D0I:10.13374/j.issn1001053x.1997.06.001 第19卷第6期 北京科技大学学报 Vol.19 No.6 1997年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1997 连铸结晶器内钢液弯月面区域速度场的测定* 吴洁)赵沛”成国光)王林英)贾光霖》张国志2)高允彦》 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)东北大学，沈阳110006 摘要在自行设计的可以实现振动、水冷及拉坯的连铸模拟装置上，分别用低熔点PbSn-Bi合金 和硅油模拟钢液和保护渣，对连铸结晶器内弯月面区域液态金属的速度场进行了实验研究.研究 结果表明：在结晶器的正滑脱期内，弯月面处的液态金属向靠近结晶器壁的方向运动；在负滑脱 期内，其运动方向相反，拉速提高时，正滑脱期内弯月面区域液态金属的速度减小，而负滑脱期内 弯月面区域液态金属的速度增大.电磁场对弯月面区域液态金属的运动速度有所抑制， 关键词连铸，弯月面，速度场，模拟，结晶器 中图分类号TF777 目前，国际上尤其是日本等国对弯月面的行为已进行了相关的研究并取得了一些研究成 果~1.它们主要进行数学模型分析，而实验室研究，尚处于观察、测量形状及检验表面质量 的阶段，特别是有关在弯月面区域进行系统的温度场、速度场、应力场的实验研究还很少见到 报道.为此，北京科技大学与东北大学合作，设计、制造了一套实现了结晶器振动、水冷和拉坯 的连铸模拟装置.在此装置上，用低熔点的Pb-S-Bi合金模拟钢液，用硅油模拟保护渣，对结 晶器内弯月面区域的速度场进行了测定. 1实验熔体的选择与装置 实验选用低熔点的Pb-S-Bi合金（牛顿低熔点合金）模拟钢液，用500号硅油模拟保护 渣.表1为所用合金与钢液的相似关系.在实验过程中，自 行设计一套实现了结晶器振动、水冷及拉坯的连铸模拟装 置.本套装置主要由结晶器、振动系统、拉坯系统，浇注系 统和工作台等部分组成，示意图如图1所示. 表1Pb-Sn-Bi合金与钢液的相似关系 参数 原型 模型 断面尺寸/mm 150×750 30×150 当量直径/mm 250 50 密度/(gcm3) 7.2 9.365 表面张力(Ncm) 0.016 0.0042 图1实验装置示意图 韦伯数阳 1.132 1.061 1拉坯系统，2浇注系统，3结晶器 注：一拉速 4振动系统，5电机，6工作台，7电机 1997-09-17收稿 第一作者女24岁助教硕士 ◆国家自然科学基金资助项目第 1 9卷 1 9 9 7年 第6期 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f 灰 i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ji in g V o l . 1 9 N o . 6 I k e 。 1 9 9 7 祖 连铸结 晶器 内钢液弯月 面 区 域速度场 的测 定 * 吴 洁 ’ ) 赵沛 ` ) 成 国光 l) 王林 英 ’ ) 贾光霖2) 张 国志 2) 高允彦 “ ) l )北京 科技大学冶 金 学院 , 北京 10 0 0 8 3 2 ) 东北大学 , 沈阳 1 10 0 0 6 摘要 在 自行 设计的 可 以 实现振动 、 水冷及拉 坯的连铸模拟 装置上 , 分别用 低熔 点 P卜S n 一 iB 合 金 和 硅油模拟钢液和 保护渣 , 对 连铸结晶器 内弯 月面 区 域液态金属的速度 场进行 了 实验研究 . 研 究 结果表 明 : 在结 晶器的正 滑 脱期 内 , 弯月 面 处的液态 金属 向靠 近结晶器壁 的方 向运 动; 在 负滑脱 期 内 , 其 运动方 向相反 . 拉速提高 时 , 正 滑脱期 内弯月 面 区 域液态金属 的速度减 小 , 而 负滑脱期内 弯月 面 区 域液态金属 的速度增大 . 电磁场对 弯月面 区域液态金属 的运动速度有所抑制 . 关键 词 连铸 , 弯月面 , 速度场 , 模 拟 , 结 晶器 中图分 类号 T 7F 7 目前 , 国 际上 尤 其是 日本 等 国对弯月 面 的行 为 已进 行 了相 关 的研究 并 取 得 了 一些 研 究成 果 l[ 一 61 . 它 们 主要 进 行 数学 模 型 分 析 , 而 实验 室研 究 , 尚处于 观 察 、 测量 形 状 及 检验 表 面 质量 的 阶段 , 特 别是 有 关在 弯月面 区 域 进行 系 统的温 度场 、 速度 场 、 应 力 场的 实验研 究还 很 少见 到 报道 . 为 此 , 北 京科技 大 学 与东北 大学 合作 , 设计 、 制 造 了一套实 现 了结 晶器振 动 、 水冷 和拉坯 的连 铸模 拟 装置 . 在 此装 置 上 , 用低熔 点 的 P卜S n 一 iB 合 金模 拟钢 液 , 用硅 油模 拟 保护渣 , 对 结 晶器 内弯月 面 区域 的速 度场进 行 了测定 . 1 实验熔体 的选择与装置 实 验 选 用 低 熔 点 的 P卜 S n 一 iB 合金 ( 牛 顿低 熔点 合金 )模 拟 钢 液 , 用 5 0 号 硅 油 模 拟 保护 渣 . 表 1 为所 用 合 金 与钢 液 的相 似 关 系 . 在 实 验 过程 中 , 自 行设 计 一 套 实现 了结 晶 器振 动 、 水 冷及 拉 坯 的 连铸模 拟 装 置 . 本 套 装 置 主要 由 结 晶器 、 振 动 系 统 、 拉 坯 系 统 、 浇 注 系 统和 工作 台等 部分 组成 , 示 意 图如 图 1 所示 . 表 I bP 一 S n 一 iB 合 金与钢 液的相似 关系 参 数 原 型 模 型 断面 尺 寸 / m m 1 5 0 x 7 5 0 30 K 1 5 0 当量直径 / m m 2 5 0 5 0 密度 / ( g · e m 一 3 ) 7 . 2 9 . 36 5 表面 张力 /(N · e -m , ) o , 0 16 0 . 0 0 4 2 韦{白数 附 l . 13 v Z 一0 6 、 ,J 注 : ; 一拉 速 八 - 一 件 上 …止/ 口斗 }} . ” ’ : / 二 图 1 实验装置示意 图 1拉坯系统 , 2浇注 系统 , 3结晶器 4振动系统 , 5 电机 , 6工作 台 , 7电机 19 9 7 一 0 9 一 17 收 稿 第一 作者 女 2 4 岁 助 教 硕 士 * 国 家 自然科学基 金资助项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 06. 001