结晶器钢液流场的分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1514667573.html,

结晶器钢液流场的分析

作者：代平刘炳俊

来源：《中国科技纵横》2014年第03期

【摘要】结晶器是连铸机的心脏，结晶器冶金是去除夹杂物，改善钢材质量的最后机会。在结晶器中，包含在凝固壳内的钢液流场分布对夹杂物的运行行为有很大的影响，而夹杂物的去除效果直接影响到钢的纯净度与质量。此外，结晶器内流场对凝固最重要的初始阶段的凝固壳传热有重大影响，因而深入了解和控制结晶器内钢液流动性为是提高连铸坯质量的关键。对结晶器内钢液流动特性的研究已有大量文献报道，影响结晶器钢液流场的主要因素有：浸入式水口结构参数，浸入深度及拉速等，对于典型的双侧孔水口，其结构参数包括水口内径、出口倾角、出口面积、出口形状及底部形状。

【关键词】结晶器流场

1 水口内径对结晶器流场的影响

从浸入水口喷出的流股并不完全充满整个出口截面，射流角并不等于水口的出口倾角，而是比水口倾角更向下些，而浸入水口的内径是影响水口充满率和射流角的主要因素。

T.Honeyands[1]等研究了在薄板坯连铸过程中，浸入式水口结构参数对射流充满率及射流倾角的影响表明：在相同条件下，大内径水口射流出口后的喷射角比小内径水口的大。在相同水口长度下，小内径的水口喷出射流速度要明显大于大内径水口，但是，如果浸入式水口两侧孔总面积小于水口横截面积，使流股在出口处受到压缩，这时浸入式水口横截面积对出口流股的影响不明显。

2 水口侧孔面积对结晶器液面波动的影响

T.Honeyands[1]等还研究了浸入式水口侧孔面积与侧孔有效利用率的关系，侧孔的有效利用率随水口侧孔总的面积同水口侧孔截面积之比的增大而减少，侧孔面积对侧孔流股速度的影响，在浸入式水口截面积相同的情况下，随侧孔面积的增加，侧孔流股的平均速度减少。这表明水口截面积和侧孔总面积是相关因素。如果浸入式水口的侧孔截面积大，则易引起结晶器内钢液向水口出口的上部产生回流。出口流股向下的倾角随出口面积的增大而增大，射流出口平均速度随侧孔面积的增大而减少。浸入式水口侧孔大小对液面波动的影响，可归因于对两侧孔射流对称性的影响，孔径过大，水口两侧钢液流出量易失去平衡；减少孔径，会使流场的不均匀得以改善，因此时会增加钢流侧出口阻力，导致水口内钢水静压头增加，迫使两侧孔钢流更趋于平衡。但孔径过小，钢流的冲击深度增大，对夹杂物去除不利。

雷洪等[2]对武钢二炼钢连铸结晶器流场优化表明水口浸入深度增大、使用长方形水口等

均能有效减少卷渣发生的可能性。