第2期 刘国林等：宽板坯连铸结晶器内液面波动的数值摸拟 ·233。 Stcel superficial velocity Steel superficial velocity (Vector 1) (Vector 1) 1.419×10 (a) ■1.812×10 (b) 1.064×10 1359×10 7.095×101 9.061×10 3.547×10' 4.530×10 0 0 (ms) (m) Steel superficial velocity Stcel superficial velocity (Vector 1) ector I） ■2193×10 (e) ■2.550×10 1.645×10 1.912×10 1.097×10 1273×10 5.43×10 6374×10 0 (m.s) (m+) 图7不同宽度下结晶器内流场形态及自由表面形状.()1800mm:(b)2300mm:(d2800mm(d)3250mm Fig 7 Flow field foms and fre surface shapes in the mold at different shb widhs (a)1800mm:(b)2300mm:(c)2800mm;(d)3250mm 5.33mm,而当宽度增至3250mm时平均波高为 器宽度的增加，结晶器保护渣一钢液界面波动显著 7.08mm,这与水模型实验结论一致.这是因为：在 增加，易于卷渣，这与水模型实验结果吻合甚好， 其他工艺参数相同的条件下，宽度大的结晶器相应 参考文献 的钢水流量也大，导致了水口射流的速度较大，流股 撞击结晶器窄面后向上回流的速度也较大，增大了 [I Zhang I M.The Simulation Study of Transmission Proces in Continuous Casting Mould Dissertation.Sheny ang:Northeast- 上回流对液面的冲击，从而使结晶器内液面波动增 ern University,1996 大 (张炯明.连铸结品器传输过程的模拟研究！学位论文·沈 阳：东北大学，1996 Lei F.He JC.Li B K.Numerical analysis of fluid flow inside a mol of continuous slabr casting machine.J Northeast Univ Nat Sd,1995,16(4):409 (雷方，赫冀成。李宝宽。板坯连铸机结品器内钢液流动的数 6 值分析.东北大学学报：自然科学版，1995,16(4)：409) 拉速：1.2mmin 水口倾角：-15° 3 Zhu M Y.Liu JQ,XiaoZ Q.Simulation of molten steel flow in 浸人深度：120mm slab continuous casting mould.Iro Steel,1996.31(8):23 (朱苗勇，刘家奇，肖泽强。板坯连铸结晶器内钢液流动过程 300 1800 23002800 3300 3800 的模拟仿真.钢铁，1996.31(8)：23) 宽度mm [4 Zhu M Y.XiaoZ Q.Mathematical modelling of three-dimension- al flow in continuous casting tundishes.J Northeast Univ Nat 图8宽度对液面波动的影响 Sd.1995.16(4):352 Fig.8 Effect of slab width on level fluctuation (朱苗勇，肖泽强。连铸中间包内三维流动的数学模拟.东北 大学学报：自然科学版1995,16(4：352) 3结论 [5 Wen G H.LiG,Liu X M.Digital simulation of the tri-dimen- sional fow field and temperature field of thin slab continuous cast- (1)采用VOF法追踪流体自由表面运动，可以 ing mold Steelmaking.1997.13(4):25 较为准确地模拟出保护渣一钢液自由表面的形状和 (文光华，李刚，刘小梅.薄板坯连铸结品器三维流场和温度 运动规律.通过ANSYS CFX1O0模拟计算得到的 场的数值模拟.炼钢，1997,13(4)：25) [6 Zhang Y.Liu J H.He Y D.Effects of nozzle angles on fluid flow 自由表面的形状与水模型实验中观察到的空气一水 in slab CC mould.Continuous Cast,2001(4):3 界面的形状极为相似. (张胤，刘建辉，贺友多.水口倾角对连铸机结晶器内流动过 (2)随着拉速的提高、水口倾角的减小或结晶 程的影响.连铸，2001(4)：3) (下转第255页)图 7 不同宽度下结晶器内流场形态及自由表面形状.( a) 1 800 mm ;( b) 2 300 mm ;( c) 2 800 mm ;(d) 3 250 mm Fig.7 Flow field forms and free surface shapes in the mold at different slab w idths:( a) 1 800 mm ;( b) 2 300 mm ;( c) 2 800 mm ;( d) 3 250 mm 5.33 mm, 而当宽度增至 3 250 mm 时平均波高为 7.08 mm, 这与水模型实验结论一致 .这是因为 :在 其他工艺参数相同的条件下, 宽度大的结晶器相应 的钢水流量也大, 导致了水口射流的速度较大, 流股 撞击结晶器窄面后向上回流的速度也较大, 增大了 上回流对液面的冲击, 从而使结晶器内液面波动增 大. 图 8 宽度对液面波动的影响 Fig.8 Eff ect of slab width on level fluctuation 3 结论 ( 1) 采用 VOF 法追踪流体自由表面运动, 可以 较为准确地模拟出保护渣-钢液自由表面的形状和 运动规律 .通过ANSYS CFX10.0 模拟计算得到的 自由表面的形状与水模型实验中观察到的空气-水 界面的形状极为相似 . (2) 随着拉速的提高、水口倾角的减小或结晶 器宽度的增加, 结晶器保护渣-钢液界面波动显著 增加, 易于卷渣, 这与水模型实验结果吻合甚好 . 参 考 文 献 [ 1] Zhang J M .The S imu lation S tudy of Transmission Process in Continuous Casting Mould [ Dissertation] .Shenyang :Northeast￾ern Uni versit y, 1996 ( 张炯明.连铸结晶器传输过程的模拟研究[ 学位论文] .沈 阳:东北大学, 1996) [ 2] Lei F, He J C, Li B K.Numerical analysis of fluid flow inside a mold of continuous slab-casting machine.J Northeast Univ Nat S ci, 1995, 16( 4) :409 ( 雷方, 赫冀成, 李宝宽.板坯连铸机结晶器内钢液流动的数 值分析.东北大学学报:自然科学版, 1995, 16( 4) :409) [ 3] Zhu M Y, Liu J Q, Xiao Z Q.Simulation of molten steel flow in slab continuous casting mould.Iron S teel, 1996, 31( 8) :23 ( 朱苗勇, 刘家奇, 肖泽强.板坯连铸结晶器内钢液流动过程 的模拟仿真.钢铁, 1996, 31( 8) :23) [ 4] Zhu M Y, Xiao Z Q .Mathematical modelling of three-dimension￾al flow in continuous casting tundishes.J Northeast Un iv Nat S ci, 1995, 16( 4) :352 ( 朱苗勇, 肖泽强.连铸中间包内三维流动的数学模拟.东北 大学学报:自然科学版, 1995, 16( 4) :352) [ 5] Wen G H, Li G, Liu X M .Digital simulation of the tri-dimen￾sional flow field and temperatu re field of thin slab continuous cast￾ing mold.St eelmaking , 1997, 13( 4) :25 ( 文光华, 李刚, 刘小梅.薄板坯连铸结晶器三维流场和温度 场的数值模拟.炼钢, 1997, 13( 4) :25) [ 6] Zhang Y, Liu J H, He Y D.Effects of nozzle angles on fluid flow in slab CC mould.Continuous Cast, 2001( 4) :3 ( 张胤, 刘建辉, 贺友多.水口倾角对连铸机结晶器内流动过 程的影响.连铸, 2001( 4) :3) ( 下转第 255 页) 第 2 期 刘国林等:宽板坯连铸结晶器内液面波动的数值模拟 · 233 ·