·216· 北京科技大学学报 2003年第3期 表1物性参数 Table 1 Physical parameters 材料 密度/(kgm) 分子粘性系数/(kgm's)导热系数(WmK)恒压热容/kgK) 钢水 7020 5.5×103 34 680 氩气 0.56 7.42×10-5 0.017 523.38 1.4数值求解 表面上温度很高，自由表面活跃；温度场的不对 采用英国AEA公司提供的CFX4.3商业软 称性有所增加. 件，对上述模型进行了计算.求解在PentiumⅢ 23水口吹氩后结晶器内氩气分布的基本特征 -550计算机上进行，计算时间约为300min,迭代 图3为吹氩时水口与结晶器内钢液含气率的 1.6×10次以后，计算达到收敛，质量残差为10 分布情况.可见，水口内钢液含气率的分布情况 为：水口内钢液含气率较高，在4.4%以上；水口 2计算结果与讨论 出口上半部分钢液的含气率最高，最大值达 13.27%;水口底部的“凹”形区内，含气率几乎为 21水口吹氩后结晶器内钢液流场的基本特征 图1(a,b)分别为不吹氩和吹氩时结晶器内 0.结晶器内钢液含气率的分布情况为：氩气主要 集中在水口出口上半部分，上表面靠近水口壁面 钢液的流场.可见，吹氩前后结晶器内钢液的流 附近，水口底部外壁，上下回流区的涡心处；结晶 动相似，基本特征为：(1)钢液从水口流出后，形 器下方钢液的含气率很低，在10数量级. 成一股很强的射流，撞击到结晶器窄面后，分成 向上和向下两股钢流.(2)向上的流股在自由表面 附近形成两个较强回流，向下的流股也形成与上 部回流方向相反、范围更大的两个回流，其强度 在向下延伸过程中逐渐减弱.但是，吹氩后结晶 器内钢液的上回流强度增强，下回流强度明显减 噻 弱，下回流的涡心明显上移，下回流区减小.主要 原因是氩气在吹入结晶器后对钢液有提升作用， 致使钢液向下的速度减小，向上的速度增加. yu=1.3236 Ven=1.3376 (a)不吹氩(b)水口入口处含气率为4% 图2不吹氩与吹氮时结晶器内钢液的温度场图 Fig.2 Simulated temperature fields without and with argon injection 662是 (a)不吹氩 b)水口入口处含气率为4% 图1不吹氩与吹氩时结晶器内钢液的流场图 774720 Fig.1 Simulated velocity fields without and with argon in- jection 22水口吹盒后结晶器内钢液温度场的基本特征 图2(a,b)分别为不吹氩四和吹氩时结晶器内 钢液的温度场.可见，与不吹氩时相比，吹氩后结 图3吹氩时漫入式水口与结晶器内含气率的分布图 晶器内钢液的温度场发生了较大的变化：钢液的 Fig.3 Gas distribution in the submerged entry nozzle and 温度普遍增高，温度梯度小，分布趋于均匀；自由 mold when argon injection一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 物 性 参 数 材料 钢 水 氢气 密度 伙 · 一 分子 粘性 系 数 · 一 ’ 一 ’ 导 热 系数 · 一 ’ 一 ‘ 恒 压热 容 · 一 ’ 一 ， 一， 数 值 求解 采 用 英 国 公 司提供 的 商业 软 件 ， 对 上 述模 型进 行 了计算 求解 在 一 计算机上 进行 ， 计算 时 间约 为 ， 迭 代 、 次 以后 ， 计算达 到 收敛 ， 质 量 残 差 为 一 计 算结 果 与 讨论 水 口 吹 盔后 结 晶器 内钢 液流 场 的基 本 特 征 图 分别 为不 吹氢 ‘，” 和 吹 氢 时结 晶器 内 钢液 的 流场 可 见 ， 吹 氢 前后 结 晶器 内钢 液 的 流 动相 似 ， 基本 特征 为 钢液从水 口 流 出后 ， 形 成 一 股很强 的射 流 ， 撞击 到 结 晶器 窄 面后 ， 分 成 向上 和 向下 两股钢 流 向上 的流股在 自由表 面 附近形成两 个较强 回 流 ， 向下 的 流股也形成 与上 部 回 流 方 向相 反 、 范 围更 大 的两 个 回流 ， 其 强 度 在 向下 延 伸过程 中逐渐减 弱 但是 ， 吹氢 后 结 晶 器 内钢 液 的上 回流 强 度增 强 ， 下 回流 强 度 明显 减 弱 ，下 回流 的涡 心 明显 上 移 ， 下 回流 区减 小 主要 原 因是 氢气 在 吹人 结 晶器后 对钢 液 有 提 升作用 ， 致使钢 液 向下 的速度 减 小 ， 向上 的速度 增 加 表 面 上 温 度很 高 ， 自由表 面 活跃 温 度 场 的不 对 称性 有 所增 加 水 口 吹 氛后 结 晶器 内氨 气 分 布 的基 本特 征 图 为吹氢 时水 口 与结 晶器 内钢液含气率的 分 布情 况 可 见 ， 水 口 内钢 液 含气率 的分 布情况 为 水 口 内钢 液 含气 率 较 高 ， 在 以 上 水 口 出 口 上 半 部 分 钢 液 的 含 气 率 最 高 ， 最 大 值 达 水 口 底 部 的 “ 凹 ” 形 区 内 ， 含气 率几 乎 为 结 晶器 内钢 液含 气率 的分布情况 为 氢气主要 集 中在 水 口 出 口 上 半 部 分 ，上 表 面靠近 水 口 壁 面 附近 ， 水 口 底 部 外壁 ， 上 下 回流 区 的涡 心 处 结 晶 器下 方 钢 液 的含 气率很 低 ， 在 一 数量 级 卜卜 泪刀力 潜吸肠脚缓 脚朋加用蒯 蓄 象蓄备誉哥蜜誉聋考鑫象参象吞戴苏爹潇蓄 澡健落滋罐通准通灌健落姜蓄略 噜滚展傲蓉赘探灌壤灌落噶礴鹰凄着蘑 孰 、、 、 乐 一介 少 价 、 阵 ‘ 厂 一 雄摧黔 “ 丫愧衡 一 不 吹 氢 水 口 人 口 处 含气率为 图 不 吹 鼠 与吹 盗 时 结 晶 器 内钢液 的温 度 场 图 一门 了 〔 曰 临 盯 之 曰 亡 ， 了 巴 鬓麒一攫 创 … 」勺 图 矽交矛 甲甲，岁女，冷亨亏个兮七令丫‘亏卜告今杏，老俐今卜，护， 犷 、，宁心‘才 、资平，‘ ‘石咨，孕念， 勺俄斤啥李，牛才心不于今今奋甲十卜令‘ ‘飞 ，冲︺，平侮琳喻丫凌哈甲叹去壬毒，小守争争之奋少启七今心几 母瑞﹂卜 不 吹氢 水 口 人 口 处含气率 为 图 不 吹 盘 与吹 盘 时结 晶器 内钢 液的流 场 图 啥 · 。 水 口 吹 盆后 结 晶器 内钢 液温度 场 的基本特 征 图 ， 分别 为不 吹 氢 ‘川 和 吹 氢 时结 晶器 内 钢液 的温度 场 可 见 ， 与不 吹氢 时相 比 ， 吹氢 后 结 晶器 内钢液 的温度场发生 了 较 大 的变 化 钢液 的 温度普遍 增 高 ， 温度 梯度小 ， 分布趋 于均匀 自由 吹 益 时浸 入 式 水 口 与 结 晶 器 内含气 率 的分 布 图 卜