。1092 北京科技大学学报 第29卷 1.3计算方法与条件 第四排测点，即高度为280mm处，测量热流又相对 将不同高度处实测热流平均值作为对应高度处 有所回升.经分析发现高度在300mm左右，刚好是 初始热流。计算铸坯/结晶器温度分布，计算得到各 结晶器锥度改变处.结晶器采用这种特殊的锥度设 个网格点的温度和热流值，比较各个网格点的温度、 计，使得从此部位以下形成的气隙宽度减少而引起 热流值与实测温度、热流值.反复迭代，直至结晶器 热流略有回升.在结晶器出口处热流的回升，是由 与铸坯的温度、热流足够接近（达到一定误差范围） 于此时铸坯结晶器之间的渣膜大部分呈现固态，固 实测数据.计算所用的基本参数如表1所示， 态渣膜尤其是玻璃态的渣膜具有良好的导热性能， 表1基本条件及主要工艺参数 加速了铸坯向结晶器传热所致 Table 1 General conditions and main process parameters 4000 参数 数值 参数 数值 3500 一0一计算值 结晶器长度/mm 780 浇注温度/℃ 1523 今3000 一▲一实测值 2500 结品器厚度/mm 15 拉速/(m"min一1) 20 2000 圆坯直径/mm 178 潜热/kJk一1) 272 1500 钢水密度/(kg°m-3)7200 碳质量分数/% 036 1000 液相线温度/℃ 1500 铸坯比热容/(Jkg1℃-)680 500 固相线温度/℃ 1445 导热系数/(W·m一1℃-) 34 100200300400500600700 距离结品器顶部的距离mm 2 模型验证 图2结晶器热流密度计算值与实测值比较曲线 Fig.2 Comparison of the calculated with measured values of mould 为校核与验证模型计算结果的可靠性，结晶器 heat flux 温度计算的结果直接可以通过实测的数据进行验 证.图1和图2是拉速为2mmin,在其他工艺参 3 计算结果分析 120 3.1结晶器内铸坯温度场分布 100 对表1中给出的计算条件进行数值模拟 图3(a)所示是在不同半径处铸坯温度沿结晶 60 器高度方向的变化.由图可知：随着距离弯月面越 远铸坯温度越低：半径越大温度越低，下降的速度越 40 一4一计算值，C 一一计算值，H 快.图3（山）所示是在不同高度处铸坯温度沿圆坯半 o一实测值，C 20 一A一实测值，H 径方向的变化.由图可知：距离中心到60mm处铸 100200300400500600700 坯温度保持在一个较为恒定的值随着半径的增大 距离结晶器顶部的距离/mm 温度逐渐降低：距离弯月面越远铸坯温度越低 图1结晶器温度计算值与实测值比较曲线 1550 Fig.I Comparison of the cal culated with measured values of mould 1500 temperature 1450 数相同条件下，计算的结晶器温度、热流与实际测量 1400 温度、热流数据平均值的比较曲线.其中，图1中C 10 --770mm 1300 一o-S70mm -+一60mm复 -4一370mm 表示结晶器的冷面，H表示结晶器的热面. 1250 --70mm -+-170mm 1200 --80 mm 由图1和图2对结晶器温度和热流进行比较， -一90mm (a) (b) 1150 计算值和实测值大致吻合，曲线变化趋势相似.在 100 300500700 204060 80 距离结品器顶部的距离mm 半径mm 弯月面区域，坯壳快速冷凝收缩，在铸坯与结晶器之 间很快出现了气隙，使得铸坯与结晶器迅速脱离，因 图3不同高度位置(a)和半径(b)圆还温度沿纵向变化 此这里热流不大.随着铸坯向下移动，钢液静压力 Fig.3 Longitudinal distribution of tempe rature in the round billet at different heights (a)and different radii (b) 的作用将铸坯重新压回结晶器，使得气隙减小，致使 热流迅速升高，在第二排测点高度附近达到最大. 图4中用渐变色显示了圆坯连铸结晶器与铸坯1.3 计算方法与条件 将不同高度处实测热流平均值作为对应高度处 初始热流, 计算铸坯/结晶器温度分布 , 计算得到各 个网格点的温度和热流值 ,比较各个网格点的温度 、 热流值与实测温度、热流值 .反复迭代, 直至结晶器 与铸坯的温度、热流足够接近(达到一定误差范围) 实测数据 .计算所用的基本参数如表 1 所示 . 表 1 基本条件及主要工艺参数 Tabl e 1 General conditions and main process parameters 参数 数值 结晶器长度/ mm 780 结晶器厚度/ mm 15 圆坯直径/ mm 178 钢水密度/(kg·m -3) 7 200 液相线温度/ ℃ 1 500 固相线温度/ ℃ 1 445 参数 数值 浇注温度/ ℃ 1 523 拉速/(m·min -1) 2.0 潜热/(k J·kg-1) 272 碳质量分数/ % 0.36 铸坯比热容/(J·kg -1℃-1) 680 导热系数/(W·m -1 ℃-1) 34 2 模型验证 为校核与验证模型计算结果的可靠性, 结晶器 温度计算的结果直接可以通过实测的数据进行验 证.图 1 和图 2 是拉速为 2m·min -1 ,在其他工艺参 图 1 结晶器温度计算值与实测值比较曲线 Fig.1 Comparison of the cal culated with measured values of mould temperature 数相同条件下, 计算的结晶器温度 、热流与实际测量 温度、热流数据平均值的比较曲线 .其中, 图 1 中 C 表示结晶器的冷面, H 表示结晶器的热面. 由图 1 和图 2 对结晶器温度和热流进行比较 , 计算值和实测值大致吻合, 曲线变化趋势相似.在 弯月面区域,坯壳快速冷凝收缩,在铸坯与结晶器之 间很快出现了气隙, 使得铸坯与结晶器迅速脱离, 因 此这里热流不大.随着铸坯向下移动, 钢液静压力 的作用将铸坯重新压回结晶器 ,使得气隙减小 ,致使 热流迅速升高, 在第二排测点高度附近达到最大 . 第四排测点 ,即高度为 280 mm 处, 测量热流又相对 有所回升.经分析发现高度在 300 mm 左右,刚好是 结晶器锥度改变处 .结晶器采用这种特殊的锥度设 计 ,使得从此部位以下形成的气隙宽度减少而引起 热流略有回升.在结晶器出口处热流的回升, 是由 于此时铸坯结晶器之间的渣膜大部分呈现固态, 固 态渣膜尤其是玻璃态的渣膜具有良好的导热性能, 加速了铸坯向结晶器传热所致. 图 2 结晶器热流密度计算值与实测值比较曲线 Fig.2 Comparison of the calculated with measured values of mould heat flux 3 计算结果分析 3.1 结晶器内铸坯温度场分布 对表 1 中给出的计算条件进行数值模拟. 图 3(a)所示是在不同半径处铸坯温度沿结晶 器高度方向的变化 .由图可知 :随着距离弯月面越 远铸坯温度越低;半径越大温度越低 ,下降的速度越 快 .图 3(b)所示是在不同高度处铸坯温度沿圆坯半 径方向的变化.由图可知:距离中心到 60 mm 处铸 坯温度保持在一个较为恒定的值, 随着半径的增大 温度逐渐降低;距离弯月面越远铸坯温度越低. 图 3 不同高度位置(a)和半径(b)圆坯温度沿纵向变化 Fig.3 Longitudinal distribution of temperature in the round bill et at different heights(a)and different radii (b) 图 4 中用渐变色显示了圆坯连铸结晶器与铸坯 · 1092 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 29 卷