D01:10.133741.issnl00103x.2009.04.006 第31卷第4期 北京科技大学学报 Vol.31 No.4 2009年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2009 结晶器内钢液流动特性的优化 于会香1》王新华》陆巧彤2)王万军D 张炯明1) 1)北京科技大学治金与生态工程学院北京100⑩832)青岛钢铁控股集团有限责任公司技术中心，青岛266043 摘要以大板坯连铸结晶器为研究对象，采用水模型和数值模拟的方法研究了不同水口出口角度对结晶器内钢液流动的 影响.结果表明：现行15水口在距结晶器边部50mm的位置，表面流速和波高较小，传递给弯月面的热量较少，不利于保护渣 的熔化：射流撞击到结晶器窄边的位置较深压力较大.对撞击点下部坯壳的冲击力也较大：水口出口角度改为10后，结晶器 漏钢预报系统的报警次数大大减少，杜绝了漏钢的事故. 关键词结晶器：浸入式水口：水模型：数值模拟 分类号TF777.1 Optimization of flow pattern in a slab continuous casting mold YU Hui-xiang,WANG X in-hua.LU Qiao-tong?.WANG Wan-jun.ZHANGJiong-ming 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beiing 100083.China 2)Technobgy Centes Qingdao Iron and Steel Group Co.Ld.,Qingdao 266043.China ABSTRACT Water modeling and numerical simulation were applied to investigate the influence of the port angle of a submerged en- try nozzle (SEN)on the flow pattern in a slab continuous casting mold.The resultsindicate that under the current 15'SEN.the sur- face velocity and fluctuation are relatively small at meniscus w hich does harm to the melt of mold pow der.The impinging point of jet flow streaming from the SEN is relatively low.Below the point.the pressure on the solidifying shell is relatively high.The sharply decreasing frequency of breakout alarms and no breakout were achieved after a new 10 SEN was put into operation. KEY WORDS mold:submerged entry nozzle;water modeling:numerical simulation 结晶器内钢液的流动特性直接影响着结晶器内 入深度、拉速和过热度等工艺参数. 钢液面的波动、保护渣的熔化效果、凝固坯壳的厚度 某厂板坯连铸机投产后，频繁发生漏钢事故，纵 及其均匀性、保护渣的卷入以及夹杂物的上浮和去 裂纹的发生率也比较高，对结晶器保护渣、结晶器 除等.对于改善结晶器传热、防止结晶器漏钢以及 冷却水及二冷制度进行优化后，漏钢预报系统仍然 提高铸坯的质量具有至关重要的意义. 频繁发出报警，甚至出现了漏钢的事故.漏钢预报 前人对结晶器内钢液流动的研究表明)：钢 系统是根据热电偶测量得到的铜板温度进行工作 液自浸入式水口流出后，撞击到结晶器窄边，分为向 的，而铜板的温度是由结晶器传热决定的.除了结 上和向下四个流股，向上和向下的四个流股分别形 晶器冷却水、铜板锥度和保护渣对结品器传热影响 成四个回流区：如果向上的回流过小，结晶器弯月面 很大外，结晶器内钢液的流动对结晶器传热的影响 处的热量就不足，保护渣熔化不好，初生坯壳厚薄不 也很大.因此，有必要对现行板坯结晶器内钢液的 均，容易造成铸坯表面裂纹和夹渣等缺陷：如果向上 流动状态进行研究，重点分析浸入式水口出口角度 的回流过大，表面波动较大，容易造成卷渣等缺陷. 对流动的影响，优化浸入式水口的结构. 影响结晶器钢液流动的因素有结晶器断面形状（宽 研究对象的原始工艺参数为：板坯尺寸为 度和厚度)、浸入式水口结构（出口尺寸和角度）、浸 1800mm×250mm,拉速为L.0m°mim,浸入式水 收稿日期：2008-02-25 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(N。.2004CB619106) 作者简介：于会香(1977一)，女，讲师，硕土，E-mal:yuhuixiang@meta.usth.du.m结晶器内钢液流动特性的优化 于会香1) 王新华1) 陆巧彤2) 王万军1) 张炯明1) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 2)青岛钢铁控股集团有限责任公司技术中心, 青岛 266043 摘 要 以大板坯连铸结晶器为研究对象, 采用水模型和数值模拟的方法研究了不同水口出口角度对结晶器内钢液流动的 影响.结果表明:现行 15°水口在距结晶器边部50mm 的位置, 表面流速和波高较小, 传递给弯月面的热量较少, 不利于保护渣 的熔化;射流撞击到结晶器窄边的位置较深, 压力较大, 对撞击点下部坯壳的冲击力也较大;水口出口角度改为 10°后, 结晶器 漏钢预报系统的报警次数大大减少, 杜绝了漏钢的事故. 关键词 结晶器;浸入式水口;水模型;数值模拟 分类号 TF777.1 Optimization of flow pattern in a slab continuous casting mold YU Hui-x iang 1), WANG X in-hua 1), LU Qiao-tong 2), WANG Wan-jun 1), ZHANG J iong-ming 1) 1)School of Met allurgical and Ecologi cal Engineering , University of Science and T echnology Beijing , Beijing 100083 , China 2)Technology Center, Qingdao Iron and Steel Group Co .Ltd., Qingdao 266043 , C hina ABSTRACT Water modeling and numerical simulation were applied to investigate the influence of the port angle of a submerged en￾try nozzle(SEN)on the flow pattern in a slab co ntinuous casting mold.The resultsindicate that under the current 15°SEN, the sur￾face velocity and fluctuation are relatively small at meniscus, w hich does harm to the melt o f mold pow der.The impinging point of jet flow streaming from the SEN is rela tively low .Below the point , the pressure on the solidifying shell is relatively high .The sharply decreasing frequency of breakout alarms and no breakout were achieved after a new 10°SEN was put into operation . KEY WORDS mold ;submerged entry nozzle;water modeling;numerical simulation 收稿日期:2008-02-25 基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(No .2004CB619106) 作者简介:于会香(1977—), 女, 讲师, 硕士, E-mail:yuhuixiang @metall.ustb.edu.cn 结晶器内钢液的流动特性直接影响着结晶器内 钢液面的波动、保护渣的熔化效果 、凝固坯壳的厚度 及其均匀性 、保护渣的卷入以及夹杂物的上浮和去 除等.对于改善结晶器传热、防止结晶器漏钢以及 提高铸坯的质量具有至关重要的意义. 前人对结晶器内钢液流动的研究表明[ 1-11] :钢 液自浸入式水口流出后, 撞击到结晶器窄边, 分为向 上和向下四个流股 ,向上和向下的四个流股分别形 成四个回流区;如果向上的回流过小,结晶器弯月面 处的热量就不足 ,保护渣熔化不好 ,初生坯壳厚薄不 均,容易造成铸坯表面裂纹和夹渣等缺陷;如果向上 的回流过大 ,表面波动较大 ,容易造成卷渣等缺陷 . 影响结晶器钢液流动的因素有结晶器断面形状(宽 度和厚度)、浸入式水口结构(出口尺寸和角度)、浸 入深度 、拉速和过热度等工艺参数. 某厂板坯连铸机投产后 ,频繁发生漏钢事故 ,纵 裂纹的发生率也比较高 .对结晶器保护渣、结晶器 冷却水及二冷制度进行优化后, 漏钢预报系统仍然 频繁发出报警, 甚至出现了漏钢的事故 .漏钢预报 系统是根据热电偶测量得到的铜板温度进行工作 的 ,而铜板的温度是由结晶器传热决定的 .除了结 晶器冷却水、铜板锥度和保护渣对结晶器传热影响 很大外, 结晶器内钢液的流动对结晶器传热的影响 也很大.因此 , 有必要对现行板坯结晶器内钢液的 流动状态进行研究, 重点分析浸入式水口出口角度 对流动的影响,优化浸入式水口的结构. 研究对 象的原始工 艺参数为 :板 坯尺寸为 1 800 mm ×250 mm ,拉速为 1.0 m·min -1 ,浸入式水 第 31 卷 第 4 期 2009 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.4 Apr.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.04.006