【新刊速览】​王家辉：顶旋型湍流抑制器优化中间包流场的物理模拟

设计了一种顶旋型湍流抑制器，使中间包冲击区内钢液在其作用下产生旋转的速度场，从而削弱钢液回流至钢-渣界面的强度，降低湍动能，避免卷渣和钢液二次氧化，以达到在冲击区内净化钢液的目的。通过水模型试验对比分析了无湍流抑制器、普通湍流抑制器和顶旋型湍流抑制器下单流中间包稳态浇注、开浇和换钢包时的多相流动行为，验证所设计的顶旋型湍流抑制器在中间包各操作阶段的优越性。结果表明，顶旋型湍流抑制器对中间包稳态浇注过程无负面影响，对非稳态浇注过程有明显改善效果。与不使用湍流抑制器相比，可以使钢液的平均停留时间由308.5 s延长至327.4 s，死区体积分数由9.67%减小至4.13%，响应时间由69 s增加到109 s，有效避免了短路流的出现。不采用湍流抑制器和采用普通湍流抑制器的中间包在开浇充包50 s后会分别产生115 cm ² 和55 cm ² 左右的钢液裸露，在换钢包过程再充包20 s后会分别产生90 cm ² 和50 cm ² 左右的钢液裸露，而采用顶旋型湍流抑制器均不会产生钢液裸露现象，且相较普通湍流抑制器可以有效降低开浇换钢包过程中钢-渣界面的液面波动幅度。顶旋型湍流抑制器可以有效改善钢液的流动状态，避免非稳态浇注时的卷渣及钢液二次氧化，提高钢液洁净度和金属收得率，且在不明显增加成本的前提下确保较高的使用时效，有较高的推广及应用价值。