·130 工程科学学报，第38卷，增刊1 体关系对卷渣影响的研究，本文采用数值模拟的方法 绝热板 针对模底砖上口和下口直径对191钢锭充型初期尾部 钢锭模 卷渣的影响进行了研究.发现当模底砖下口直径小于 上口直径时，钢液进入钢锭模的流速主要取决于模底 钢锭 砖下口直径，并随着下口直径的增大而迅速减小 装配 1实验原理与方法 本文采用数值模拟的方法研究大钢锭充型过程的 卷渣，建立了大钢锭充型过程的数学模型，并进行计算 得到大钢锭充型初期的流场和温度场，然后据此分析 模底砖 模底砖结构对卷渣趋势的影响. 基本假设： (1)模底砖下口横截面的钢液流速和温度均匀 分布： (2)钢锭模和模底砖摆放绝对竖直： (3)钢液和保护渣不发生化学反应和大量热量 传递 图119：钢锭及钢锭模尾部的几何结构图 边界条件： Fig.1 Geometries of the 19 ton steel ingot and the bottom of the (1)钢液入口流速根据钢锭实际浇注速度计算 mould 得到： 6200- (2)壁面采用无滑移边界： 600) (3)浇钢过程中钢锭与钢锭模界面之间换热系数 580 为2kWm2.K1阅： 5600 (4)钢锭模底和地面换热系数为800W·m2.K1 5400 5200 控制方程为连续性方程、动量守恒方程、标准k一ε 5000 两方程、能量守恒方程和VOF函数.钢锭模初始温度 4800 设为40℃，钢种为1.2738，钢锭模为球墨铸铁：19t钢 4600 锭模和模底砖的几何模型见图1，考虑到对称性，建立 4400 4200 了1/4模型以节约计算资源.钢种和钢锭模的主要物 1100115012001250130001350140014501500 性参数由ProCAST的数据库计算得到，图2为钢种的 温度PC 物性参数随温度变化曲线.使用MeshCAST进行网格 图2钢种的黏度随温度变化曲线 划分，共计75469个网格节点，390954个四面体单元， Fig.2 Viscosities of steel at the different temperatures 在ProCAST平台上进行该模型的数值计算和后处理. 模底砖注入钢锭模的高温钢液以较大的速度流入钢锭 2结果与讨论 模内腔后主流股仍以较大的速度竖直向上涌至液面， 2.1充型初期的卷渣特征 然后向四周分散并向下流动，在12半径范围内形成 图3为锭尾充满时钢液的流场分布，可以看出从 循环流.中心钢液流股的流速远大于其周围向下回流 流速(m·s m0.200 0.187 0.173 0.053 0.040 0.027 0.013 0.000 图3锭尾充满时钢液的流场分布 Fig.3 Velocity distribution of molten steel when ingot bottom is filled工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 体关系对卷渣影响的研究，本文采用数值模拟的方法 针对模底砖上口和下口直径对 19 t 钢锭充型初期尾部 卷渣的影响进行了研究． 发现当模底砖下口直径小于 上口直径时，钢液进入钢锭模的流速主要取决于模底 砖下口直径，并随着下口直径的增大而迅速减小． 1 实验原理与方法 本文采用数值模拟的方法研究大钢锭充型过程的 卷渣，建立了大钢锭充型过程的数学模型，并进行计算 得到大钢锭充型初期的流场和温度场，然后据此分析 模底砖结构对卷渣趋势的影响． 基本假设: ( 1) 模底砖下口横截面的钢液流速和温度均匀 分布; ( 2) 钢锭模和模底砖摆放绝对竖直; ( 3) 钢液和保护渣不发生化学反应和大量热量 传递． 边界条件: ( 1) 钢液入口流速根据钢锭实际浇注速度计算 得到; ( 2) 壁面采用无滑移边界; ( 3) 浇钢过程中钢锭与钢锭模界面之间换热系数 为 2 kW·m － 2·K － 1［8］; ( 4) 钢锭模底和地面换热系数为 800 W·m － 2·K － 1 ． 控制方程为连续性方程、动量守恒方程、标准 k--ε 两方程、能量守恒方程和 VOF 函数． 钢锭模初始温度 设为 40 ℃，钢种为 1. 2738，钢锭模为球墨铸铁． 19 t 钢 锭模和模底砖的几何模型见图 1，考虑到对称性，建立 了 1 /4 模型以节约计算资源． 钢种和钢锭模的主要物 性参数由 ProCAST 的数据库计算得到，图 2 为钢种的 物性参数随温度变化曲线． 使用 MeshCAST 进行网格 划分，共计 75469 个网格节点，390954 个四面体单元， 在 ProCAST 平台上进行该模型的数值计算和后处理． 2 结果与讨论 图 3 锭尾充满时钢液的流场分布 Fig． 3 Velocity distribution of molten steel when ingot bottom is filled 2. 1 充型初期的卷渣特征 图 3 为锭尾充满时钢液的流场分布，可以看出从 图 1 19 t 钢锭及钢锭模尾部的几何结构图 Fig． 1 Geometries of the 19 ton steel ingot and the bottom of the mould 图 2 钢种的黏度随温度变化曲线 Fig． 2 Viscosities of steel at the different temperatures 模底砖注入钢锭模的高温钢液以较大的速度流入钢锭 模内腔后主流股仍以较大的速度竖直向上涌至液面， 然后向四周分散并向下流动，在 1 /2 半径范围内形成 循环流． 中心钢液流股的流速远大于其周围向下回流 · 031 ·