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,780 北京科技大学学报 第31卷 2.2.3渣道长度的影响 晶器正弦振动参数fm=2h,s=8mm的条件下，研 取h:=1mm,hr=0.05mm,研究4在5~ 究v,在1.8~3.0mmin范围变化对渣道压力的 l5mm范围内变化对保护渣道压力的影响，计算结 影响；当v,=1.2mmin时，改变结晶器振频和振 果如图7所示 幅，研究振动参数对保护渣道压力的影响 10 2.3.1拉坯速度的影响 图8是拉坯速度变化对保护渣道最大正负压力 的影响.从图可知，当结晶器振动参数不变时，拉速 4-5mm 增加，保护渣道内正滑脱期的最大负压明显增加，而 ◆l=10mm 20 4=15mm 负滑脱期的最大正压则明显减少，可以预测：当拉 t0.25s 230 o--5 mm 速增加到等于或高于结晶器的最大下振速度时，结 -o-=10mm o-4-15mm 晶器振动无负滑脱期，保护渣道的正压力将消失；在 0 0.0030.0060.0090.0120.015 结晶器处于最大上振速度时，保护渣道内具有很高 x/m 的负压，这不利于强制脱模，容易造成粘漏钢事故， 图7保护渣道长度变化对渣道压力的影响 因此拉坯速度增加，应当增加结晶器的振动速度，增 Fig.7 Effect of flux channel length on the pressure 加结晶器振动行程或提高振动频率，都可提高结晶 由图7可知，保护渣道长度增加，保护渣道内正 器振动的速度；但从工艺角度分析，采用提高结晶器 滑脱期负压和负滑脱期正压都增加，特别是正滑脱 振动频率比增大振动行程的效果更好，所以对于高 期负压沿结晶器高度方向的最大值几乎成倍增加， 拉速连铸机，结晶器宜采用高频小振幅振动， 因此保护渣道长度增加，会使保护渣道内正负压差 10 急剧增加，不利于结晶器内金属弯月面稳定，造成初 始凝固区域的变形波动，将影响俦坯表面质量 -54 从以上研究可知，欲控制保护渣道内最大正负 00oo0e 卡0室 -10 -,-3.0m/min 压差，减小压力波动，可采取适当拓宽渣道入口宽度 ◆-，2.4m/min +就=1.8m/min 和出口宽度并缩短渣道长度的措施。为控制铸坯表 -20 1-025s -25 o-v,3.0 m/min 面振痕，正在研究软接触电磁连铸技术[门，该技术 -30 -◇就-2.4m/min o-就，-l.8m/min 改善铸坯表面质量的可能机理之一是利用电磁力拓 -35 0.0020.0040.0060.0080.010 宽保护渣道，正负压力同时减小，即减少渣道压力波 x/m 动对弯月面波动和初始凝固坯壳的影响[8]，但针对 图8拉坯速度变化对渣道压力的影响 电磁力对保护渣道作用的观点并不完全一致·李廷 Fig.8 Effect of withdrawal velocity on the pressure 举等认为，电磁力压缩弯月面，拓宽了渣道入口， 并通过实验观测到施加磁场后，结晶器振动导致的 2.3.2结晶器振动速度的影响 弯月面波动明显减弱.雷作胜等10认为，施加磁场 图9是结晶器振动速度变化对保护渣道最大正 拓宽了保护渣道出口宽度，渣流量增加，润滑效果改 负压力的影响，从图可知，在拉坯速度不变的情况 善，从而提高铸坯表面质量，从本文可知，保护渣道 下，结晶器振动频率或行程增加，保护渣道内正滑脱 入口宽度和出口宽度增加对减弱保护渣道压力波动 期的最大负压和负滑脱期的最大正压都明显增加， 都有明显效果，且渣道出口宽度增加的效果更明显， 从而可推知：结晶器振动速度是与一定的拉坯速度 因此，软接触电磁连铸高频磁场应集中施加在弯月 相匹配的，合适的振动速度将有利于提高结晶器内 面根部区域，主要拓宽保护渣道出口，另外，施加磁 弯月面的稳定性；同时，负滑脱期的正压保证脱模， 场不可避免地会拓宽整个保护渣道，从而导致保护 正滑脱期的负压有利于保护渣的流入· 渣道长度增加，该因素反而会使保护渣道内正负压 2.4保护渣黏度的影响 力同时增大；所以高频磁场应集中在较短的区域，以 图10是保护渣黏度在0.5~5Pas变化对渣道 减弱施加磁场对渣道长度的影响 最大正负压力的影响，研究表明，保护渣黏度增加， 2.3连铸工艺参数对渣道压力的影响 渣道内正滑脱期的负压和负滑脱期的正压都增加， 设定h:=1mm,hf=0.05mm,k=10mm,在结 从保护渣道压力变化导致铸坯表面振痕的机理考2∙2∙3 渣道长度的影响 取 hi ＝1mmhf ＝0∙05mm研究 lf 在5～ 15mm范围内变化对保护渣道压力的影响计算结 果如图7所示． 图7 保护渣道长度变化对渣道压力的影响 Fig．7 Effect of flux channel length on the pressure 由图7可知保护渣道长度增加保护渣道内正 滑脱期负压和负滑脱期正压都增加特别是正滑脱 期负压沿结晶器高度方向的最大值几乎成倍增加 因此保护渣道长度增加会使保护渣道内正负压差 急剧增加不利于结晶器内金属弯月面稳定造成初 始凝固区域的变形波动将影响铸坯表面质量． 从以上研究可知欲控制保护渣道内最大正负 压差减小压力波动可采取适当拓宽渣道入口宽度 和出口宽度并缩短渣道长度的措施．为控制铸坯表 面振痕正在研究软接触电磁连铸技术［7］．该技术 改善铸坯表面质量的可能机理之一是利用电磁力拓 宽保护渣道正负压力同时减小即减少渣道压力波 动对弯月面波动和初始凝固坯壳的影响［8］但针对 电磁力对保护渣道作用的观点并不完全一致．李廷 举等［9］认为电磁力压缩弯月面拓宽了渣道入口 并通过实验观测到施加磁场后结晶器振动导致的 弯月面波动明显减弱．雷作胜等［10］认为施加磁场 拓宽了保护渣道出口宽度渣流量增加润滑效果改 善从而提高铸坯表面质量．从本文可知保护渣道 入口宽度和出口宽度增加对减弱保护渣道压力波动 都有明显效果且渣道出口宽度增加的效果更明显． 因此软接触电磁连铸高频磁场应集中施加在弯月 面根部区域主要拓宽保护渣道出口．另外施加磁 场不可避免地会拓宽整个保护渣道从而导致保护 渣道长度增加该因素反而会使保护渣道内正负压 力同时增大；所以高频磁场应集中在较短的区域以 减弱施加磁场对渣道长度的影响． 2∙3 连铸工艺参数对渣道压力的影响 设定 hi＝1mmhf＝0∙05mmlf＝10mm在结 晶器正弦振动参数 f m＝2Hzs＝8mm的条件下研 究vs在1∙8～3∙0m·min —1范围变化对渣道压力的 影响；当 vs＝1∙2m·min —1时改变结晶器振频和振 幅研究振动参数对保护渣道压力的影响． 2∙3∙1 拉坯速度的影响 图8是拉坯速度变化对保护渣道最大正负压力 的影响．从图可知当结晶器振动参数不变时拉速 增加保护渣道内正滑脱期的最大负压明显增加而 负滑脱期的最大正压则明显减少．可以预测：当拉 速增加到等于或高于结晶器的最大下振速度时结 晶器振动无负滑脱期保护渣道的正压力将消失；在 结晶器处于最大上振速度时保护渣道内具有很高 的负压．这不利于强制脱模容易造成粘漏钢事故． 因此拉坯速度增加应当增加结晶器的振动速度增 加结晶器振动行程或提高振动频率都可提高结晶 器振动的速度；但从工艺角度分析采用提高结晶器 振动频率比增大振动行程的效果更好．所以对于高 拉速连铸机结晶器宜采用高频小振幅振动． 图8 拉坯速度变化对渣道压力的影响 Fig．8 Effect of withdrawal velocity on the pressure 2∙3∙2 结晶器振动速度的影响 图9是结晶器振动速度变化对保护渣道最大正 负压力的影响．从图可知在拉坯速度不变的情况 下结晶器振动频率或行程增加保护渣道内正滑脱 期的最大负压和负滑脱期的最大正压都明显增加． 从而可推知：结晶器振动速度是与一定的拉坯速度 相匹配的合适的振动速度将有利于提高结晶器内 弯月面的稳定性；同时负滑脱期的正压保证脱模 正滑脱期的负压有利于保护渣的流入． 2∙4 保护渣黏度的影响 图10是保护渣黏度在0∙5～5Pa·s 变化对渣道 最大正负压力的影响．研究表明保护渣黏度增加 渣道内正滑脱期的负压和负滑脱期的正压都增加． 从保护渣道压力变化导致铸坯表面振痕的机理考 ·780· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷