·1398 工程科学学报，第38卷，第10期 式下，流场的对称性的影响因素主要为结晶器的长度 100 和断面宽厚比.在做结晶器水模型实验时，结晶器的 右侧强流 实际长度为在根据几何相似原型与模型对应的长度基 80 左侧强流 18 双辊流 础上延长一段距离，若这段距离过长，结晶器下部的两 ]单辊流 70 个环流不能到达结晶器底部，此时容易引起流场不对 31 称(Gupta的这种说法是否准确还有待进一步考证)： 若结晶器断面宽厚比大于某个临界值时，流体从水口 30 射出后会先撞击宽面，形成扰动，之后才到达窄面，这 20 33 10 10k 样也容易引起流场的不对称 15 0 图8对比拉速为0.5mmin和0.6m'min下， 0.5 0.6 拉速/mmin) 在拍摄时长52s内结晶器内钢液流动各典型流态所占 的百分比.可以看到：拉速为0.5mmin时单辊流占 图8不同拉速下结品器内钢液各流态所占比例 Fig.8 Fractions of different flow pattemns at different casting speeds 33%,双辊流占31%，左侧强流占18%，右侧强流占 18%:拉速为0.6mmin时单辊流占15%，双辊流占 下132mm,水口两侧距水口中心线116mm的P1和 10%,左侧强流占70%，右侧强流占5%.说明拉速增 P11点：图9(b)为水口两侧液面水平流速提取位置， 大结晶器内钢液流动的稳定性变差，导致对称性变差， 为了排除液面波动对水平流速造成的影响，取液面 在实际生产过程中若结晶器内长时间出现这种非对称 下10mm;图9(c)为水口两侧对称位置液面至结晶 流股则非常容易引起前述三种方式的卷渣，使连铸坯 器底部垂直方向速度提取位置，距水口中心线246 质量下降，因此如若想提高拉速提高产量，首先必须优 mm的两侧窄面和距水口中心线左右两侧129mm的 化连铸参数优化结晶器内流场. 宽度1/4处 2.2结晶器内钢液流动对称性分析 2.2.1对称点速度大小随时间的变化 衡量结晶器内钢液流动对称性优劣的指标包括水 图10为P1和P11两点X方向速度大小随时间的 口两侧对称点速度大小随时间的变化、水口两侧液面 变化.由于水口两侧X方向钢液流动方向相反，所以 水平流速、水口两侧对称位置液面至结晶器底部垂直 为了研究其对称性取其绝对值.图10(a)为拉速0.5 方向速度和钢液对两侧窄面的冲击深度.图9为衡量 m'min时PI和PI1两点X方向速度大小随时间的 结晶器内钢液流动对称性优劣的速度提取位置示意 变化，P1点处X方向速度52s平均值为0.205ms, 图，设原点为工作液位线与水口中心线的交点，水平向 P11点处X方向速度52s平均值为0.212ms,两者 右和重力方向分别为x轴和y轴正方向.图9(a)为水 差值为0.007msl;图10(b)为拉速0.6m·min时 口两侧对称点速度大小随时间变化的提取位置，液面 P1和PI1两点X方向速度大小随时间的变化，P1点 a 西 回 工作液位25mm 工作液位25mm 工作液位25mm Y=10 mm P11(-116,132) P1116132 R-246 图9衡量结晶器内钢液流动对称性优劣速度提取位置.(a)液面下132mm,且距水口中心线116mm;(b)水口两侧液面下10mm:(c)距 水口中心线246mm和129mm Fig.9 Velocity contrast locations and orientations:(a)132 mm below the meniscus and 116mm to the center line of SEN:(b)10mm below the me- niscus:(c)246 mm and 129 mm to the center line of SEN工程科学学报，第 38 卷，第 10 期 式下，流场的对称性的影响因素主要为结晶器的长度 和断面宽厚比． 在做结晶器水模型实验时，结晶器的 实际长度为在根据几何相似原型与模型对应的长度基 础上延长一段距离，若这段距离过长，结晶器下部的两 个环流不能到达结晶器底部，此时容易引起流场不对 称( Gupta 的这种说法是否准确还有待进一步考证) ; 若结晶器断面宽厚比大于某个临界值时，流体从水口 射出后会先撞击宽面，形成扰动，之后才到达窄面，这 样也容易引起流场的不对称． 图 8 对比拉速为 0. 5 m·min － 1 和 0. 6 m·min － 1 下， 在拍摄时长 52 s 内结晶器内钢液流动各典型流态所占 的百分比． 可以看到: 拉速为 0. 5 m·min － 1时单辊流占 33% ，双辊流占 31% ，左侧强流占 18% ，右侧强流占 18% ; 拉速为 0. 6 m·min － 1时单辊流占 15% ，双辊流占 10% ，左侧强流占 70% ，右侧强流占 5% ． 说明拉速增 大结晶器内钢液流动的稳定性变差，导致对称性变差， 在实际生产过程中若结晶器内长时间出现这种非对称 流股则非常容易引起前述三种方式的卷渣，使连铸坯 质量下降，因此如若想提高拉速提高产量，首先必须优 化连铸参数优化结晶器内流场． 图 9 衡量结晶器内钢液流动对称性优劣速度提取位置． ( a) 液面下 132 mm，且距水口中心线 116 mm; ( b) 水口两侧液面下 10 mm; ( c) 距 水口中心线 246 mm 和 129 mm Fig． 9 Velocity contrast locations and orientations: ( a) 132 mm below the meniscus and 116 mm to the center line of SEN; ( b) 10 mm below the me￾niscus; ( c) 246 mm and 129 mm to the center line of SEN 2. 2 结晶器内钢液流动对称性分析 衡量结晶器内钢液流动对称性优劣的指标包括水 口两侧对称点速度大小随时间的变化、水口两侧液面 水平流速、水口两侧对称位置液面至结晶器底部垂直 方向速度和钢液对两侧窄面的冲击深度． 图 9 为衡量 结晶器内钢液流动对称性优劣的速度提取位置示意 图，设原点为工作液位线与水口中心线的交点，水平向 右和重力方向分别为 x 轴和 y 轴正方向． 图 9( a) 为水 口两侧对称点速度大小随时间变化的提取位置，液面 图 8 不同拉速下结晶器内钢液各流态所占比例 Fig． 8 Fractions of different flow patterns at different casting speeds 下 132 mm，水口两侧距水口中心线 116 mm 的 P1 和 P11 点; 图 9( b) 为水口两侧液面水平流速提取位置， 为了排除液面波动对水平流速造成的影响，取液面 下 10 mm; 图 9( c) 为水口两侧对称位置液面至结晶 器底部垂 直 方 向 速 度 提 取 位 置，距 水 口 中 心 线 246 mm 的两侧窄面和距水口中心线左右两侧 129 mm 的 宽度 1 /4 处． 2. 2. 1 对称点速度大小随时间的变化 图 10 为 P1 和 P11 两点 X 方向速度大小随时间的 变化． 由于水口两侧 X 方向钢液流动方向相反，所以 为了研究其对称性取其绝对值． 图 10( a) 为拉速 0. 5 m·min － 1时 P1 和 P11 两点 X 方向速度大小随时间的 变化，P1 点处 X 方向速度 52 s 平均值为 0. 205 m·s － 1， P11 点处 X 方向速度 52 s 平均值为 0. 212 m·s － 1，两者 差值为 0. 007 m·s － 1 ; 图 10( b) 为拉速 0. 6 m·min － 1 时 P1 和 P11 两点 X 方向速度大小随时间的变化，P1 点 · 8931 ·