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 ·1659 根据正交式水模型试验及数值模拟获取中间包内 混浇过程钢液的平均停留时间与中间包内不同钢 液体积的关系、混浇开始时刻中间包内剩余钢液 体积与中间包内钢液净重的关系，结晶器内钢液 混合过程铸坯断面宽度、厚度和拉速与冲击深度 的关系及各流的滞后系数.图2为异钢种连浇过 程模拟混浇的水模型试验装置.图3为采用ANSYS- Fluent软件建立的异钢种连浇中间包内钢液混合 Tu 过程的数值模拟.图4为采用ANSYS-Fluent软件 图2异钢种连浇过程模拟混浇的水模型试验装置 建立的异钢种连浇过程结晶器内钢液混合过程流 Fig.2 Water model test device of mixing process simulation during 动的数值模拟. continuous casting grade transition (a) (b) ANSYS 2019R2 Velocity streamline/(m's-) 月0.100 0.075 0.050 0.025 0 00.50100m 0.250.75 图3异钢种连浇过程中间包内钢液混合过程流动的数值模拟.()中间包结构网格划分：(b)模拟计算的钢液混合过程流线图 Fig.3 Numerical simulation of the mixing process in the tundish during continuous casting grade transition:(a)meshing of tundish structure;(b) streamline diagram during the mixing process in the tundish using numerical simulation (a) Velocity contour/(m's-) Velocity streamline/(m's-) 73.9370 ☐3.9370 35440 3.1500 2.9530 27560 2.3620 1.9690 1.9690 1.5750 1.1810 0.9844 07875 0.3937 0 z-x 图4异钢种连浇过程结品器内钢液混合过程流动的数值模拟.()结品器内钢液速度云图：(b)结品器内钢液流线图 Fig.4 Numerical simulation of the mixing process in the mold during continuous casting grade transition:(a)velocity nephogram of flow in the mold. (b)streamline diagram during the mixing process in the mold using numerical simulation 1.3模型计算流程 开始时刻中间包内剩余钢液体积与中间包内钢液 应用以上建立的混浇坯长度及成分变化模型 净重的关系、结晶器内混浇过程铸坯不同断面下 计算中间包内钢液的平均混合率以及铸流上不同 拉速与冲击深度的关系及各流的滞后系数，构建 位置铸坯对应的混合率，其主要步骤如下：针对板 混合率的计算模型，通过模型计算不同时刻中间 坯异钢种连浇过程的混浇.根据正交式水模型试 包内钢液的平均混合率及铸流上的混合率，根据 验及数值模拟获取中间包内混浇过程钢液的平均 定义的不同钢种混浇开始混合率和结束混合率标 停留时间与中间包内不同钢液体积的关系、混浇 准可进一步计算混浇坯的起始及结束位置，确定根据正交式水模型试验及数值模拟获取中间包内 混浇过程钢液的平均停留时间与中间包内不同钢 液体积的关系、混浇开始时刻中间包内剩余钢液 体积与中间包内钢液净重的关系，结晶器内钢液 混合过程铸坯断面宽度、厚度和拉速与冲击深度 的关系及各流的滞后系数. 图 2 为异钢种连浇过 程模拟混浇的水模型试验装置. 图 3 为采用 ANSYS￾Fluent 软件建立的异钢种连浇中间包内钢液混合 过程的数值模拟. 图 4 为采用 ANSYS-Fluent 软件 建立的异钢种连浇过程结晶器内钢液混合过程流 动的数值模拟. 图 2    异钢种连浇过程模拟混浇的水模型试验装置 Fig.2     Water  model  test  device  of  mixing  process  simulation  during continuous casting grade transition 0 0.50 0.25 0.75 1.00 m Z Y X 0.100 ANSYS 2019 R2 (a) (b) Velocity streamline/(m·s−1) 0.075 0.050 0.025 0 图 3    异钢种连浇过程中间包内钢液混合过程流动的数值模拟. （a）中间包结构网格划分；（b）模拟计算的钢液混合过程流线图 Fig.3     Numerical  simulation  of  the  mixing  process  in  the  tundish  during  continuous  casting  grade  transition:  (a)  meshing  of  tundish  structure;  (b) streamline diagram during the mixing process in the tundish using numerical simulation 3.9370 3.5440 3.1500 2.7560 2.3620 1.9690 1.5750 1.1810 0.7875 0.3937 0 Z Y X Velocity contour/(m·s−1) (a) Z Y X 3.9370 2.9530 1.9690 0.9844 0 Velocity streamline/(m·s−1) (b) 图 4    异钢种连浇过程结晶器内钢液混合过程流动的数值模拟. （a）结晶器内钢液速度云图；（b）结晶器内钢液流线图 Fig.4    Numerical simulation of the mixing process in the mold during continuous casting grade transition: (a) velocity nephogram of flow in the mold; (b) streamline diagram during the mixing process in the mold using numerical simulation 1.3    模型计算流程 应用以上建立的混浇坯长度及成分变化模型 计算中间包内钢液的平均混合率以及铸流上不同 位置铸坯对应的混合率，其主要步骤如下：针对板 坯异钢种连浇过程的混浇，根据正交式水模型试 验及数值模拟获取中间包内混浇过程钢液的平均 停留时间与中间包内不同钢液体积的关系、混浇 开始时刻中间包内剩余钢液体积与中间包内钢液 净重的关系、结晶器内混浇过程铸坯不同断面下 拉速与冲击深度的关系及各流的滞后系数，构建 混合率的计算模型，通过模型计算不同时刻中间 包内钢液的平均混合率及铸流上的混合率，根据 定义的不同钢种混浇开始混合率和结束混合率标 准可进一步计算混浇坯的起始及结束位置，确定 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 · 1659 ·