·1136, 北京科技大学学报 第32卷 0 16 (a) (b) 6 14 -0.2 2 02 12 10 0.4 0 (-sww) 8 -0.6 -0.6 ·液面高度 6 4 ·一液面高度 -0.8 ·一液面速度 0.8 4 2 一液面速度 0 2 -1.0 -1.0叶 0 0.040.060.080.100.120.140.16 0.040.06 0.080.100.12 0.14 相对水口中心线距离m 相对水口中心线距离m 图7四分径向水口结晶器对称面上自由液面特征与钢水速度分布。(a)宽面对称面：(b)窄面对称面 Fig 7 Liquid level con tour and vebcity at the free surface on the symmetry planes while using a quad-furcated SEN w ith outlets n madial direction (a)symmetric plane on the w ide sie (b)symmetric plane on the narrow side 18 18 a 16 16 -0.1 14 -0.1 14 12 10 -0.2 ·一液面高度 -0.2 ·一液面高度 国 ·一液面速度 10 ·一液面速度 -0.3 6 -0.3 3 室 -0.4 4 0.4 0 =0.5 0.040.060.080.100.120.140.16 0.040.060.080.100.120.14 相对水口中心线距离m 相对水口中心线距离m 图8四分切向水口结晶器对称面上自由液面特征与钢水速度分布。(a)宽面对称面：(b)窄面对称面 Fig8 Liquid level contour and velcity at the fre surface on the symmetry planes while using a quad-fiureated SEN with outlts in tangential diree- tion (a)symmetric plane on the w ie sie (b)symmetric plane on the narmow side 表4三种不同水口条件下钢水对称面上自由液面波高差和最大速度 Tabl4 Maxinum level fluctuation and velcity at the free surface ofmolten steel on the symmetrical planes 直通式 四分径向 四分切向 对称面 波高差mm液面最大速度(m·。l) 波高差mm液面最大速度/(m·:1)波高差hmm液面最大速度(m·:1) 宽面 0.587 0.012 0.91 0.0155 0.344 0.0172 窄面 0.633 0.0115 0.874 0.0152 0.353 0.0175 3.4结晶器内钢水温度分布比较 温度在该面上的差别不大，但四分切向水口条件下， 图9给出了三种水口条件下结晶器宽面对称面 过热钢水从侧孔注入结晶器后，其温度在该面上沿 上弯月面以下的钢水温度分布状况，由图可知，四 X和Y方向的梯度较大，说明四分切向水口更利于 分切向水口条件下，结晶器内钢水热中心有所上移， 钢水过热的耗散， 且高温区域范围较其他两种条件下要大，这为弯月 面处提供了大量的热量.对比弯月面处(Z=3mm 4结论 面)的温度场图可知，相比于直通式和四分式水口 (1)使用新型四分切向水口时，结晶器内钢水 使用条件，四分切向水口条件下弯月面温度分别提 不仅能形成上、下两个回流，也能够产生较强的水平 高了6℃和2℃左右，且该弯月面上的温度分布较 旋流，该水平旋流能降低钢水冲击深度，也有助于 其他两种工况均匀.对比弯月面下Z=400mm面 抑制液面波动、夹杂物上浮以及进一步消除弯月面 的温度分布图对比可知，四分切向水口条件下，该面 处的钢水死区， 温度梯分布均匀，且其总体温度与其他两种水口条 (2)与四分径向水口相比，新型四分切向水口 件下相比，分别提高2℃和1℃左右，即结晶器内钢 及其产生的水平旋流可以明显减弱钢水对初生坯壳 水热中心有所上移.比较四分径向式和四分切向水 的冲击，有利于结晶器内钢水坯壳的均匀生长，也有 口出口处Z=120mm面的温度分布可知，钢水总体 助于均匀结晶器区域钢水温度，促进钢水过热耗散，北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 7 四分径向水口结晶器对称面上自由液面特征与钢水速度分布．（ａ） 宽面对称面；（ｂ） 窄面对称面 Ｆｉｇ．7 Ｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌｃｏｎｔｏｕｒａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｔｈｅｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｏｎｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｙｐｌａｎｅｓｗｈｉｌｅｕｓｉｎｇａｑｕａｄ-ｆｕｒｃａｔｅｄＳＥＮｗｉｔｈｏｕｔｌｅｔｓｉｎｒａｄｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ： （ａ） ｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｌａｎｅｏｎｔｈｅｗｉｄｅｓｉｄｅ；（ｂ） ｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｌａｎｅｏｎｔｈｅｎａｒｒｏｗｓｉｄｅ 图 8 四分切向水口结晶器对称面上自由液面特征与钢水速度分布．（ａ） 宽面对称面；（ｂ） 窄面对称面 Ｆｉｇ．8 Ｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌｃｏｎｔｏｕｒａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｔｈｅｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｏｎｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｙｐｌａｎｅｓｗｈｉｌｅｕｓｉｎｇａｑｕａｄ-ｆｕｒｃａｔｅｄＳＥＮｗｉｔｈｏｕｔｌｅｔｓｉｎｔａｎｇｅｎｔｉａｌｄｉｒｅｃ- ｔｉｏｎ：（ａ） ｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｌａｎｅｏｎｔｈｅｗｉｄｅｓｉｄｅ；（ｂ） ｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｌａｎｅｏｎｔｈｅｎａｒｒｏｗｓｉｄｅ 表 4 三种不同水口条件下钢水对称面上自由液面波高差和最大速度 Ｔａｂｌｅ4 Ｍａｘｉｍｕｍｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｔｈｅｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｏｎｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｐｌａｎｅｓ 对称面 直通式 四分径向 四分切向 波高差／ｍｍ 液面最大速度／（ｍ·ｓ—1） 波高差／ｍｍ 液面最大速度／（ｍ·ｓ—1） 波高差／ｍｍ 液面最大速度／（ｍ·ｓ—1） 宽面 0∙587 0∙012 0∙91 0∙0155 0∙344 0∙0172 窄面 0∙633 0∙0115 0∙874 0∙0152 0∙353 0∙0175 3∙4 结晶器内钢水温度分布比较 图 9给出了三种水口条件下结晶器宽面对称面 上弯月面以下的钢水温度分布状况．由图可知‚四 分切向水口条件下‚结晶器内钢水热中心有所上移‚ 且高温区域范围较其他两种条件下要大‚这为弯月 面处提供了大量的热量．对比弯月面处 （Ｚ＝3ｍｍ 面 ）的温度场图可知‚相比于直通式和四分式水口 使用条件‚四分切向水口条件下弯月面温度分别提 高了 6℃和 2℃左右‚且该弯月面上的温度分布较 其他两种工况均匀．对比弯月面下 Ｚ＝400ｍｍ面 的温度分布图对比可知‚四分切向水口条件下‚该面 温度梯分布均匀‚且其总体温度与其他两种水口条 件下相比‚分别提高 2℃和 1℃左右‚即结晶器内钢 水热中心有所上移．比较四分径向式和四分切向水 口出口处 Ｚ＝120ｍｍ面的温度分布可知‚钢水总体 温度在该面上的差别不大‚但四分切向水口条件下‚ 过热钢水从侧孔注入结晶器后‚其温度在该面上沿 Ｘ和 Ｙ方向的梯度较大‚说明四分切向水口更利于 钢水过热的耗散． 4 结论 （1） 使用新型四分切向水口时‚结晶器内钢水 不仅能形成上、下两个回流‚也能够产生较强的水平 旋流．该水平旋流能降低钢水冲击深度‚也有助于 抑制液面波动、夹杂物上浮以及进一步消除弯月面 处的钢水死区． （2） 与四分径向水口相比‚新型四分切向水口 及其产生的水平旋流可以明显减弱钢水对初生坯壳 的冲击‚有利于结晶器内钢水坯壳的均匀生长‚也有 助于均匀结晶器区域钢水温度‚促进钢水过热耗散． ·1136·