第6期 徐海伦等：板还连铸结晶器内非对称流动现象的数值模拟 775。 在考察水口结瘤对结晶器内流场影响的同时， 近水口左侧的下方出现低温区域水口右侧的循环 模拟计算两种不同结瘤率对结晶器内温度场的影 流增强，靠近流股冲击区附近的温度增加，结晶器内 响，计算结果如图9.图中显示，当水口左侧结瘤率 横向温度分布的不均匀性加剧.这种温度的不均匀 为20%时，水口左侧出口面积减小，新鲜钢液减少， 分布，会导致坯壳的凝固不均匀，引起铸坯表面裂纹 温度明显低于右侧，因此水口两边温度分布不均匀： 等质量缺附1；另外，水口右侧流股冲击区附近 水口左侧结瘤率增加到40%时，水口左侧的新鲜钢 温度较高，会使得此处凝固坯壳较薄，容易因为钢液 液进一步减少，结晶器左右两侧的温度差距拉大靠 静压力过大和应力集中而导致漏钢事故的发生. o(a) oL(b) 00 1802 1801 1802 1802= 1803 802 05 -05 1792 179 180] 801 17 99 97 1.0 797 8 793 2刃 9 04 0 05 0 结晶器横向m 结晶器横向m 图9侧孔结瘤对结品器内温度场(K)的影响.(d左侧结瘤率20%：(b)左侧结瘤率40% Fig.9 Effect of SEN clogging on temperature field (K):(a)the dlogging rate is 20%on the left (b)the clogging rate is 40%on the left 在现场生产过程中，一方面，安装水口时应尽量 偏离度为5%时，水口两侧温度差距增加，水口偏离 使水口对中良好，避免因为造作不当而引起的偏流 侧下部出现低温区. 问题，减少结晶器内流场的不均匀性和涡流的产生， (3)水口出口单孔结瘤时，水口两侧流股不均 促进坯壳均匀生长：另一方面，应尽量降低钢液中细 匀，未结瘤侧的流股增强流股延伸角增大，流股冲 小的高熔点Ah03夹杂物数量，提高钢液纯净度，并 击点下移；同时，水口两侧液面流速不对称，液面会 采用合适材质的浸入式水口，尽量避免水口侧孔大 产生表面涡流.当水口单侧结瘤率从20%增大到 面积的结瘤，减少铸坯质量问题，促进连铸工艺 40%时，下回流的涡心向上移动. 顺行. (4)水口左侧结瘤时，水口左侧新鲜钢液减少， 温度低于右侧.水口左侧结瘤率由20%增大至 3结论 40%时，水口左右温差增大，靠近水口左侧的下部出 (1)水口偏离结晶器中心时，结晶器两侧的循 现低温区，水口右侧流股冲击点附近温度升高. 环流呈现不对称性，偏离度越大，不对称性越强：并 且，水口偏向的一侧流股冲击增强，流股的冲击点上 参考文献 移，水口偏离的一侧流股冲击减弱，流股冲击点下 I]Robertson T.Moore P.Haw kins R J.Computational flow model 降.同时，水口对中不良会导致结晶器液面流速的 as aid to soution of fluid flow probems in the steel industry. 不对称水口偏离度达到2%时，水口附近出现漩 Iron making Steelmaking.1986.13(4):195 涡；水口偏离度增加到5%时，水口附近的漩涡增 [2 Gupta D.Lahiri A K.A water model study of the flow asymme 强.当表面漩涡强度较大时，还会引发漩涡卷渣 try inside a continuous shb casting mold.Metall Mater Trans B. 现象. 1996.27(10):757 (2)水口不对中还会使得结晶器横向温度分布 [3 Wang Y H.A study of the effect of casting conditions on fluid fow in the mold using water molding //Steelmaking Conference 不均匀，水口偏离度为2%时，水口偏向侧温度高于 Proceeding.Warmendale,1990:473 水口偏离侧，越靠近结晶器下部，温差越明显；水口 [4 Li B.Tsukihashi F.Vortexing flow pattems in a w ater model of在考察水口结瘤对结晶器内流场影响的同时, 模拟计算两种不同结瘤率对结晶器内温度场的影 响, 计算结果如图 9 .图中显示, 当水口左侧结瘤率 为 20 %时, 水口左侧出口面积减小, 新鲜钢液减少, 温度明显低于右侧, 因此水口两边温度分布不均匀 ; 水口左侧结瘤率增加到 40 %时, 水口左侧的新鲜钢 液进一步减少, 结晶器左右两侧的温度差距拉大, 靠 近水口左侧的下方出现低温区域, 水口右侧的循环 流增强, 靠近流股冲击区附近的温度增加, 结晶器内 横向温度分布的不均匀性加剧.这种温度的不均匀 分布, 会导致坯壳的凝固不均匀, 引起铸坯表面裂纹 等质量缺陷 [ 10-11] ;另外, 水口右侧流股冲击区附近 温度较高, 会使得此处凝固坯壳较薄, 容易因为钢液 静压力过大和应力集中而导致漏钢事故的发生 . 图 9 侧孔结瘤对结晶器内温度场( K) 的影响.( a) 左侧结瘤率 20%;( b) 左侧结瘤率40% Fig.9 Eff ect of SEN clogging on temperature field ( K) :( a) the clogging rat e is 20% on the left;( b) the clogging rate is 40%on the left 在现场生产过程中, 一方面, 安装水口时应尽量 使水口对中良好, 避免因为造作不当而引起的偏流 问题, 减少结晶器内流场的不均匀性和涡流的产生, 促进坯壳均匀生长;另一方面, 应尽量降低钢液中细 小的高熔点 Al2O3 夹杂物数量, 提高钢液纯净度, 并 采用合适材质的浸入式水口, 尽量避免水口侧孔大 面积的结瘤, 减少铸坯质量问题, 促进连铸工艺 顺行 . 3 结论 (1) 水口偏离结晶器中心时, 结晶器两侧的循 环流呈现不对称性, 偏离度越大, 不对称性越强 ;并 且, 水口偏向的一侧流股冲击增强, 流股的冲击点上 移, 水口偏离的一侧流股冲击减弱, 流股冲击点下 降.同时, 水口对中不良会导致结晶器液面流速的 不对称, 水口偏离度达到 2 %时, 水口附近出现漩 涡;水口偏离度增加到 5 %时, 水口附近的漩涡增 强.当表面漩涡强度较大时, 还会引发漩涡卷渣 现象 . ( 2) 水口不对中还会使得结晶器横向温度分布 不均匀, 水口偏离度为 2 %时, 水口偏向侧温度高于 水口偏离侧, 越靠近结晶器下部, 温差越明显;水口 偏离度为 5 %时, 水口两侧温度差距增加, 水口偏离 侧下部出现低温区 . ( 3) 水口出口单孔结瘤时, 水口两侧流股不均 匀, 未结瘤侧的流股增强, 流股延伸角增大, 流股冲 击点下移 ;同时, 水口两侧液面流速不对称, 液面会 产生表面涡流 .当水口单侧结瘤率从 20 %增大到 40 %时, 下回流的涡心向上移动 . ( 4) 水口左侧结瘤时, 水口左侧新鲜钢液减少, 温度低于右侧 .水口左侧结瘤率由 20 %增大至 40 %时, 水口左右温差增大, 靠近水口左侧的下部出 现低温区, 水口右侧流股冲击点附近温度升高. 参 考 文 献 [ 1] Robertson T, Moore P, Haw kins R J.Computational flow model as aid to solution of fluid flow problems in the steel industry . Iron making S teelmaking , 1986, 13( 4) :195 [ 2] Gupt a D, Lahiri A K .A w ater model study of the flow asymme￾try inside a continuous slab casting mold.Metall Mater Trans B , 1996, 27( 10) :757 [ 3] Wang Y H .A study of the effect of casting conditions on fluid flow in the mold using w at er molding ∥S teelmaking Con f erence Proceeding.Warrendale, 1990:473 [ 4] Li B, Tsukihashi F.Vort exing flow patterns in a w ater model of 第 6 期 徐海伦等:板坯连铸结晶器内非对称流动现象的数值模拟 · 775 ·