 +1 位作者 李培玉 潘晓弘 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1257-1267,共11页

钢包下渣检测技术对钢铁连铸生产具有重要实际意义,它可以有效地提高铸坯质量、增加钢水收得率以及延长中间包的使用寿命.综述国内外钢包下渣检测技术方法及其应用情况,指出其在实际应用过程中存在的主要问题.对振动式钢包下渣检测方法... 钢包下渣检测技术对钢铁连铸生产具有重要实际意义,它可以有效地提高铸坯质量、增加钢水收得率以及延长中间包的使用寿命.综述国内外钢包下渣检测技术方法及其应用情况,指出其在实际应用过程中存在的主要问题.对振动式钢包下渣检测方法的检测原理、信号处理流程等技术难点进行了重点描述.针对振动式钢包下渣检测技术存在的识别稳定性低、调试适用时间长等问题,对其所涉及的水模实验平台搭建、二相流汇流旋涡卷渣机理、水口套管受迫振动响应及钢流冲击振动信号优化处理等关键技术进行了深入分析,并给出了相应的研究思路与建议. 展开更多

关键词 钢包下渣 汇流旋涡 卷渣 冲击振动

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钢包水口偏心率对浇注过程影响的数学模拟 被引量：6

9

作者 唐雯聃 唐海燕 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期75-85,122,共12页

钢包的水口偏心率会显著影响浇注末期汇流旋涡的形成和发展过程。基于钢包特征设置合理的水口偏心率,有利于控制旋涡形态、抑制旋涡的危害。但是偏心率的变化如何改变流场,对浇注过程产生哪些影响,目前的研究并不充分。通过数值模拟方法... 钢包的水口偏心率会显著影响浇注末期汇流旋涡的形成和发展过程。基于钢包特征设置合理的水口偏心率,有利于控制旋涡形态、抑制旋涡的危害。但是偏心率的变化如何改变流场,对浇注过程产生哪些影响,目前的研究并不充分。通过数值模拟方法,研究了水口偏心率对钢包流场和旋涡的影响规律,同时定义了"影响度"指标,定量分析了偏心率对浇注过程中表征流场和旋涡特性的14个物理量(如水口流量、旋涡角速度、湍动能、水口含气率等)的影响程度。结果表明,水口偏心率和各物理量之间存在非线性关系;不同物理量变化的临界点不同,普遍为0.5~0.7,旋涡的稳定性和容器壁面是影响临界点的主要因素。 展开更多

关键词 钢包 水口偏心率 汇流旋涡 科氏力 VOF模型

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150 t单水口钢包出钢过程汇流旋涡影响因素研究

10

作者 贾星宇 赵烁 +4 位作者 汤群伟 陈刚 李伟涛 唐海燕 张家泉 《炼钢》 CAS 北大核心 2024年第4期65-73,共9页

钢包浇注末期,钢液在科氏力和自身初始状态的作用下会产生汇流旋涡,其成为控制钢包下渣和提高钢水收得率的瓶颈问题。以某钢厂150 t单水口钢包为原型,基于相似原理,制作了相似比为1∶3.5的钢包物理模型,首先探究了水口偏心率对浇注末期... 钢包浇注末期,钢液在科氏力和自身初始状态的作用下会产生汇流旋涡,其成为控制钢包下渣和提高钢水收得率的瓶颈问题。以某钢厂150 t单水口钢包为原型,基于相似原理,制作了相似比为1∶3.5的钢包物理模型,首先探究了水口偏心率对浇注末期汇流旋涡的影响程度与机制,获得了适宜的水口位置后研究了钢包静置时间、阻旋装置、底搅拌工艺等控流措施对偏心率为0.83的钢包汇流旋涡的作用效果。结果表明,让钢包内形成非对称流场可以抑制旋涡的发展。当钢包静置时间小于45 min时,旋涡产生和贯通高度随静置时间的延长变化不明显;但当静置时间超过45 min时,旋涡起旋高度明显增加、贯通高度明显降低。另外,在此偏心率下,设置阻旋装置和增添底吹搅拌操作均不能抑制旋涡,但在旋涡起旋时短暂关闭水口会延缓旋涡的进一步发展。 展开更多

关键词 钢包 汇流旋涡 偏心率 底吹搅拌 水口关闭

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钢包浇注过程中旋涡临界高度控制 被引量：4

11

作者 胡群 唐海燕 +3 位作者 李小松 张家泉 包伟峰 蒋宪勋 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期35-41,共7页

为了有效控制钢包浇注过程中汇流旋涡的临界高度,以150 t钢包为原型,基于相似原理,采用1∶3的物理模型,通过水模拟研究了钢包初始液位、静置时间、水口位置、水口结构和阻旋装置对汇流旋涡形成过程的影响。结果表明,初始液位对旋涡的形... 为了有效控制钢包浇注过程中汇流旋涡的临界高度,以150 t钢包为原型,基于相似原理,采用1∶3的物理模型,通过水模拟研究了钢包初始液位、静置时间、水口位置、水口结构和阻旋装置对汇流旋涡形成过程的影响。结果表明,初始液位对旋涡的形成影响较小,而静置时间和水口位置的影响显著。在逆时针注水情况下,随着静置时间的增加,旋涡起旋高度逐渐增加,临界贯通高度先增加后减小;随着水口偏心率的增加,旋涡的临界高度逐渐降低。比较现用水口、新设计的梯形水口和正方形水口发现,梯形和正方形水口可以略降低旋涡的临界高度。研究提出了一种实心圆柱体阻旋装置,当其高度为80 mm、安装在水口靠近包壁的一侧时可以显著抑制旋涡的产生,贯通高度比现用钢包降低78.2%。工业实践表明,使用该抑旋装置可将高拉速下(1.4~1.6 m/min)Q195L钢的变流率由原来的8.6%~12%降为1.96%。 展开更多

关键词 钢包 浇注过程 物理模拟 汇流旋涡 临界高度

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汇流旋涡临界贯穿条件与Ekman抽吸演化机理（英文） 被引量：2

12

作者 Da-peng TAN Lin LI +3 位作者 Yin-long ZHU Shuai ZHENG Zi-chao YIN Dai-feng LI 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期61-72,共12页

目的:提出一种自由汇流旋涡形成过程建模求解方法,得到其临界贯穿条件,并揭示其Ekman边界层抽吸演化机理。创新点:1.基于二维Rankine位势涡理论,建立自由汇流旋涡动力学模型,得到其压力、速度分布;2.提出一种基于Helmholtz方程的汇流旋... 目的:提出一种自由汇流旋涡形成过程建模求解方法,得到其临界贯穿条件,并揭示其Ekman边界层抽吸演化机理。创新点:1.基于二维Rankine位势涡理论,建立自由汇流旋涡动力学模型,得到其压力、速度分布;2.提出一种基于Helmholtz方程的汇流旋涡贯穿临界条件求解方法;3.成功搭建一种基于双目内窥技术的汇流旋涡观测实验平台,可实现对旋涡贯穿及Ekman抽吸过程的精确观测。方法:1.将汇流旋涡定义为涡核与核外流两部分,并基于Bernoulli方程与Lamb-ΓΡΟΜΕΚΟ方程得到汇流旋涡界面形状及压力、速度分布;2.基于上述动力学模型,结合Helmholtz涡量动力学方程,利用分离变量积分方法,得到旋涡形成轴向速度与深度的解析关系表达式;3.基于粒子图像测速(PIV)方法,结合双目内窥技术,实现对汇流旋涡临界贯穿与边界层抽吸的流动细节特征的实时追踪。结论:1.汇流旋涡临界贯穿条件是一个解集,这是由不同的流场初始扰动条件造成的;2.旋涡抽吸孔最低点的高度由容器的几何参数决定,与初始扰动速度无关;3.若初始扰动增强,旋涡深度与Ekman层厚度增加,但在抽吸过程中的边界层涡量强度有减弱趋势;4.PIV实验验证了上述理论结果的正确性,并观测到旋涡半径边界与涡量集聚现象。 展开更多

关键词 汇流旋涡 临界贯穿条件 Ekman边界层 抽吸演化机理

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自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理 被引量：10

13

作者 谭大鹏 杨涛 +1 位作者 赵军 计时鸣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期158-169,共12页

自由汇流旋涡形成过程中有抽吸现象发生,是一个比较复杂的气液两相耦合过程,其中所涉及的Ekman层耦合及演化机理具有重要的科研价值与实际意义.针对上述问题,提出了一种自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理建模与分析方法.基于多相流体体积VO... 自由汇流旋涡形成过程中有抽吸现象发生,是一个比较复杂的气液两相耦合过程,其中所涉及的Ekman层耦合及演化机理具有重要的科研价值与实际意义.针对上述问题,提出了一种自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理建模与分析方法.基于多相流体体积VOF模型与湍动能—耗散(k-ε)模型,建立了面向汇流旋涡Ekman抽吸演化的两相动力学模型.基于上述模型,分析初始转动速度分量、排流量与Ekman抽吸过程的内在联系,并揭示相关流场分布规律.研究结果表明:初始扰动不同,汇流旋涡的吸气孔、抽气孔距离容器底面边界的高度保持不变;初始扰动加强,吸气阶段转速增加,Ekman边界层厚度及抽吸高度增加,抽吸、贯穿阶段Ekman抽吸现象减弱;初始扰动恒定,Ekman抽吸高度保持不变,与排流量变化无关.研究结果可为自由汇流旋涡形成机理方面的研究提供有益参考,也可为冶金、化工领域的旋涡抑制控制提供技术支持. 展开更多

关键词 自由汇流旋涡 Ekman边界层 EKMAN抽吸 流体体积模型

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自由汇流旋涡多相耦合输运演变机理 被引量：2

14

作者 李霖 陆斌 +3 位作者 许炜鑫 顾则恒 杨远山 谭大鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期145-158,共14页

含自由液面的汇流旋涡抽吸演变中存在多相耦合、物质传输、能量剧烈交换等物理过程,其中所涉及的多相流体耦合输运机理是具有高度非线性特征的复杂动力学问题,多相黏滞耦合输运动力学建模与数值求解具有较高难度.针对上述问题,提出一种... 含自由液面的汇流旋涡抽吸演变中存在多相耦合、物质传输、能量剧烈交换等物理过程,其中所涉及的多相流体耦合输运机理是具有高度非线性特征的复杂动力学问题,多相黏滞耦合输运动力学建模与数值求解具有较高难度.针对上述问题,提出一种含自由液面的汇流旋涡多相耦合输运建模与求解方法.基于水平集-流体体积耦合(CLSVOF)计算方法,结合连续表面张力模型和可实现(k-ε)湍流模型,建立含自由液面的汇流旋涡多相耦合输运动力学模型;利用一种有效的体积修正方案来计算高速旋转多相流,保证流场质量守恒和无散度的速度场;结合相间耦合求解策略对多相流体分布与多相界面进行精确追踪.基于旋流场多特征物理变量,得到多相耦合界面动态演变与跨尺度涡团输运规律,揭示了多相耦合输运过程与压力脉动特性之间的相互作用机理.研究结果表明:多相耦合输运过程是流体介质过渡的关键状态,旋涡微团受到不同时空扰动模式在界面处形成层层螺纹波形;旋涡多相耦合输运过程随着水口尺度增大而增强,且耦合能量激波引起非线性压力脉动现象.研究结果可为旋涡输运机理、涡团跨尺度求解、流型追踪等方面的研究提供有益借鉴. 展开更多

关键词 自由汇流旋涡 多相耦合输运 水平集-流体体积耦合方法 体积修正 压力脉动

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