第10期 张浩斌等：静磁场下气泡在板坯连铸结晶器内运动行为的物理模拟 。1269 140 国 120叶 120- 100 100 ·无磁场 ·一无磁场 一0·有磁场 80 0- -0·有磁场 D-- 20 D....0 1020 30405060708090 102030405060708090 距结晶器窄面距离mm 距结晶器窄面距离/mm 140 回 120 10o 0 ·无磁场 80 -0-有磁场 0 20 9-为 102030405060708090 距结品器窄面距离/mm 图8电磁制动和吹氢量对结品器下部气泡数量的影响(75mg米85mm,.(两Q=02上mr:(Q=Q4上mr:(9Q= 06:mr1 Fg8 Efec ts of EMBr and argn gas fow rate an he number of aron gas bubbles n the deep pan of themokl(75 m85 nm):(a Qr =02 m (b Q=0 4L:m(9 Q=06L;m 2.3磁场和氩气流量对气泡脉冲宽度的影响 120 ☐02L*min',t20ms 图9为无磁场、不同吹氩量时，自由液面下 100 0.4 L'min,<20 ms ☐0.6Lmin,4c20ms 25深度处五个不同位置处气泡脉冲宽度的统计 ☑0.2L'min',r>20ms 80 ☐0.4L-mi',>20m 情况，图中的五个测量点坐标分别为一(1625人 22230.6 L'min,20 ms 2-(3225人3-(4825、4-(6425)和5- 60 (8025).由图中可以看出，随吹氩量的增加，所有 测量点处气泡数量都相应增多，脉冲宽度>20ms 20 的气泡数量也明显增多，且大部分集中在结晶器1/4 2 宽度至水口附近区域即3.4和5点).这是因为在 测量位置 同样的金属液流量下，随着吹氩量的增加，大气泡数 图9无磁场时自由液面下25m处吹氩量对气泡脉冲宽度的影 量相应增多，单个气泡的浮力增大，更容易直接在水 响 口至结晶器1/4宽度之间提前上浮，所以测得的宽 Fg 9 Effects ofargon gas flow rate on the pu lse w idth ofgas bubbles at the level of25 mm under the free surfce wihout EMBr 脉冲气泡数量增多 图10为吹氩量0.4Lmr时磁场对气泡脉冲 易在水口附近上浮.另外，施加磁场后，气泡的聚合 宽度的影响.从图中可以看出：与无磁场时相比，施 现象可能会加强【，也使得大气泡的数量较无磁场 加磁场后脉冲宽度20m的气泡数量在结晶器窄 时变多，从而脉冲宽度较大的气泡数量也是增多的. 面附近减少，在结晶器14宽度至水口附近增多：脉 综合上述各项实验结果，如从图6和图7中可 冲宽度>20m的气泡在施加磁场后总体数量增 以看到，当吹氩量为06m时，在电磁制动下， 加，并且主要集中在结晶器1/4宽度至水口附近区 靠近结晶器窄面弯月面处气泡的上浮数量和抵达结 域.这主要是因为在电磁制动对流速的抑制作用下 晶器窄面的气泡数量不再像0.2Lmr和0.4L: 流体对气泡的剪切力变小，气泡破裂的趋势相对减 m时变化那样明显，但靠近水口处的液面区域气 小，大气泡数量比无磁场时增多，在浮力作用下更容 泡上浮数量明显增加，这种情况容易增强水口附近第 10期 张浩斌等:静磁场下气泡在板坯连铸结晶器内运动行为的物理模拟 图 8 电磁制动和吹氩量对结晶器下部气泡数量的影响 ( 75mm≤y≤85mm).( a) QAr=0.2L·min-1 ;( b) QAr=0.4L·min-1 ;(c) QAr= 0.6L·min-1 Fig.8 EffectsofEMBrandargongasflowrateonthenumberofargongasbubblesinthedeeppartofthemold( 75mm≤y≤85mm) :( a) QAr =0.2L·min-1;(b) QAr=0.4L·min-1;( c) QAr=0.6L·min-1 2.3 磁场和氩气流量对气泡脉冲宽度的影响 图 9 为无磁场、不同吹氩量时, 自由液面下 25 mm深度处五个不同位置处气泡脉冲宽度的统计 情况, 图中的五个测量点坐标分别为 1— ( 16, 25 ) 、 2— ( 32, 25 ) 、 3— ( 48, 25) 、 4— ( 64, 25 )和 5— ( 80, 25) .由图中可以看出, 随吹氩量的增加, 所有 测量点处气泡数量都相应增多, 脉冲宽度 t>20 ms 的气泡数量也明显增多, 且大部分集中在结晶器 1 /4 宽度至水口附近区域 (即 3、4和 5点 ) .这是因为在 同样的金属液流量下, 随着吹氩量的增加, 大气泡数 量相应增多, 单个气泡的浮力增大, 更容易直接在水 口至结晶器 1/4宽度之间提前上浮, 所以测得的宽 脉冲气泡数量增多 . 图 10为吹氩量 0.4L·min -1时磁场对气泡脉冲 宽度的影响.从图中可以看出:与无磁场时相比, 施 加磁场后脉冲宽度 t<20ms的气泡数量在结晶器窄 面附近减少, 在结晶器 1/4宽度至水口附近增多;脉 冲宽度 t>20 ms的气泡在施加磁场后总体数量增 加, 并且主要集中在结晶器 1 /4宽度至水口附近区 域.这主要是因为在电磁制动对流速的抑制作用下 流体对气泡的剪切力变小, 气泡破裂的趋势相对减 小, 大气泡数量比无磁场时增多, 在浮力作用下更容 图 9 无磁场时自由液面下 25mm处吹氩量对气泡脉冲宽度的影 响 Fig.9 Effectsofargongasflowrateonthepulsewidthofgasbubbles atthelevelof25mmunderthefreesurfacewithoutEMBr 易在水口附近上浮.另外, 施加磁场后, 气泡的聚合 现象可能会加强 [ 15] , 也使得大气泡的数量较无磁场 时变多, 从而脉冲宽度较大的气泡数量也是增多的 . 综合上述各项实验结果, 如从图 6和图 7 中可 以看到, 当吹氩量为 0.6 L·min -1时, 在电磁制动下, 靠近结晶器窄面弯月面处气泡的上浮数量和抵达结 晶器窄面的气泡数量不再像 0.2 L·min -1和 0.4 L· min -1时变化那样明显, 但靠近水口处的液面区域气 泡上浮数量明显增加, 这种情况容易增强水口附近 · 1269·