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中间包是连铸过程的关键设备之一,对连铸操作顺行和保证钢水质量都起到十分重要的作用。中间包内合理的钢水流动状态,有利于延长钢水在中间包内的停留时间,均匀钢水的温度和成分,减少卷渣和促进夹杂物的分离上浮,促进铸坯质量提高。为了提高收得率和降低成本,减少停浇时中间包内的残钢量,某钢厂对其中间包内腔结构进行了改造。但改造后的中间包容积和有效液位高度降低,给钢液中夹杂物的上浮排除带来不利影响,从而影响钢水的洁净度和铸坯质量。本论文通过数值模拟和水力学模型实验对改造前后的中间包进行夹杂物上浮率测试,比较在不同控流装置及工况下去除夹杂物能力,并对控流装置进行优化,分析中间包内有无挡墙以及挡墙参数变化对中间包内流场、夹杂物上浮率的影响。并将改造后中间包与原中间包做对比,以此判断新中间包投入使用后能否达到或超过原中间包去出夹杂物水平。方案NTGA7和NTA5为数值模拟后得出最优方案。NTGA7下的中间包对粒径40μm及以下夹杂物去除率高于原中间包,粒径70μm及以上的夹杂物上浮率与原中间包十分相近,粒径50μm至70μm的夹杂物上浮率略低于原中间包,但差距不大。通过水模实验得到原中间包最佳控流装置为TGA7和TA2,相比优化前65μm夹杂物减少了3.4%和0.5%。前者排除夹杂能力略高,但后者更方便排渣操作,液面翻卷小,并且成本更低。改造后的中间包最佳控流装置为NTA4,其卷入结晶器的65μm和90μm夹杂物量相比优化前降低7.3%和13.1%。改造后的中间包在不同钢通量、不同液位高度条件下的夹杂物上浮排除能力与原中间包相比都有明显的降低,对于优化后的控流装置(TA2和NTA4),改造后的中间包65μm和90μm的夹杂物收集量比原中间包分别增加了14.0%和36.2%。并且在换包时液面波动比原中间包更剧烈,更容易发生卷渣。在相同钢通量和液位高度(钢通量9.45t/min,液位高度1020mm)的条件下,改造后的中间包的液位波动几乎为原中间包的2倍。在换包过程液位下降期间,中间包上浮排除夹杂物的能力明显要高于正常浇注阶段;开浇后的液位上升阶段,夹杂物排除能力低于正常浇注阶段,并且夹杂物排除的能力随着钢通量的增加而下降;液位波动也随着钢通量的增加而急剧增加。但以大的钢通量抬升液位能够迅速过渡到正常浇注状态,影响的铸坯长度较短。