·1358+ 北京科技大学学报 第36卷 钢液与向下冲击的流股相碰撞，使主流股冲击深 0.55 度变小，且电流越大，钢液冲击深度越浅，两流股 0.50 的碰撞会使流股发散，有利于钢液向四周流动，进 0.45 而提高凝固前沿温度和温度梯度，有利于钢液过 热度的消除.由图6(b)可知，在不同电流下，铸坯 0.40 边缘切向速度沿轴向的变化趋势相同，同一位置 0.35 处的切向速度随电流增大而增大，由于结晶器铜 0.30 板的作用，在结晶器出口附近切向速度略有下降， 自由液面处切向速度由100A时的0.05m·s-1增 0.2552025303540455055 大到300A时的0.14ms1. 频率Hz 图7所示为频率对搅拌器中心横截面最大切向 图7频率对搅拌器中心横截面最大切向速度的影响(1=300A) Fig.7 Effect of frequency on the maximum tangential velocity on the 速度的影响.由图7可知，由于搅拌器中心部位没 yplane at =0.I m (/=300 A) 有结晶器铜板的屏蔽，其中心横截面上最大切向速 度随着频率的增加而有明显的增加，从2Hz的0.3 0.5 一2Hz ms1增加到5Hz的0.52m·s-1.图8所示为频率 …3Hz 4H2 对铸坯边缘切向速度分布的影响.由图8可知，自 -5 Hz 由液面处钢液流速随频率的增加而增加，但增加幅 0.3 度并不大，由2Hz的0.13ms1增加到5Hz的0.16 测 m's1.这主要是搅拌器安装位置比较靠下（搅拌器 0.2 中心距结晶器铜管上沿830mm),自由液面处电磁 0.1 力随频率变化不明显的缘故.自由液面处钢液的旋 转流动可以促进保护渣的熔化与流动，但是搅拌强 0.40.81.21.6 2.0 度并非越大越好，过强的搅拌会在自由表面形成凹 距结晶器自由液面的距离m 坑，造成保护渣分布不均匀，易造成卷渣，而且搅拌 图8频率对铸坯边缘切向速度分布的影响(1=300A) Fig.8 Effect of frequency on the tangential velocity along the line of 过强会缩短水口的使用寿命. x=-0.12 m and y=0m(1=300A) 3.3电磁搅拌对结晶器自由液面波动的影响 如前所述，电磁搅拌会引起自由液面处钢液的 拌（图9(b))时，结晶器自由液面的波动情况.若定 旋转流动，造成自由液面的波动，过强的搅拌可能造 义结晶器自由液面上最高点与最低点的高度差为液 成卷渣.因此，本节在相同的计算条件下，讨论电磁 面波动幅度，则在没有电磁搅拌时，结晶器自由液面 搅拌对结晶器自由液面波动的影响. 波动幅度仅为0.04mm,自由液面基本呈水平面，如 图9所示为无电磁搅拌（图9(a))和有电磁搅 图9(a)所示.由图9(b)可知，施加电磁搅拌后，切 00 0.10 0 0.10 0.15 0.05 0.05 0.15 0.10 0.10 0.05 0.05 0 0.05 0 005 %0.05 0.10 0.10 %0.05 0.10 0.10 0.15 0.15 图9结品器自由液面波动.(a)无电磁搅拌：(b)有电磁搅拌(1=300A,f=3Hz) Fig.9 Level fluctuation at the free surface of the mold:(a)without M-EMS:(b)with M-EMS (/=300 A.f=3 Hz)北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 钢液与向下冲击的流股相碰撞，使主流股冲击深 度变小，且电流越大，钢液冲击深度越浅，两流股 的碰撞会使流股发散，有利于钢液向四周流动，进 而提高凝固前沿温度和温度梯度，有利于钢液过 热度的消除． 由图 6( b) 可知，在不同电流下，铸坯 边缘切向速度沿轴向的变化趋势相同，同一位置 处的切向速度随电流增大而增大，由于结晶器铜 板的作用，在结晶器出口附近切向速度略有下降， 自由液面处切向速度由 100 A 时的 0. 05 m·s － 1增 大到 300 A 时的 0. 14 m·s － 1 ． 图 7 所示为频率对搅拌器中心横截面最大切向 速度的影响． 由图 7 可知，由于搅拌器中心部位没 有结晶器铜板的屏蔽，其中心横截面上最大切向速 度随着频率的增加而有明显的增加，从 2 Hz 的 0. 3 m·s － 1增加到 5 Hz 的 0. 52 m·s － 1 ． 图 8 所示为频率 对铸坯边缘切向速度分布的影响． 由图 8 可知，自 由液面处钢液流速随频率的增加而增加，但增加幅 度并不大，由 2 Hz 的 0. 13 m·s － 1增加到 5 Hz 的 0. 16 m·s － 1 ． 这主要是搅拌器安装位置比较靠下( 搅拌器 中心距结晶器铜管上沿 830 mm) ，自由液面处电磁 力随频率变化不明显的缘故． 自由液面处钢液的旋 转流动可以促进保护渣的熔化与流动，但是搅拌强 度并非越大越好，过强的搅拌会在自由表面形成凹 坑，造成保护渣分布不均匀，易造成卷渣，而且搅拌 过强会缩短水口的使用寿命． 图 9 结晶器自由液面波动． ( a) 无电磁搅拌; ( b) 有电磁搅拌( I = 300 A，f = 3 Hz) Fig． 9 Level fluctuation at the free surface of the mold: ( a) without M-EMS; ( b) with M-EMS ( I = 300 A，f = 3 Hz) 3. 3 电磁搅拌对结晶器自由液面波动的影响 如前所述，电磁搅拌会引起自由液面处钢液的 旋转流动，造成自由液面的波动，过强的搅拌可能造 成卷渣． 因此，本节在相同的计算条件下，讨论电磁 搅拌对结晶器自由液面波动的影响． 图 9 所示为无电磁搅拌( 图 9( a) ) 和有电磁搅 图 7 频率对搅拌器中心横截面最大切向速度的影响( I = 300 A) Fig． 7 Effect of frequency on the maximum tangential velocity on the x-y plane at z = 0. 1 m ( I = 300 A) 图 8 频率对铸坯边缘切向速度分布的影响( I = 300 A) Fig． 8 Effect of frequency on the tangential velocity along the line of x = － 0. 12 m and y = 0 m ( I = 300 A) 拌( 图 9( b) ) 时，结晶器自由液面的波动情况． 若定 义结晶器自由液面上最高点与最低点的高度差为液 面波动幅度，则在没有电磁搅拌时，结晶器自由液面 波动幅度仅为 0. 04 mm，自由液面基本呈水平面，如 图 9( a) 所示． 由图 9( b) 可知，施加电磁搅拌后，切 · 8531 ·