·132· 工程科学学报，第38卷，增刊1 表1模底砖结构及相应的锭尾充满时的液面韦伯数 径的增大而迅速减小.这说明了当模底砖下口直径小 Table 1 A series of entrance nozzle structures and the corresponding 于上口直径时，从模底砖下口端流入的钢液在流经模 Weber numbers 底砖的过程中流股扩张程度很小，流股受模底砖内壁 平均Weber数 上口直 度 下口直 最大 和上口直径的约束不大.并且，还可以进一步推知模 编号 半径范围半径范围 径/mm(单面)径/mm Weber数 底砖下口直径小于上口直径的情况下，钢液对模底砖 50mm 100 mm 内壁的冲刷侵蚀程度很小 70 -0.06 50 27.0 9.9 62.8 1# 70 -0.10 35 44.7 23.3 136.6 70 0 -上口直径50mm 70 13.4 6.5 34.8 50 。-上1直径70mm 3# 70 0.09 100 9.7 6.3 29.8 % :T1直径100mm 4 50 -0.04 35 56.2 31.2 188.8 25.6 14.1 131.3 6 14.9 9.6 58.6 20 50 011 90 131 64 67.6 10 8# 100 -0.14 50 24.1 13.5 77.5 -0.06 80 6.1 3.2 14.4 20 40 6080100120 模底砖下口直径mm 10* 100 0 100 5.0 2.9 10.3 图8不同模底砖上口及下口直径的Wber数 11 100 0.06 120 7.1 3.7 14.5 Fig.8 Weber numbers of different entrance nozzle top-end and bot- tom-end interior diameters Weber数分布如图7所示.可见随着模底砖平均孔径 的增加，液面中心半径50、100mm范围内的平均We- 从图8还可以看出，对于固定的模底砖下口直径， ber数以及最大Weber数均减小，并且其差距也减小. 随着上口直径的增大，液面中心半径50mm范围内的 这说明了模底砖平均孔径越大，钢液面发生卷渣现象 平均Weber数有一定程度的减小.但是从整体上看， 的倾向越小，并且钢液面的流速越趋向均匀 决定Weber数的主要因素为模底砖下口直径的大小. 从计算数据还可以得到，当模底砖下口直径大于90 200 ■半径50mm内平均 180 mm后，液面中心半径50mm范围内的平均Weber数 ·半径1o0m内平均 160 最大值 基本小于12.3，液面发生卷渣的倾向很小. 140 120 3结论 100 80 (1)大钢锭充型初期，靠近模壁的1/3半径厚度 60 40 范围内钢液凝固较快，易捕获被卷进钢液的保护渣形 20 成大颗粒夹杂物滞留于钢锭中 (2)当模底砖下口直径小于上口直径时，钢液进 5060708090100110120 模底砖上下口平均直径/mm 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 图7不同模底砖平均孔径的Wbcr数 Fig.7 Weber numbers of different entrance nozzle average interior di- (3)对于19t钢锭，当模底砖下口直径大于90mm ameters 后，钢锭充型初期液面发生卷渣的倾向很小. 图8为不同模底砖上口和下口直径条件下的锭尾 充满时钢液面中心半径50mm范围内的平均Weber 参考文献 数.可以看出对于固定的上口直径，当模底砖下口直 [Eriksson R,Jonsson L,Jonsson PG.Effect of entrance nozle de- 径小于上口直径时，随着下口直径的增大，Weber数迅 sign on the fluid flow in an ingot mold during filling./S//Int, 速降低，而当下口直径增大至大于上口直径后，Weber 2004,44(8):1358 2] 数随下口直径增加而降低的非常缓慢.由于Weber数 Yang J,Hu B,Zhang J M,et al.Study on non-metallic inclu- sions in Q420 steel.Foundry Technology,2011,32(1):43 主要取决于钢液流股的流速，而该流速很大程度上取 (杨锦，胡波，张炯明，等.Q420钢中非金属夹杂物的分析. 决于钢液进入钢锭模时刻的流速。因此，可以认为当 铸造技术，2011,32(1)：43) 模底砖下口直径小于上口直径时，钢液进入钢锭模时 B]Liu X H,Dong L R,Yang Z J,et al.Type and source of large 刻的流速主要取决于模底砖下口直径，并随着下口直 oxide inclusions.Iron Steel Vanadium Titanium,1985,6(3):23工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 表 1 模底砖结构及相应的锭尾充满时的液面韦伯数 Table 1 A series of entrance nozzle structures and the corresponding Weber numbers 编号 上口直 径/mm 锥度 ( 单面) 下口直 径/mm 平均 Weber 数 半径范围 50 mm 半径范围 100 mm 最大 Weber 数 0# 70 － 0. 06 50 27. 0 9. 9 62. 8 1# 70 － 0. 10 35 44. 7 23. 3 136. 6 2# 70 0 70 13. 4 6. 5 34. 8 3# 70 0. 09 100 9. 7 6. 3 29. 8 4# 50 － 0. 04 35 56. 2 31. 2 188. 8 5# 50 0 50 25. 6 14. 1 131. 3 6# 50 0. 06 70 14. 9 9. 6 58. 6 7# 50 0. 11 90 13. 1 6. 4 67. 6 8# 100 － 0. 14 50 24. 1 13. 5 77. 5 9# 100 － 0. 06 80 6. 1 3. 2 14. 4 10# 100 0 100 5. 0 2. 9 10. 3 11# 100 0. 06 120 7. 1 3. 7 14. 5 Weber 数分布如图 7 所示． 可见随着模底砖平均孔径 的增加，液面中心半径 50、100 mm 范围内的平均 We￾ber 数以及最大 Weber 数均减小，并且其差距也减小． 这说明了模底砖平均孔径越大，钢液面发生卷渣现象 的倾向越小，并且钢液面的流速越趋向均匀． 图 7 不同模底砖平均孔径的 Weber 数 Fig． 7 Weber numbers of different entrance nozzle average interior di￾ameters 图 8 为不同模底砖上口和下口直径条件下的锭尾 充满时钢液面中心半径 50 mm 范围内的平均 Weber 数． 可以看出对于固定的上口直径，当模底砖下口直 径小于上口直径时，随着下口直径的增大，Weber 数迅 速降低，而当下口直径增大至大于上口直径后，Weber 数随下口直径增加而降低的非常缓慢． 由于 Weber 数 主要取决于钢液流股的流速，而该流速很大程度上取 决于钢液进入钢锭模时刻的流速． 因此，可以认为当 模底砖下口直径小于上口直径时，钢液进入钢锭模时 刻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． 这说明了当模底砖下口直径小 于上口直径时，从模底砖下口端流入的钢液在流经模 底砖的过程中流股扩张程度很小，流股受模底砖内壁 和上口直径的约束不大． 并且，还可以进一步推知模 底砖下口直径小于上口直径的情况下，钢液对模底砖 内壁的冲刷侵蚀程度很小． 图 8 不同模底砖上口及下口直径的 Weber 数 Fig． 8 Weber numbers of different entrance nozzle top-end and bot￾tom-end interior diameters 从图 8 还可以看出，对于固定的模底砖下口直径， 随着上口直径的增大，液面中心半径 50 mm 范围内的 平均 Weber 数有一定程度的减小． 但是从整体上看， 决定 Weber 数的主要因素为模底砖下口直径的大小． 从计算数据还可以得到，当模底砖下口直径大于 90 mm 后，液面中心半径 50 mm 范围内的平均 Weber 数 基本小于 12. 3，液面发生卷渣的倾向很小． 3 结论 ( 1) 大钢锭充型初期，靠近模壁的 1 /3 半径厚度 范围内钢液凝固较快，易捕获被卷进钢液的保护渣形 成大颗粒夹杂物滞留于钢锭中． ( 2) 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． ( 3) 对于 19 t 钢锭，当模底砖下口直径大于 90 mm 后，钢锭充型初期液面发生卷渣的倾向很小． 参 考 文 献 ［1］ Eriksson Ｒ，Jonsson L，Jonsson P G． Effect of entrance nozzle de￾sign on the fluid flow in an ingot mold during filling． ISIJ Int， 2004，44( 8) : 1358 ［2］ Yang J，Hu B，Zhang J M，et al． Study on non-metallic inclu￾sions in Q420 steel． Foundry Technology，2011，32( 1) : 43 ( 杨锦，胡波，张炯明，等． Q420 钢中非金属夹杂物的分析． 铸造技术，2011，32( 1) : 43) ［3］ Liu X H，Dong L Ｒ，Yang Z J，et al． Type and source of large oxide inclusions． Iron Steel Vanadium Titanium，1985，6( 3) : 23 · 231 ·