D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.05.010 第22卷第5期 北京科技大学学报 Vol.22 No.5 2000年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct2000 异型坯连铸结晶器内流场 周俐沈昶王建军 华东治金学院，马鞍山243002 摘要经过数模和水模研究得到：彬响岸型坯结M器内流场，结M器腹板处上、下回流区的大 小及结的器液面波动的因素有：水口开孔的夹角、水口的口倾角、铸坯拉速及水口没入深度. 在工作拉速时，采川120°夹角、出口倾角为9°、浸入深度为75mm(换算到原型为150mm)的水 口，结品器内的流体的流动状态较为介理. 关键词异型坯结品器：流场：数模和水模 分类号TF341.6 文献标识码：A 在连续铸钢过程中，结品器内钢液的流动 (a) 翼梢 状态影响结晶器内的温度分布、夹杂物的上浮、 ,窄面 化学成分的均匀性，从而直接影响到铸坯的内 内缘 腹板 翼缘、 部质量和表面质量 马钢于1998年投产了我国第一台异型坯 连铸机，生产H型铸坯.异型坯连铸结晶器断面 形状复杂，水口结构特殊，因此结晶器内钢液的 流动复杂.为了获得结品器内合理的流动状态， 750(500) 促进钢水中非金属夹杂物上浮，均匀温度和成 分，形成具有良好表面质量和内部质量的铸坯， (b) 水山开孔夹角 本文采用1：2的水模型试验及利用C℉X流场计 算软件，对不同的工艺参数下的流场进行了研 究. 没入水口 开孔倾角 1实验方法 在水模实验中，根据相似原理，选取了弗鲁 德(Fr)数为决定性特征数.异型坯结品器的横 断面形状和浇铸用水口结构见图1，原型和模 图1异型还结晶器的横断面形状和浇铸用水口.(a)异型坯 型的儿何尺寸比1：2.实验方案见表1.实验中通 结晶器横断面：b)浇铸用水口横断面与纵断面 过观察流体在X,Y,Z轴方向的流动和液面波 Fig.1 Cross section of beam blank mould and nozzle 动，用发泡粒子作示踪剂，用数码相机对X,Y方 向拍照，Z方向进行描述. 表1实验方案 在数学模型实验中，根据流体流动的规律， Table 1 Experiment scheme 用通用方程描述流体流动的质量守衡和动量守 水11夹/() 120,100 衡： 水口倾布() 15,9,3,-3 水山沒入深度/mm 75,85,95 div(pvΦ)-div(gradΦ)=S 流址（拉速）Lh' 300,400,500,600 (对流项)（扩散项）（源项） 式中：中一某一物理量，-中的扩散系数. Φ分别代表不问物理量时，可得到连续性 方程和动量方程，对于湍流流动，采用k-ε双方 200003-13收稍岗俐女，37岁，副教授 程模型，对近壁处采用壁函数，第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ， 招 歇 七 卜 、 异型坯连铸结 晶器 内流场 周 俐 沈 农 王建军 华东冶金学院 ， 马鞍 山 摘 要 经 过 数模和 水 模研究得到 华 响异 型坯 结 ， ’器 内流场 ， 结品器腹板处 上 、 下 回流 区 的大 小及结 品器液而波动 的 因 素有 水 日 开 孔 的夹角 、 水 日 的出 倾角 、 铸坯拉速及水 口 浸入深度 在 工 作拉速时 ， 采川 夹角 、 出 日 倾角 为 、 浸 入 深度为 刃 换算 到原 型为 刃 的水 日 ， 结 品器 内的流体 的流动 状态较为合 理 关键词 异 型坯结 品器 流场 数模和 水模 分 类号 吓 文献标识码 ︵。巴导 在连续铸钢 过程 中 ， 结 晶器 内钢 液 的流 动 状态影 响结 晶器 内的温度分布 、 夹杂物 的上 浮 、 化 学成 分 的均匀性 ， 从而 直 接 影 响到铸坯 的 内 部 质 量和 表面质 量“ ， ， 马钢 于 年投产 了我 国第 一 台异 型坯 连铸机 ， 生产 型铸坯 异 型 坯连铸 结 晶器 断面 形状复杂 ， 水 日 结构特殊 ， 因此结 品器 内钢 液 的 流动 复杂 为 了获得结 晶器 内合理 的流动 状态 ， 促进钢 水 中非 金 属 夹杂物上 浮 ， 均匀温度 和 成 分 ， 形 成 具有 良好表面质量和 内部 质量 的铸坯 ， 本 文 采用 的水 模 型试验及 利用 流场 计 算软件 ， 对 不 同的工 艺参数下 的流场进行 了研 究 翼梢 助 水 日 开孔夹角 实验方法 在水 模实验 中 ， 根据 相 似原 理 ， 选取 了弗鲁 德 数为 决 定性特 征 数 异 型 坯 结 晶器 的横 断 面形状和 浇 铸用 水 日 结 构 见 图 ， 原 型 和 模 型 的儿何 尺寸 比 实验方案见表 实验 中通 过观 察流体在 ， ， 轴方 向的流动 和 液面波 动 ， 用 发泡粒子 作示 踪剂 ， 用数码相 机对， 方 向拍照 ， 方 向进行 描述 在 数学模型 实验 中 ， 根据 流体流动 的规律 ， 用 通用 方程描 述流体流动 的质量 守衡和 动 量 守 衡 切 必 一 必 对 流项 扩 散项 源 项 式 中 巾 一某一 物理 量 ， 厂一 必 的扩 散系数 一 一 收稿 周 俐 女 ， 岁 ， 副教授 图 异型坯结晶器的横断面形状和浇铸用水口 异型坯 结晶器横断面 伪 浇铸用水口横断面与纵断面 啥 肠皿 表 实验方案 即 水 夹角 水 日 倾角 水 日 浸入深度 山 流量 拉速冰 · 一 ， ， 巧 ， ， ， 一 ， ， ， ， ， 巾 分别代表 不 同物 理量 时 ， 可 得 到连续性 方程和 动量方程 对于 湍流流动 ， 采用 一。 双方 程模型 ， 对近壁 处采用壁 函 数 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．05．010