Vol.22 No.5 尚俐等：异型坯连铸结品器内流场 ·433· 分液面较平稳，翼缘部分液面易产生扰动. (a) (b) 板部分下回旋涡心深度随拉速的变化规律 从图4中可见：冲击深度和涡心深度均随 r 流量的增加而增加.冲击深度和涡心深度的下 1… 移，表明结晶器高温区下移，当下移量过大时， 会导致夹杂物上浮更加困难，液面处保护渣获 A. 得的热量减少，出结品器坯壳的厚度减少，拉 速大生产率提高，州此，应有一合理的拉速值. 23水口出口倾角的影响 水口出口倾角也彩响结晶器内的流动.图 (c) d 5表示腹板部分两股流的冲击点深度和腹板部 分下同旋涡心深度随倾角的变化规律 水口出口倾角的大小关系到结晶器内上、 下回流区的大小.CFX软件分别计算了不同水 116 94 114 S 92 洲心深度 112 图6CFX软件分别计算(a)15,b)9,(c)3,(d)-3的水口出 90 口倾角流场 88 110 其 冲击点深度 嘉 Fig.6 Flow paths at different tilt angle spout calculated by CFX 86 108 9 84 106 -3 0 3 6 912 15 水口出口倾角) 600Lh 图5冲击点深度、涡心深度与水口出口倾角的关系 Fig.5 Relationship between tilt angle of spout and depth of impulse spot and vertex center 口出口倾角流场情况，见图6. 300Lh 从图5、图6可知：在-3°至9°范围内，随着 水口倾角的增大，下回流区的冲击深度变小，上 65 707580859095 同流区明显增大，将热量传至熔池表面，有助于 水11没入深度mm 保护渣的熔化；但当倾角为15°时，由于流体流 图7水口浸入深度与液面波动指数，的关系 动的连续性，开孔倾角过大，使流体流动的方向 Fig.7 Relationship between immersion depth of nozzle 发生较大改变，流体的动能被水口内孔孔底吸 and fluctuation factor n of melt surface 收，致使流速在出口处减慢，削弱了流体的流 加，钢液的冲击深度增加，结品器内高温区下 动，使得上、下涡旋的强度明显减弱而不利于夹 移，也不利于液面保护渣的熔化和坯壳均匀形 杂物的上浮、结晶器熔池温度的均匀化和保护 成.因此，在保持良好液面的条件下，应尽量减 渣的熔化.因此水口开孔倾角不宜过大，适宜的 少浸入深度.在试验条件下，75mm的浸入深度 角度为9°. 是较为合理的. 2.4水口浸入深度的影响 水口浸入深度是指从自由钢液面到水口底 3结论 部的距离.水口浸入深度与液面波动情况见图 (1)影响结晶器内流体流动的因素有：水口 7.从图可知，浸入深度越小，液面波动指数n值 夹角、水口出口倾角、拉速及水口浸入深度. 越大，表明液面越不稳定；且随着浸入深度的增 (2)水模和数模实验都表明，120°夹角的水、 勺 周俐等 异型坯连铸结品器 内流场 分液面 较平稳 ， 翼缘部 分 液面 易产 生 扰 动 板 部分 下 回旋 涡 心 深 度 随拉速 的变化规律 从 图 中可 见 冲 击深 度和 涡 心 深度均 随 流量 的增 加 而 增 加 冲 击深 度 和 涡 心 深度 的下 移 ， 表 明 结 晶 器 高温 区 下 移 ， 当 下 移 量 过大 时 ， 会 导致夹 杂物 上 浮更 加 困难 ， 液面 处 保护渣 获 得 的热 量减少 ， 出结 品器坯 壳的厚度 减少 ， 但拉 速大 生 产 率提 高 ， 因 此 ， 应 有一合理 的拉速值 水 口 出口倾角的影响 水 日 出 日 倾角也 影 响结 晶器 内的流 动 图 表 示腹 板部分两 股 流 的冲 击 点深度和 腹板 部 分 下 回旋 涡 心 深 度 随倾 角 的变化 规律 水 口 出 口 倾 角 的 大 小 关 系 到 结 晶 器 内上 、 下 回流 区 的大 小 软 件 分 别 计算 了不 同水 臼 ， ’ ‘ ， 一， · ，‘ ， 已‘ 曰 二 “ ’ ‘ ， ‘ 口 ‘ 合 叼 若 二 ‘ “ ‘ “ ‘ 曲 。 一 抽 卜 户 ， ， · ‘ … … 即 。 ，‘ 内 ， 口 ’ ” ，， · 场“ ” ‘ 尸 ’ “ ， ‘ 卜 卜 ‘ 内 · 奋 比 ， “ 内 ” ’ 卜 ‘ · 一 奋 ‘ 、 ” ， ， “ “ ’ 峪 一 ， ‘ · 一 · 翻 “ “ ‘ “ 心 呀 ” 唯 二 ， 二 幻 二 扣 甲 ， 动 ， 二 曲 二 月 ’ … 口 · ” … 。 ， 二 。 ， 二 “ 二 卜 卜一出 ‘ · 一 户 一 妞 · 一， ，洲 ‘ 一 一如 ，” ， ，， 禅 ， ，， 甲 ‘ 一 两 创，‘ ‘ “ 卜 一 ‘ ， ， 肛 ，‘ 二 … ‘ ， ‘ 。 ‘ ‘ … 。 叫 尸 曰、 ‘ 二 户 ‘ … ” ‘…一一， 曰 井 一 卜 · ” 卜 “ 口‘ …… ， ‘ 叫， 叫 甲 龟 。 二 。 …“ 一一 一 …… 翻二 一 ， 鑫口 奋 ‘ 毛 ‘ 曰 诊， 勺 目 户，、 ‘ 口 一 一︸一︸︸一 二三 价招阳二路 口 口七 曰匕勺 ，曰 白 肉，户肠，，，月臼龟 二曲 叫 ， “ 叫 二州 口 ‘ 二卜 璐 肺 月 落茱参挂 二口 ，月 护 内 尸，、 曰口自一一 。 ， ，‘ 匆 ‘ ， 咭 六 、 护 一月 … 一 “ 臼护门 ，叼 ，， ” 一 一 ，‘ 产‘ ，， 姻 … 的明卜， ，，” ‘ ‘ 一 目户 翻‘ ” 侧口 侧 ‘ 加 ， ， 勺‘ 口阮‘ ‘ ‘ 一 ，， 尸一一 · ‘ ，阳 一 户 创口户曰曰 ‘ 卜曰 图 软件分别计算 。 劝 ， 。 ， 一 的水口 出 口倾角流场 落 比 幻 代 】 侧遏耻白日 、 澳 ︺工︸ 月自三月 冲击点深度 一 一 侧艇书竟遏送日 一，‘ 山， 上 ， ‘ 一 内︸， 水 日 日 倾 角 图 冲击点深度 、 涡心深度与水 口 出口倾角的关系 电 肠柱 目 油 映 口 出 口 倾 角流 场情 况 ， 见 图 从 图 、 图 可 知 在 一 至 范 围 内 ， 随着 水 日 倾角 的增 大 ， 下 回流 区 的冲 击深度变小 ， 上 回流 区 明显增 大 ， 将热 量传 至熔池表面 ， 有助 于 保护渣 的熔化 但 当倾 角 为 时 ， 由于 流体 流 动 的连续性 ， 开孔倾 角 过大 ， 使流体流 动 的方 向 发 生 较 大 改变 ， 流体 的动 能被 水 日 内孔孔底 吸 收 ， 致使流速在 出 口 处减慢 ， 削弱 了流体 的流 动 ， 使得上 、 下 涡 旋 的强度 明显 减弱而 不 利于 夹 杂物 的上 浮 、 结 晶器熔池温度 的均匀化 和 保护 渣 的熔化 因此水 日 开孔倾角不 宜 过大 ， 适 宜 的 角度 为 水 口 浸入深度 的影 响 水 日 浸 入深度 是指从 自由钢 液面 到 水 日 底 部 的距 离 水 日 浸 入深度 与液面 波 动情况 见 图 从 图可 知 ， 浸 入 深 度越 小 ， 液面波动 指 数叮值 越大 ， 表 明液面越不 稳定 且 随着浸入深度 的增 爪 ‘ 一一一一一口一一一一一一口一 一 习 水 日 浸入深度 图 水 口 浸 入深度与液面波动指数 叮的关系 啥 · 幻即 加 比 加 甲 加 ， 钢 液 的冲击深度增 加 ， 结 品器 内高温 区 下 移 ， 也 不 利于 液面保护渣 的熔 化和 坯 壳均匀 形 成 因 此 ， 在保 持 良好液面 的条件 下 ， 应 尽 量减 少浸 入 深度 在 试验 条件 下 ， 的浸入 深 度 是 较 为合 理 的 结论 影 响 结 晶器 内流体流动 的 因素有 水 日 夹 角 、 水 日 出 日 倾 角 、 拉速及 水 日 浸入深度 水 模和 数模实验 都表 明 ， 夹 角 的水