D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1997.06.002 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行为的研究 * 吴洁)赵沛)成国光)王林英)贾光霖2)张国志2)高允彦2) 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，用低熔点的PbS-Bi合金模 拟钢液，用硅油模拟保护渣对弯月面行为进行了研究，结果表明：增加过热度使得弯月面与结晶 器壁的接触角变小，弯月面的高度降低；在弯月面区城加上电磁场时，弯月面向结晶器中心拱起， 其拱起程度随着电磁强度和磁场频率的增加相应增大，但液态金属高的过热度会削弱电磁场的 作用效果；结晶器振幅增大及拉速提高均会使弯月面处液态金属的波动程度增大，通过测定正、 负滑脱期弯月面处液态金属的速度场，验证了前人提出的振痕形成的机理， 关键词连铸，结晶器，弯月面，模拟，行为 中图分类号TF777 在连铸结品器内钢液弯月研究过程中，人们已注意到，连铸坯的表面质量与结晶器内弯月 面的行为和坯壳初始凝固时的状态密切相关，控制坯壳初始凝固区域的弯月面行为对于提高 铸坯表面质量有着重要意义1~刃.国际上，尤其是日本等国已进行了一些研究并取得了一些 研究成果，但由于弯月面行为的复杂性，研究尚处于起步阶段引；在国内，关于弯月面行为的 研究基本处于空白状态. 北京科技大学和东北大学合作，自行设计了一套实现了结晶器振动、水冷和拉坯的连铸模 拟装置o,在此模拟装置上，用低熔点的PbS-Bi合金模拟钢液，用硅油模拟保护渣研究了结 晶器内弯月面的行为，弯月面行为的研究主要集中在3个方面：(1)弯月面形状的观察及过热 度和电磁场对弯月面形状的影响；（②）结晶器振动参数及拉速对弯月面处液态金属波动程度 的影响；(3)不同条件下弯月面处液态金属在正、负滑脱期的运动规律. 1实验方法 实验装置见文献[6]；实验装置的设计参数见表1， 采用光学照相的办法来观察弯月面的形状，主要考察弯月面的高度及弯月面与结晶器壁的 接触角；采用东北大学研制的二维速度传感器对弯月面的波动及速度场进行测量，为了描述 弯月面受工艺因素的扰动程度的影响，本文用拉坯方向上液态金属偏离平衡位置的距离来表 示弯月面的波动程度.实验中考察了拉速及结晶器振动状况对弯月面波动程度及速度场的影 响，拉速分别为V,-0.35m/min,Y,=0.38m/min:结晶器的振幅为A=3mm,A2=5mm. 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6 第 卷 第 期 1 9 1 7 年 9 2 月 1 北 京 科 技 大 学 学 报 J O a r l o u n f U n i v e r s i y t o i f a e e e 女 n n T d e e h y e B l o o n g i i j n g V o l . N 1 9 o 一 6 】尧 c . 7 1 9 尹 连铸结 晶器 内钢液弯月 面行 为的研究 * 吴 洁 ’ 赵 沛 ) ` 成 国光 ) , ) 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 5 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 , 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 对弯月面行 为进行 了研究 . 结果表 明 : 增加过 热度使得 弯月面 与结晶 器壁的接触角变小 , 弯月面 的高度降低 ; 在弯月面 区域加 上电磁场时 , 弯月 面向结晶器中心拱起 , 其拱起程 度随着 电磁 强度和磁 场频率 的增加相 应增大 , 但 液态金属 高的过热度 会削弱 电磁 场的 作用效 果; 结 晶器振 幅增 大及拉 速提 高均 会使弯月 面处液态金 属的波动程度 增大 . 通 过测定正 、 负滑脱期弯月面处液态金属的速度场 , 验证 了前人提出的振痕形 成的机理 . 关键词 连铸 , 结 晶器 , 弯月面 , 模拟 , 行为 中图分类号 T 曰7 在 连 铸结 晶器 内钢 液 弯月 研究 过 程 中 , 人们 已 注意 到 , 连铸坯 的表 面 质量 与结 晶 器 内弯 月 面 的行为 和坯 壳初 始凝 固时的状态 密切相 关 , 控 制坯 壳初 始凝 固 区 域的 弯月 面行 为对于提 高 铸坯 表面 质 量 有着 重 要 意 义 1 一 ’ ] . 国 际上 , 尤 其 是 日本 等 国 已 进行 了一 些研 究 并 取得 了一 些 研 究成 果 , 但由于 弯月 面行 为 的复 杂性 , 研究 尚处 于起步 阶段 .l4 ’ 〕; 在 国 内 , 关于 弯月 面行 为的 研 究基 本处于 空 白状 态 . 北 京科 技大 学 和东 北大 学 合作 , 自行 设计 了一套 实 现 了结 晶器振 动 、 水 冷和 拉 坯 的连 铸模 拟装置 l6] , 在 此模 拟 装置 _匕 用低熔点 的 P -b S n 一 iB 合金模拟钢 液 , 用硅油 模拟 保护渣 研究 了结 晶器 内弯月面 的行 为 . 弯月 面行 为 的研 究 主要 集 中在 3 个方 面 : ( l) 弯月面 形状 的观 察 及过 热 度 和 电磁 场 对弯月 面 形状 的影 响 ; ( 2) 结 晶器 振 动 参数 及 拉速 对 弯 月 面处液态 金 属 波动 程度 的影响 ; ( 3) 不 同条件下 弯月 面处 液态 金属 在正 、 负 滑脱期 的运 动规律 . 1 实验 方法 实 验装置见 文献 【6] ; 实 验装置 的设计参数 见 表 1 . 采用光 学照相 的办 法来 观察 弯月 面 的形状 , 主要考 察弯月面 的高度 及 弯月面 与结 晶器 壁 的 接 触角 ; 采 用 东北 大 学研 制 的二 维 速度 传感 器对 弯月 面 的波 动及 速 度场 进行 测 量 , 为 了描 述 弯月面 受工 艺因素的扰动 程度 的影 响 , 本 文用拉 坯 方 向上液态 金属偏 离 平衡 位置 的距 离来表 示 弯月 面 的波 动程 度 . 实 验 中考察 了拉 速及 结 晶器 振动 状况 对弯月面波 动程 度及 速度 场 的影 响 , 拉 速分 别为 代一 0 . 35 咖 i n, K = 0 . 38 耐m in ; 结 晶器 的振 幅为 A , = 3 ~ , A Z = 5 m m · 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. 002