·248· 工程科学学报，第38卷，增刊1 171.2 171.0 1500 ▣中心 170.8 。偏角部 170.6 1400 9 角部 170.4 -170.2 1300 ∠170.0 1200 169.8 169.6 1100 169.4 169.2 1000 200)4006008001000 距结晶器顶部距离mm 900 0 02 0.40.60.8 图9结品器纵断面尺寸 距弯月面距离m Fig.9 Longitudinal section dimension of the mould 图11新设计锥度坯壳表面温度 Fig.11 Billet shell surface temperature for the new designed taper 温度℃ -1490 保护渣熔化温度时，保护渣再次流入，周而复始，直至 1431 在结晶器下部形成温度的气隙.根据计算结果可知， 角部温度在距弯月面0.44m处开始与中心温度相等， 1372 之后角部温度与中心温度基本一致 1313 图12是铸坯距弯月面不同距离处的横截面温度 云图.可以看出坯壳均匀生长，偏角部区域没有形成 1254 热节区，坯壳表面温度分布均匀，可以有效降低角部裂 1195 纹产生的几率，在结晶器出口处坯壳厚度为12.8mm, 1136 可以提供足够的强度，防止拉漏，表明该纵断面锥度基 本满足设计要求 1077 1018 3结论 959 (1)通过在连铸坯进行三维热力耦合求解，计算 得到坯壳在结晶器内的凝固收缩量及坯壳表面的温度 900 分布，在结晶器出口处，坯壳中心温度为981.2℃，角 图10新设计锥度坯壳温度场云图 Fig.10 Nephogram of the billet shell temperature field for the new 部温度为572.5℃，分析可知理想的结晶器锥度应当 designed taper 使坯壳表面温度分布均匀，因而在坯壳表面中心没有 0.2m 0.4m 0.6m 08m 图12距弯月面不同距离处横断面的温度分布云图 Fig.12 Temperature distribution nephograms of cross sections at different distances from the meniscus 气隙形成，在角部应当留有一定的气隙 且在结晶器冷面施加水冷换热系数，考虑保护渣的流 (2)对添加钢水静压力和不添加钢水静压力两种 动性和气隙的形成，分析钢液的凝固过程，结果表明坯 情况下坯壳的凝固收缩量进行研究.添加钢水静压力 壳表面温度分布均匀，在出口处坯壳厚度为12.8mm 时，结晶器上部几乎没有收缩，结晶器出口处单侧收缩 量为0.8mm,坯壳横截面呈外凸型：而不添加钢水静 参考文献 压力时，结晶器上部收缩量大，在出口处单侧收缩量为 [1]Fritz E,Gebert W.Milestones and challenges in oxygen steelmak- ing.Iron Steel,2005,40(5)79 1.2mm,坯壳横截面呈内凹型 (Fritz E,Gebert W.氧气炼钢领域的里程碑和挑战.钢铁， (3)综合考虑钢水静压力对钢液在结晶器内的凝 2005,40(5):79) 固收缩的影响，设计了一个新的结晶器纵断面锥度，并 2]Heung N H,Jung E L,Tae J Y,et al.A finite element model for工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 图 9 结晶器纵断面尺寸 Fig． 9 Longitudinal section dimension of the mould 图 10 新设计锥度坯壳温度场云图 Fig． 10 Nephogram of the billet shell temperature field for the new designed taper 图 11 新设计锥度坯壳表面温度 Fig． 11 Billet shell surface temperature for the new designed taper 保护渣熔化温度时，保护渣再次流入，周而复始，直至 在结晶器下部形成温度的气隙． 根据计算结果可知， 角部温度在距弯月面 0. 44 m 处开始与中心温度相等， 之后角部温度与中心温度基本一致． 图 12 是铸坯距弯月面不同距离处的横截面温度 云图． 可以看出坯壳均匀生长，偏角部区域没有形成 热节区，坯壳表面温度分布均匀，可以有效降低角部裂 纹产生的几率，在结晶器出口处坯壳厚度为 12. 8 mm， 可以提供足够的强度，防止拉漏，表明该纵断面锥度基 本满足设计要求． 3 结论 ( 1) 通过在连铸坯进行三维热力耦合求解，计算 得到坯壳在结晶器内的凝固收缩量及坯壳表面的温度 分布，在结晶器出口处，坯壳中心温度为 981. 2 ℃，角 部温度为 572. 5 ℃，分析可知理想的结晶器锥度应当 使坯壳表面温度分布均匀，因而在坯壳表面中心没有 图 12 距弯月面不同距离处横断面的温度分布云图 Fig． 12 Temperature distribution nephograms of cross sections at different distances from the meniscus 气隙形成，在角部应当留有一定的气隙． ( 2) 对添加钢水静压力和不添加钢水静压力两种 情况下坯壳的凝固收缩量进行研究． 添加钢水静压力 时，结晶器上部几乎没有收缩，结晶器出口处单侧收缩 量为 0. 8 mm，坯壳横截面呈外凸型; 而不添加钢水静 压力时，结晶器上部收缩量大，在出口处单侧收缩量为 1. 2 mm，坯壳横截面呈内凹型． ( 3) 综合考虑钢水静压力对钢液在结晶器内的凝 固收缩的影响，设计了一个新的结晶器纵断面锥度，并 且在结晶器冷面施加水冷换热系数，考虑保护渣的流 动性和气隙的形成，分析钢液的凝固过程，结果表明坯 壳表面温度分布均匀，在出口处坯壳厚度为 12. 8 mm． 参 考 文 献 ［1］ Fritz E，Gebert W． Milestones and challenges in oxygen steelmak￾ing． Iron Steel，2005，40( 5) : 79 ( Fritz E，Gebert W． 氧气炼钢领域的里程碑和挑战． 钢铁， 2005，40( 5) : 79) ［2］ Heung N H，Jung E L，Tae J Y，et al． A finite element model for · 842 ·