第9期 邓小旋等：凝固还壳对高拉速板还连铸结晶器液面特征的影响 ·1251· 7.1mm和10.8mm. 14 拉速：18 mmin 拉速：2.4mmin 12 10 面凝固坯壳 64 无坯壳 有坯壳 无坯壳 有坯壳 羊面凝固坯壳 图8不同拉速条件下凝固坯壳对波动幅度的影响 图7不同拉速时有无还壳自由液面的水模型图片.(a)1.8m· Fig.8 Effect of solidified shell on wave amplitude at different casting min-1,无坯壳：(b)1.8mmin-1,有坯壳：(c)2.4mmim',无 speeds 坯壳：(d)2.4mmin-1,有坯壳 2.4对结晶器表面流速的影响 Fig.7 Free surface in the water model without and with solidified 除了前文所述的波动特征，表面流速也是影 shell at different casting speeds:(a)1.8mmin,without solidifi- 响结晶器液面卷渣的关键参数.过大的表面流速 cation shell;(b)1.8 m.min-,with solidification shell:(c)2.4 m .min,without solidification shell;(d)2.4 m.min-,with solidi- 会导致卷渣的发生，但对冷轧薄板钢种来说，表面 fication shell 流速过低反而会导致自由液面的冷凝与结壳，进 而影响保护渣的熔化以及促进钩状坯壳结构 廓比较稳定，没有出现明显的凹陷（波谷）与凸起 (Hook)的过度生长[6]，因此表面流速应控制在一 (波峰)：而在有坯壳的情况下，自由液面在窄面附 个合理的范围内.文献报道最佳的表面流速范围 近出现了液面凸起，在宽面1/4处出现了凹陷（见 为0.2-0.4ms[7-181.图9(a)为拉速1.8m· 图7(b)).王现辉等51对CSP薄板坯结晶器自由 min-1、浸入深度为110~190mm时凝固坯壳对表 液面的这种变形现象进行了详尽的研究并提出了液 面流速的影响，无坯壳时结晶器表面流速最大值 面的“周期性失稳”现象.为了对图6中的液面变形 为0.34m·s↓，而考虑坯壳条件下表面流速最大 程度进行定量化研究，定义波动幅度（自由液面波 值为0.43m·s,比无坯壳时表面流速大26.5%， 蜂值与波谷值之差)来表征不同工况下的液面变形 超过了Kubota等7推荐的最大值，有可能导致卷 程度，如图8所示.在拉速为l.8m·minl时，无坯 渣的发生.在高拉速(2.4m·min1)条件下（见图 壳和有坯壳条件下波动幅度分别为2.2mm和5.1 9(b)),考虑坯壳时表面流速最大值为0.54m· mm;而在高拉速(2.4mmin1)下，对应的值分别为 s·,比无坯壳时的流速(0.40ms1)大35%.可 05 05 0.4 ◆ ◆ ◆ 0.3 西 器 盘 0.3 0.2 ■无坯壳，110mm ■有坯壳.110mm 0.2 无坏壳，110mm ■有坯壳，110mm 。无坯壳.130mm 。有坯壳，130mm 。无还壳.130mm ●有坯壳.130mm 0.1F A无坯壳.150mm ▲有坏壳.150mm A无坯壳，150mm ▲有坯克，150mm y无坯壳，170mm 有坯壳，170mm 01 可无坯壳，170mm 有坯壳，170mm ◆无坯壳，190mm ◆有坯壳，190mm ◆无坯壳.190mm ◆有坯壳，190mm 0 100150200250300350 400 450 100 150200250300350400 450 距离水口中心的距离/mm 距离水口中心的距离/mm 图9不同拉速时凝围坯壳对结晶器平均表面流速的影响.(a)1.8m~min-':(b)2.4m·min- Fig.9 Effect of solidified shell on average surface velocity at different casting speeds:()1.8mmin(b)2.4mmin第 期 邓 小 旋 等 ： 凝 固 坯 壳 对 高 拉 速 板坯 连 铸 结 晶 器 液 面特 征 的 影 响 、 ‘ ‘ “ 、 和 拉速 ： ！ 拉速 ： 无坯壳 有坯壳 无坯壳 有坯壳 ■ ■■ ■■■ 图 不 同 拉速 条件下 凝 固 坯壳 对波动 幅度 的影 响 — 、 图 不 同 拉速 时有 无坯壳 自 由 液 面 的水 模 型 图 片 （ — 丨 ， 无还壳 ； ， 有 还壳 ， 无 还壳 ； ⑷ — 有 还壳 对 结 晶 器 表 面 流 速 的 影 响 除 了 前 文 所 述 的 波 动 特 征 ， 表 面 流 速 也 是 影 ： “ ， 、 士 工 私 、 乂 也 、 丄 士 工 、 十 、 士 响 结 晶 器 彼 面 卷 渣 的 关 键 参 数 过 大 的 表 面 流 速 ； ， ； 会 导致 卷 渣 的 发 生 ， 但 对 冷 轧 薄 板 钢 种 来 说 表 面 ， ； ， 流 速 过低 反 而 会 导 致 自 由 液 面 的 冷 凝 与 结 壳 ， 进 而影 响 保 护 渣 的 熔 化 以 及 促 进 钩 状 坯 壳 结 构 廓 比 较 稳 定 ， 没 有 出 现 明 显 的 凹 陷 （ 波 谷 ） 与 凸 起 （ 的 过 度 生 长 ， 因 此 表 面 流 速 应 控 制 在 一 波 峰 ） ； 而 在 有 坯 壳 的 情 况 下 ， 自 由 液 面 在 窄 面 附 个合理 的 范 围 内 文 献 报 道 最 佳 的 表 面 流 速 范 围 近 出 现 了 液 面 凸 起 ， 在 宽 面 处 出 现 了 凹 陷 （ 见 为 图 为 拉 速 图 王 现 辉 等 对 薄 板 坯 结 晶 器 自 由 、 浸 入 深 度 为 时 凝 固 坯 壳 对 表 液 面 的 这 种 变 形 现象进 行 了 详尽 的 研究并提 出 了 液 面 流速 的 影 响 ， 无 坯 壳 时 结 晶 器 表 面 流 速 最 大 值 面 的 “ 周 期性失 稳 ” 现象 为 了 对图 中 的 液 面 变形 为 而 考 虑 坯 壳 条 件 下 表 面 流 速 最 大 程度 进 行定 量 化研 究 ， 定 义 波 动 幅 度 （ 自 由 液 面 波 值 为 ‘ 比 无还壳 时 表 面 流 速 大 峰值与 波谷值之差 ） 来 表 征 不 同 工 况 下 的 液 面 变形 超 过 了 等 推 荐 的 最 大 值 ， 有 可 能 导 致 卷 程度 ， 如 图 所示 在 拉速 为 时 无 坯 渣 的 发生 在 高 拉 速 （ 条 件 下 （ 见 图 壳 和有 坯壳 条件 下 波 动 幅 度 分别 为 和 ， 考 虑 坯 壳 时 表 面 流 速 最 大 值 为 而在高拉速 下 ， 对应 的 值 分别 为 — 比 无坯壳 时 的 流 速 （ — 大 可 ° ° “ 會 ： ° § 县 ： 音 ？ ° 碟 ■ 无还壳， ■ 有 还壳 ？ ■ 无还壳， ■ 有述悫 ， 剛 无还壳 有 还壳， “ 无还壳“ 有还壳’ 畢 ▲ 无述壳， ▲ 有 还壳， 】 ▲ 无还 ， ▲ 有还蹇 ■ 无坯壳， ▼ 有 坯壳 ▽ 无坯 ， ▼ 有坯 无坯壳， 着 坯壳 无坯壳 ， 〖 有坯壳 — 距离水 口 中 心 的 距离 距 离水 口 中心 的距离 图 不 同 拉速 时 凝 固 还壳 对结 晶 器平 均 表 面 流速 的 影 响 （ ； “ ： ；