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1绪论1

1．1钢铁制造流程的演进及现代炼钢车间生产流程1

1．2钢的连续浇铸和中间包的作用4

1．3中间包的结构及其分类6

1．4中间包冶金学研究内容和方法7

参考文献10

上篇 中间包冶金过程和工艺技术15

2 中间包内过程的实验研究方法15

2．1物理模拟方法15

2．1．1相似准数16

2．1．2中间包内钢液流动的物理模拟19

2．2停留时间分布的测定27

2．2．1刺激-响应实验技术27

2．2．2停留时间分布函数28

2．3流场显示及流速测量的实验技术31

2．3．1流动显示技术31

2．3．2高速摄影在流场显示中应用32

2．3．3激光多普勒测速（LDA）33

2．3．4热线（膜）流速仪35

2．4夹杂物的模拟方法36

2．5多级取样和系统分析38

参考文献40

3中间包内的钢液流动现象42

3．1中间包内钢液流动特性42

3．1．1液-液射流45

3．1．2驻点流动48

3．1．3注流卷吸气体52

3．1．4出口汇流旋涡56

3．1．5自然对流的影响64

3．1．6钢液在中间包内的停留时间分布72

3．2 改进中间包流动特性的途径78

3．2．1增大中间包容量79

3．2．2挡墙、坝和导流隔墙的应用80

3．2．3多水口中间包流动的特点及改进途径84

3．2．4中间包中湍流控制技术89

参考文献91

4 钢液的二次氧化和夹杂物控制94

4．1连铸钢中夹杂物的来源及特征94

4．1．1连铸钢坯中夹杂物的主要来源94

4．1．2连铸钢中夹杂物的主要特征95

4．2中间包钢液的二次氧化97

4．2．1注流的二次氧化及保护措施98

4．2．2中间包覆盖剂101

4．3中间包钢液中夹杂物的运动105

4．3．1流动状态下夹杂物去除的规律105

4．3．2中间包内去除夹杂物的综合分析110

4．4中间包吹氩115

4．5中间包内钢液卷渣及其控制122

4．5．2合理的液面深度123

4．5．1采用长水口或套管注入钢液123

4．5．3旋涡控制装置124

4．6夹杂物形态控制129

参考文献130

附注1 液滴在湍流碰撞中的碰撞频率系数132

5 钢液过滤技术135

5．1过滤技术在冶金工业中的应用135

5．1．1过滤器的类型135

5．1．2过滤机理137

5．2钢液过滤器138

5．2．2过滤器的结构与形式139

5．2．1钢液过滤器的要求139

5．2．3过滤器的材质140

5．2．4过滤器的加工与制造141

5．2．5过滤器的尺寸和安装142

5．3钢液应用过滤器去除夹杂物原理及效果144

5．3．1泡沫陶瓷过滤器过滤原理144

5．3．2CaO直通孔过滤器过滤原理145

5．3．3 钢液过滤器的使用效果147

参考文献149

6．1．1对中间包内钢液温度的要求151

6中间包钢液温度控制及加热技术151

6．1中间包内钢液温度控制151

6．1．2中间包内钢液温度的变化规律152

6．1．3中间包钢液热损失的途径159

6．1．4 浇铸温度的确定164

6．2中间包加热技术167

6．2．1钢液感应加热技术167

6．2．2等离子加热技术169

6．2．3其他加热法171

6．3中间包中钢液温度及加热数学模型173

参考文献176

7 中间包设计和包衬耐火材料178

7．1中间包结构设计178

7．1．1中间包容量178

7．1．2中间包类型和结构参数182

7．2中间包耐火材料183

7．2．1硅质绝热板183

7．2．2碱性耐火材料185

7．2．3流动控制元件材料191

参考文献192

下篇 中间包内传输现象的数值模拟197

8 中间包三维常密度稳态流场计算197

8．1钢液流动的运动方程197

8．1．1连续方程197

8．1．2动量方程197

8．1．3K-ε双方程模型199

8．2离散化方法200

8．2．1求解区域的离散化200

8．2．2控制容积法202

8．2．3 交错网格法204

8．2．4动量方程的离散化205

8．2．5K和ε方程的离散化236

8．3压力校正方程245

8．3．1压力和速度的校正方程245

8．3．2流场计算方法——SIMPLER算法248

8．4代数方程组的求解方法249

8．4．1TDMA法249

8．4．2 三维TDMA法计算程序252

8．5欠松弛法255

8．6流场计算框图256

8．7计算实例258

8．7．1网格划分258

8．7．2边界条件处理261

8．7．3材料代码262

8．7．4计算结果262

9中间包三维常密度稳态温度场计算266

9．1能量方程266

9．2温度T的离散化方程267

9．3．1控制容积面上的速度271

9．3控制容积面上参数271

9．3．2控制容积面上的导温系数273

9．4温度离散化方程的计算程序274

9．5 中间包边界传热的处理方法277

9．5．1侧面固体墙277

9．5．2对称面279

9．5．3中间包液面（辐射面）279

9．6中间包温度场计算方法280

10．1质量传递方程285

10中间包内钢液停留时间数值计算285

10．2浓度离散化方程286

10．3浓度离散化方程计算程序288

10．4浓度边界条件289

10．5中间包平均停留时间计算方法289

11 中间包特殊课题的数值计算293

11．1中间包内含不规则表面时的流场计算293

11．1．1不规则形状的处理方法293

11．1．2加入挡墙的中间包流场计算294

11．2 中间包近壁流动的壁面函数修正298

11．2．4近壁区温度299

11．2．3 近壁区耗散率ε函数299

11．2．1近壁区速度299

11．2．2近壁区湍动能K299

11．3中间包非等温状态下钢液流动计算300

11．3．1非等温条件的运动方程300

11．3．2非等温流动计算流程图301

11．3．3计算实例302

11．4中间包等离子加热温度场计算303

11．4．1等离子加热模型303

11．5．1夹杂物上浮排除率304

11．5中间包夹杂物去除和运动轨迹计算304

11．4．2计算实例304

11．5．2夹杂物运动迹线308

推荐参考资料310

附录1 中间包三维流场计算软件312

附录2 中间包三维温度场计算软件363

附录3 中间包平均停留时间计算软件381

主要符号表391

译名对照393

主题索引394