渣层厚度和出流口形状对汇流旋涡下渣的影响

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。

反应器中出流口的大小和形状对漩涡临界高度的影响

通过水模型实验考察了出流口的大小与形状对游涡临界高度的影响，得出：在出流口面积与出流流量相等的情况下，漩涡的临界高度随出流口的直径（当量直径）的增大而增大；采用缝隙式出流口时产生漩涡的临界高度比采用同面积的圆形出流口时的低得多。这可供进行其它反应器设计时参考。

钢包浇铸末期汇流旋涡形成的影响因素研究

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。

钢包浇注末期汇流旋涡形成机理及影响因素

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.

钢包浇注过程中旋涡临界高度控制

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%。