安航航等：板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开发及应用 ·1663 钢，C元素质量分数在0.1765%~0.18%的铸坯判 同拉速时不同浇注长度铸坯沿拉坯方向C元素成 定为Q355Ti钢.由图可知，混浇过程由于Q235先 分的变化.结合定义的混浇坯混合率标准，对于 进行浇注，Q355Tⅰ后进行浇注.随着浇注的进行， Q235与Q355Ti混合，C元素质量分数在0.1634%~ 铸流上不同浇注长度铸坯C元素质量分数由0.16% 0.1765%时对应的混浇坯不属于两个钢种的任意 变化到0.18%.随着中间包内剩余钢液质量的增 一个；C元素质量分数在0.16%~0.1634%的铸坯 加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率 判定为Q235钢，C元素质量分数在0.1765%~0.18% 减慢 的铸坯判定为Q355T钢.由图可知，混浇过程由 3.2拉速对混浇坯长度及铸流上不同浇注长度铸 于Q235先进行浇注，Q355Ti后进行浇注.随着浇 坯元素含量变化的影响规律 注的进行，铸流上不同浇注长度铸坯C元素质量 图11为混浇坯长度及成分变化模型计算的中 分数由0.16%变化到0.18%.随着拉速的增加，C元 间包内剩余钢液为25t时，拉速分别为1.1、1.2、 素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率增加. 1.3和1.4mmin时不同浇注长度铸坯沿拉坯方向 4 结论 对应的混合率.根据定义的混浇坯混合率标准：初 始混合率为0.17以及结束混合率为0.83.由图可 (1)基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液 知，不同拉速下对应的混浇坯长度依次为15.09、 混合过程的物理模型，开发了板坯连铸异钢种连 14.82、14.56和14.26m.当中间包内剩余钢液质量 浇过程混浇坯长度及成分变化模型，采用水模型 保持不变时，拉速越大，混浇坯越短.因此要求异 试验结合数值模拟确定模型的关键参数；通过铸 钢种混浇时，可以适当提高拉速.对比图10和12， 坯取成分试样证明了建立的模型可用来跟踪不同 相比拉速变化，中间包内剩余钢液质量对混浇坯 工况下中间包内及铸流上钢液的混合行为，准确 长度的影响更大， 预测混浇坯的长度以及成分变化规律 图12为混浇坯长度及成分变化模型计算的不 (2)针对220mm×1560mm断面单流板坯连铸 1.0 1.0 (b) 0.9 (a) 0.9 End mixing rate End mixing rate 05 0.5 04 0.3 0.2 0.2 0.1 Start mixing rate 0.1 Start mixing rate 0 0 0246810121416182022242628 24681012141618202224262830 Tarcked slab casted length/m Tarcked slab casted length/m 1.0 1.0 0.9 (c) 0.9 (d) 0.8 End mixing rate 0. 07 End mixing rate 0.7 9 0.5 0.3 0.2 0.2 0.1 Start mixing rate 0.1 Start mixing rate 024681012141618202224262830 024681012141618202224262830 Tarcked slab casted length/m Tarcked slab casted length/m 图11模型计算的中间包内剩余钢液质量为25t时不同拉速下铸流上不同浇注长度铸坯对应的混合率.(a)1.1mmin:(b)12mmin:(c)1.3 m'min':(d)1.4 m-min Fig.11 Mixing rate in the corresponding slab of different casting lengths with25tmass of residual molten steel in tundish under different casting speeds: (a)1.1 mmin;(b)1.2 mmin (c)1.3 m-min (d)1.4 m-min钢，C 元素质量分数在 0.1765%～0.18% 的铸坯判 定为 Q355Ti 钢. 由图可知，混浇过程由于 Q235 先 进行浇注，Q355Ti 后进行浇注. 随着浇注的进行， 铸流上不同浇注长度铸坯 C 元素质量分数由 0.16% 变化到 0.18%. 随着中间包内剩余钢液质量的增 加，C 元素质量分数由 0.16% 变化到 0.18% 的速率 减慢. 3.2    拉速对混浇坯长度及铸流上不同浇注长度铸 坯元素含量变化的影响规律 图 11 为混浇坯长度及成分变化模型计算的中 间包内剩余钢液为 25 t 时，拉速分别为 1.1、1.2、 1.3 和 1.4 m∙min−1 时不同浇注长度铸坯沿拉坯方向 对应的混合率. 根据定义的混浇坯混合率标准：初 始混合率为 0.17 以及结束混合率为 0.83. 由图可 知，不同拉速下对应的混浇坯长度依次为 15.09、 14.82、14.56 和 14.26 m. 当中间包内剩余钢液质量 保持不变时，拉速越大，混浇坯越短. 因此要求异 钢种混浇时，可以适当提高拉速. 对比图 10 和 12， 相比拉速变化，中间包内剩余钢液质量对混浇坯 长度的影响更大. 图 12 为混浇坯长度及成分变化模型计算的不 同拉速时不同浇注长度铸坯沿拉坯方向 C 元素成 分的变化. 结合定义的混浇坯混合率标准，对于 Q235 与 Q355Ti 混合，C 元素质量分数在 0.1634%～ 0.1765% 时对应的混浇坯不属于两个钢种的任意 一个；C 元素质量分数在 0.16%～0.1634% 的铸坯 判定为 Q235 钢，C 元素质量分数在 0.1765%～0.18% 的铸坯判定为 Q355Ti 钢. 由图可知，混浇过程由 于 Q235 先进行浇注，Q355Ti 后进行浇注. 随着浇 注的进行，铸流上不同浇注长度铸坯 C 元素质量 分数由 0.16% 变化到 0.18%. 随着拉速的增加，C 元 素质量分数由 0.16% 变化到 0.18% 的速率增加. 4    结论 （1）基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液 混合过程的物理模型，开发了板坯连铸异钢种连 浇过程混浇坯长度及成分变化模型，采用水模型 试验结合数值模拟确定模型的关键参数；通过铸 坯取成分试样证明了建立的模型可用来跟踪不同 工况下中间包内及铸流上钢液的混合行为，准确 预测混浇坯的长度以及成分变化规律. （2）针对 220 mm×1560 mm 断面单流板坯连铸 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2 4 6 8 10 Tarcked slab casted length/m End mixing rate (a) Start mixing rate Calculated mixing rate 12 14 16 18 20 24 22 26 28 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2 4 6 8 10 Tarcked slab casted length/m End mixing rate (b) Start mixing rate Calculated mixing rate 12 14 16 18 20 24 22 26 28 30 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2 4 6 8 10 Tarcked slab casted length/m End mixing rate (d) Start mixing rate Calculated mixing rate 12 14 16 18 20 24 22 26 28 30 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2 4 6 8 10 Tarcked slab casted length/m End mixing rate (c) Start mixing rate Calculated mixing rate 12 14 16 18 20 24 22 26 28 30 图 11    模型计算的中间包内剩余钢液质量为 25 t 时不同拉速下铸流上不同浇注长度铸坯对应的混合率. （a）1.1 m∙min−1；（b）1.2 m∙min−1；（c）1.3 m∙min−1；（d）1.4 m∙min−1 Fig.11    Mixing rate in the corresponding slab of different casting lengths with 25 t mass of residual molten steel in tundish under different casting speeds: (a) 1.1 m∙min−1; (b) 1.2 m∙min−1; (c) 1.3 m∙min−1; (d) 1.4 m∙min−1 安航航等： 板坯连铸异钢种连浇混浇坯长度及成分变化模型的开发及应用 · 1663 ·