第5期 耿佃桥等：连铸电磁旋流水口流体流动和夹杂物行为 ·523· N/(10 m) V101m r'体m r'um ☐1.43095 1.43095 5.850172 5.850172 1.43090 1.43090 5.850127 5.850127 1.43085 1.43085 5.850142 5850042 1.43082 1.43082 5.849992 5.849992 143081 1.43081 5800000 5.800000 1.43080 143080 5.750000 5.750000 1.42829 1.42829 5.700000 5.700000 (a) b 图6水口主截面夹杂物特征半径分布.(a)无磁场：(b)I= 图5水口主截面夹杂物特征粒子数密度分布.(a)无磁场： 300A (b)1=300A Fig.6 Distribution of inclusion characteristic radius on the main sec- Fig.5 Distribution of inclusion characteristic number density on the tion of the nozzle:(a)no magnetic field:(b)1=300A main section of the nozzle:(a)no magnetic field:(b)/=300 A 杂物具有更大的迁移速度网，因此水口中心区域的 7.5 夹杂物特征半径沿竖直向下方向逐渐增大，导致了 “V”分布的出现. "7.0 2.4水口内壁夹杂物沉积 6.5 图7为不同钢液区最大磁感应强度B对水口 壁面夹杂物沉积速率的影响.随着B的逐渐增 60 大，水口壁面处夹杂物沉积速率呈先减小后增大的 变化趋势.这是由两个相互矛盾的原因造成的：(1) 55l 0.15 030 0.45 施加磁场作用后，夹杂物在电磁力的作用下向水口 B/T 中心区域运动，导致水口内壁附近夹杂物粒子数密 图7钢液区最大磁感应强度对壁面夹杂物沉积速率的影响 度及体积分数减少，降低了夹杂物在壁面的沉积速 Fig.7 Effect of maximum magnetic induction intensity at the liquid 率：(2)钢液在水口内壁附近所受电磁力最大，湍流 steel zone on the inclusion deposition rate at the nozzle wall 流动剧烈，促进了夹杂物之间的碰撞聚合，加速了夹 杂物向水口内壁的湍流扩散，从而促进了夹杂物 3 结论 在内壁的吸附.在上述两个因素作用下，当B为 (1)计算所得水口出口出流扩散角(10)与低 0.3T时，水口内壁夹杂物沉积速率出现了一个极小 熔点合金实验结果(9.6)符合较好 值.由于在实际生产中夹杂物在水口内壁的沉积会 (2)水口内壁附近夹杂物粒子数密度、体积分 导致结瘤现象，从而导致偏流等一系列问题的出现， 数、特征半径比水口中心区域小；施加磁场作用后， 而施加旋转磁场的目的是为了抑制偏流，因此当水 水口下端中心区域的夹杂物特征半径增大；在旋转 口内壁夹杂物沉积速率最小时的磁感应强度即为最 磁场作用下，水口主截面中部夹杂物粒子数密度沿 优值. 中心方向先增大后减小，呈倒“V”分布，夹杂物特征第 5 期 耿佃桥等: 连铸电磁旋流水口流体流动和夹杂物行为 图 5 水口主截面夹杂物特征粒子数密度分布． ( a) 无磁场; ( b) I = 300 A Fig． 5 Distribution of inclusion characteristic number density on the main section of the nozzle: ( a) no magnetic field; ( b) I = 300 A 杂物具有更大的迁移速度［12］，因此水口中心区域的 夹杂物特征半径沿竖直向下方向逐渐增大，导致了 “V”分布的出现． 2. 4 水口内壁夹杂物沉积 图 7 为不同钢液区最大磁感应强度 Bmax对水口 壁面夹杂物沉积速率的影响． 随着 Bmax 的逐渐增 大，水口壁面处夹杂物沉积速率呈先减小后增大的 变化趋势． 这是由两个相互矛盾的原因造成的: ( 1) 施加磁场作用后，夹杂物在电磁力的作用下向水口 中心区域运动，导致水口内壁附近夹杂物粒子数密 度及体积分数减少，降低了夹杂物在壁面的沉积速 率; ( 2) 钢液在水口内壁附近所受电磁力最大，湍流 流动剧烈，促进了夹杂物之间的碰撞聚合，加速了夹 杂物向水口内壁的湍流扩散［13］，从而促进了夹杂物 在内壁的吸附． 在上述两个因素作用下，当 Bmax为 0. 3 T 时，水口内壁夹杂物沉积速率出现了一个极小 值． 由于在实际生产中夹杂物在水口内壁的沉积会 导致结瘤现象，从而导致偏流等一系列问题的出现， 而施加旋转磁场的目的是为了抑制偏流，因此当水 口内壁夹杂物沉积速率最小时的磁感应强度即为最 优值． 图 6 水口主截面夹杂物特征半径分布． ( a) 无磁场; ( b) I = 300 A Fig． 6 Distribution of inclusion characteristic radius on the main sec￾tion of the nozzle: ( a) no magnetic field; ( b) I = 300 A 图 7 钢液区最大磁感应强度对壁面夹杂物沉积速率的影响 Fig． 7 Effect of maximum magnetic induction intensity at the liquid steel zone on the inclusion deposition rate at the nozzle wall 3 结论 ( 1) 计算所得水口出口出流扩散角( 10°) 与低 熔点合金实验结果( 9. 6°) 符合较好． ( 2) 水口内壁附近夹杂物粒子数密度、体积分 数、特征半径比水口中心区域小; 施加磁场作用后， 水口下端中心区域的夹杂物特征半径增大; 在旋转 磁场作用下，水口主截面中部夹杂物粒子数密度沿 中心方向先增大后减小，呈倒“V”分布，夹杂物特征 ·523·