第9期 邓小旋等：凝固坯壳对高拉速板还连铸结晶器液面特征的影响 ·1253· 时，有坯壳的瞬时液面波动略大于无坯壳的情形. 参考文献 相应的快速傅里叶变换分析表明：在有坯壳的条件 下存在着频率为2Hz(周期为0.5s)的周期性液面 [1]Wada T,Suzuki H,Mori T.High speed casting of 3 meters/mi- 波动；而无坯壳时波动振幅较分散且没有明显的峰 nute on the NKK Fukuyama Works'No.5 slab caster.fron Steel- 值.由图11(c)可知，高拉速条件下，瞬时液面波动 maker,1987,14:31 [2]Suzuki M,Suzuki M,Nakada M.Perspectives of research on 整体上比低拉速时有较大的增加，且有坯壳时的结 high-speed conventional slab continuous casting of carbon steels. 晶器液面的瞬时波动依然大于无坯壳时的情形，这 1SJ1n4,2001,41(7):670 也与图5(b)的结论吻合.相应的快速傅里叶变换 [3]Shirayama A,Kubota J,Mori T,et al.Technique for high speed 分析表明：有坯壳时液面波动的功率主要集中在 casting of No5 CCM at Fukuyama Works.Nippon Kokan Tech Rep 1.3~3.5Hz;而无坯壳时液面波动的功率主要集中 O0 verseas,1988(52):1 在频率是2和4Hz上，且振幅比有坯壳时要小.文 [4]Bao Y P,Zhu J Q,Jiang W,et al.Water modeling research on slag-entrapment in the mould of thin slab continuous caster.J Univ 献[6]报道，液面波动可以分为低频率与高频率的 Sci Technol Beijing,1999,21(6):530 周期性波动，低频率的波动来自于非对称流[，而 (包燕平，朱建强，蒋伟，等.薄板坯结晶器内卷渣现象的研 高频率的液面波动来自于结晶器内钢液本身的湍流 究.北京科技大学学报，1999,21(6)：530) 性质).由前文讨论可知：考虑坯壳之后结晶器液 [5]Deng XX,Wang QQ,Qian L,et al.Water model optimization 面的高频率液面波动的振幅大于无坯壳的情形，所 of three-port submerged entry nozzle feeding a funnel-shaped thin slab mold.Iron Steel,2012,47(7):26 以有坯壳的结晶器内上回流的湍流程度有所增大， (邓小旋，王强强，钱龙，等.适合漏斗型薄板坯连铸结晶器 进而导致了液面波动的增大， 的三孔水口的水模型优化.钢铁，2012,47(7)：26) [6]Zhang L F,Yang S,Cai K,et al.Investigation of fluid flow and 3结论 steel cleanliness in the continuous casting strand.Metall Mater (1)在当前工艺参数下，考虑与不考虑凝固坯 Trans B,2007,38(1):63 [7]Thomas B,Mika L,Najjar F.Simulation of fluid flow inside a 壳条件下结晶器内的流场均为“双辊流”，且不考虑 continuous slab-casting machine.Metall Trans B,1990,21(2): 凝固坯壳下结晶器内的流场的对称性优于考虑坯壳 387 的情形 [8] Wilson F G,Heesom M J,Nicholson A,et al.Effect of fluid flow (2)对比了有无凝固壳条件下结晶器的平均波 characteristics on nozzle blockage in aluminium-killed steels./ron- 高.在拉速为1.8mmin'时，有坯壳条件下的最大 making Steelmaking,1987,14(6):296 平均波高为4.2mm,比没有坯壳下的波高(3.7mm) [9]Najjar F,Thomas B,Hershey D.Numerical study of steady turbu- lent flow through bifurcated nozzles in continuous casting.Metall 增大了l3%;高拉速条件下(2.4mmin1),有坯壳 Mater Trans B,1995,26(4):749 的最大平均波高为5.9mm,比没有坯壳下的波高 [10]Deng X X,Xiong X,Wang X H,et al.Effect of nozzle bottom (4.5mm)增大了31%. shapes on level fluctuation and meniscus velocity in high-speed (3)对比了有无凝固壳条件下结晶器的自由 continuous casting molds.J Univ Sci Technol Beijing,2014.36 液面形状.在拉速为l.8m·min'时，无坯壳和有 (4):515 (邓小旋，熊霄，王新华，等.水口底部形状对高拉速板坯连 坯壳条件下的波动幅度分别为2.2和5.1mm;而 铸结晶器液面特征的影响.北京科技大学学报，2014,36 在高拉速下，对应的值分别为7.1和10.8mm.可 (4):515) 见考虑凝固坯壳之后的液面变形程度更大，更易 [11]Zhang L,Thomas B G.State of the art in evaluation and control 发生卷渣 of steel cleanliness.ISIJ Int,2003,43(3):271 (4)对比了有无凝固壳条件下结晶器的表面流 [12]Jin X,Chen D,Xie X,et al.Investigation on water model for 速.在拉速为1.8和2.4m·min时，考虑坯壳条件 fluid flow in slab continuous casting mold with consideration of solidified process.Steel Res Int,2013,84(1):31 下表面流速最大值分别比无坯壳时的流速大 [13]Jin X,Chen D F,Zhang D J,et al.Water model study on fluid 26.5%和35%. flow in slab continuous casting mould with solidified shell.Iron (5)凝固坯壳对结晶器内流场的机理分析表 making Steelmaking,2011,38(2):155 明：考虑坯壳之后结晶器液面的高频率液面波动的 [14]Jin X.Study on Fluid Flow Behavior of Molten Steel and Simula- tion Method in Slab Continuous Casting Mold Dissertation ] 幅值（能量）大于无坯壳的情形，所以考虑坯壳之后 Chongqing:Chongqing University,2011:26 结晶器内上回流的湍流程度有所增大，进而使液面 (新星.板坯连铸结晶器内钢液流动行为与模拟方法研究 波动和表面流速增大， [学位论文].重庆：重庆大学，2011：26)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 时 有坯壳 的 瞬 时 液 面 波 动 略 大 于 无坯 壳 的 情形 参 考 文 献 相应 的快速傅里 叶 变换分析表 明 ： 在有坯壳 的 条件 下存在着频率为 周期 为 的周 期性液面 ， 波动 ； 而无坯壳时波 动 振 幅较分散且没 有 明 显 的 峰 值 由 图 可知 ， 高拉速条件下 ， 瞬时液面波动 ’ 山匕 ， 一 山 — 整体上 比低拉速时 有 较 大 的 增 加 且有 坯壳 时 的 结 ‘ 晶器液面 的 瞬时波动依然 大 于无坯壳 时 的 情形 这 即似 ， ： 也与 图 的 结论吻 合 相 应 的 快速傅里 叶变换 ， 分析表 明 有 还 壳 时 液 面 波 动 的 功 率 主 要 集 中 在 而无还壳时液面波动 的 功 率主要集 中 ―⑽ ， 在频率是 和 上 且振幅 比 有坯壳 时要小 文 献 报道 ， 液 面 波 动 可 以 分 为 低频率与 高 频率 的 丨 ， 周期性波动 低 频率 的 波 动 来 自 于非 对称流 而 （ 包燕平 ， 朱建强 ， 蒋伟 ， 等 薄板 还结 晶 器 内 卷渲 现 象 的 研 高频率 的 液面波动来 自 于结 晶 器 内 钢液本身 的湍流 究 北京科技 大学学报 ， ： 性质 ° 由 前文讨论可 知 ： 考虑坯壳 之后结 晶 器液 ’ ’ ” 面 的 高频率液面波 动 的 振 幅 大 于 无坯壳 的 情形 所 — 以 有还壳的 结 晶 器 上 回 流 的 瑞 流程 度有 所增 大 ， （ 邓小旋 ， 王强强 ， 钱龙 ， 等 适 合 漏 斗 型 薄 板 还连 铸 结 晶 器 进而导致 了 液面波动 的增 大 的三孔水 口 的 水模型 优化 钢铁 ， ： 在 当前工艺 参数下 考虑 与 不 考虑 凝固 坯 ’ 一 壳条件下结晶 器 内 的流场 均 为 “ 双辊流 ” ， 且不考虑 。。 ， ： 凝 固 坯壳下结 晶器 内 的 流场 的对称性优于考虑坯壳 的情形 ， 对 比 了 有无凝 固 壳条件下结 晶器的平均波 高 在拉速为 时 ， 有坯壳条件下 的 最大 ’ ： 平均波高 为 比没有坯壳下的 波高 議） ； 增 大 了 ； 高拉速条件下 （ ， 有还冗 胸 ： 的 最 大平 均 波 高 为 比 没 有 坯壳 下 的 波 高 ， ， 增大 了 对 比 了 有无凝 固 壳 条 件下 结 晶 器 的 自 由 ， ’ 液面形状 在 拉 速 为 时 ， 无坯壳 和 有 肺 工 紅化 绝 … 广 却■ 技 一 “ ， ， 一 一 邓小旋 ， 熊霄 ， 王 新华 ， 等 水 口 底 部形 状对髙拉速板还连 还冗条件下 的 波 动 幅 度 分别 为 和 而 铸结晶 器液 面 特 征 的 影 响 北 京 科 技 大 学 学 报 ， ， 在高拉速下 ， 对应 的 值分别 为 和 可 （ 见考虑凝 固 趣 壳 之 后 的 液 面 变 形 程 度 更 大 ， 更 易 胃 ： 对 比 了 有无凝 固 壳条件下结 晶器 的表面流 ’ ’ ‘ 速 在拉速为 和 — 时 考虑还壳条件 — 下 表 面 流 速 最 大 值 分 别 比 无 坯 壳 时 的 流 速 大 ， ’ 和 凝 固 坯 壳 对结 晶 器 内 流 场 的 机 理分 析 表 — ： 明 ： 考虑坯壳之后结 晶 器液 面 的 高频率液 面波动 的 ° 士 、 》 上 》 一 士 丄 — 幅值 能量 大于无坯壳 的情形 所 以 考虑坯壳之后 ： 结 晶 器 内 上 回 流 的 湍 流 程度 有所增 大 ， 进 而使液 面 （ 靳星 板 述 连 祷 结 晶 器 内 钢 液 流 动 行 为 与 模 拟 方 法 研 究 波动和表面流； 速增大 学位论文 重庆 ： 重庆 大学