工程科学学报.第43卷.第12期：1656-1665.2021年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.12:1656-1665,December 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.10.09.003;http://cje.ustb.edu.cn 板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开 发及应用 安航航)区，焦树强)，孙彦辉，刘崇林)，宋思程) 1)北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心，北京1000832)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000833)广西柳州 钢铁集团有限公司.柳州545002 ☒通信作者，E-mail:anhanghang@ustb.edu.cn 摘要基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液混合过程的物理模型，开发了板坯连铸异钢种连浇过程混浇坯长度及成分 变化模型.以某钢厂单流板坯连铸机220mm×1560mm断面Q235与Q335Ti钢的混浇过程为研究对象，采用水模型试验结合 数值模拟确定模型的关键参数，并通过开展现场试验对混浇坯取样验证模型的准确性，结果证明：混浇坯成分取样与模型预 测的成分偏差小于5%，且模型预测的混浇坯长度与人工确定的一致.故采用该模型可跟踪不同混浇工况下中间包内及铸流 上钢液的混合行为，准确预测混浇坯的长度以及成分变化规律.采用该模型研究了拉速及中间包内剩余钢液质量对混交坯 长度及不同浇注长度铸坯C元素质量分数变化的影响规律，发现当拉速保持不变时，中间包内剩余钢液越多，混浇坯越长： 当中间包内剩余钢液质量保持不变时，拉速越大混浇坯越短.相比而言，中间包内剩余钢液质量比拉速对混浇坯长度的影响 更大.另外当拉速不变时，随着中间包内剩余钢液质量的增加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率减慢：当中间包 内剩余钢液质量不变时，随着拉速的增加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率增加.因此异钢种连浇过程，适当提 高拉速以及减少中间包内剩余钢液质量，可有效减少混浇坯长度，成分变化速率降低. 关键词异钢种连浇：混浇模型：板坯连铸：混浇坯长度；成分变化规律 分类号TG142.71 Development and application of intermixed length and composition variation model in continuous slab casting processes during a grade transition AN Hang-hang JAO Shu-giang.SUN Yan-hui,LIU Chong-lin,SONG Si-cheng 1)Collaborative Innovation Center of Steel Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Guangxi Liuzhou Iron and Steel(Group)Company,Liuzhou 545002,China Corresponding author,E-mail:anhanghang@ustb.edu.cn ABSTRACT Based on a developed physical model during the mixing process in the tundish and the liquid pool of the strand, intermixed length and composition variation model have been established during steel grade changes in the continuous slab casting processes.The research object was the mixing process in the single-strand slab caster during steel grade changes of Q235 and Q335Ti steel with 220 mm x 1560 mm section.Key parameters of the model were determined using the water model test and numerical simulation,and the model was verified through plant tests,which were performed on the slab caster during the grade transition period of continuous casting.Real grade intermixed slabs were produced,and composition distributions were measured and compared.The carbon composition and the length of the intermixed slab predicted using the model were found to be in good agreement with the experimental 收稿日期：2021-10-09板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开 发及应用 安航航1) 苣，焦树强2)，孙彦辉1)，刘崇林3)，宋思程1) 1) 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心，北京 100083    2) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083    3) 广西柳州 钢铁集团有限公司，柳州 545002 苣通信作者， E-mail: anhanghang@ustb.edu.cn 摘    要    基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液混合过程的物理模型，开发了板坯连铸异钢种连浇过程混浇坯长度及成分 变化模型. 以某钢厂单流板坯连铸机 220 mm×1560 mm 断面 Q235 与 Q335Ti 钢的混浇过程为研究对象，采用水模型试验结合 数值模拟确定模型的关键参数，并通过开展现场试验对混浇坯取样验证模型的准确性. 结果证明：混浇坯成分取样与模型预 测的成分偏差小于 5%，且模型预测的混浇坯长度与人工确定的一致. 故采用该模型可跟踪不同混浇工况下中间包内及铸流 上钢液的混合行为，准确预测混浇坯的长度以及成分变化规律. 采用该模型研究了拉速及中间包内剩余钢液质量对混交坯 长度及不同浇注长度铸坯 C 元素质量分数变化的影响规律. 发现当拉速保持不变时，中间包内剩余钢液越多，混浇坯越长； 当中间包内剩余钢液质量保持不变时，拉速越大混浇坯越短. 相比而言，中间包内剩余钢液质量比拉速对混浇坯长度的影响 更大. 另外当拉速不变时，随着中间包内剩余钢液质量的增加，C 元素质量分数由 0.16% 变化到 0.18% 的速率减慢；当中间包 内剩余钢液质量不变时，随着拉速的增加，C 元素质量分数由 0.16% 变化到 0.18% 的速率增加. 因此异钢种连浇过程，适当提 高拉速以及减少中间包内剩余钢液质量，可有效减少混浇坯长度，成分变化速率降低. 关键词    异钢种连浇；混浇模型；板坯连铸；混浇坯长度；成分变化规律 分类号    TG142.71 Development and application of intermixed length and composition variation model in continuous slab casting processes during a grade transition AN Hang-hang1) 苣 ，JIAO Shu-qiang2) ，SUN Yan-hui1) ，LIU Chong-lin3) ，SONG Si-cheng1) 1) Collaborative Innovation Center of Steel Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) Guangxi Liuzhou Iron and Steel (Group) Company, Liuzhou 545002, China 苣 Corresponding author, E-mail: anhanghang@ustb.edu.cn ABSTRACT    Based  on  a  developed  physical  model  during  the  mixing  process  in  the  tundish  and  the  liquid  pool  of  the  strand, intermixed  length  and  composition  variation  model  have  been  established  during  steel  grade  changes  in  the  continuous  slab  casting processes. The research object was the mixing process in the single-strand slab caster during steel grade changes of Q235 and Q335Ti steel  with  220  mm  × 1560 mm  section.  Key  parameters  of  the  model  were  determined  using  the  water  model  test  and  numerical simulation, and the model was verified through plant tests, which were performed on the slab caster during the grade transition period of continuous casting. Real grade intermixed slabs were produced, and composition distributions were measured and compared. The carbon composition and the length of the intermixed slab predicted using the model were found to be in good agreement with the experimental 收稿日期: 2021−10−09 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期：1656−1665，2021 年 12 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 12: 1656−1665, December 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.10.09.003; http://cje.ustb.edu.cn