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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K 299

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