532 北京科技大学学报 1999年第6期 由表2知：随着拉速的增加，保护渣层液面 情况. 越来越容易被冲开，出现裸露.这是因为随着拉 随着浸入深度的增加，液面波动值明显呈下 速的增加，液面波动越来越剧烈，上、下回流都得 降趋势、这是因为浸入深度增加后，上回流的发 到了较大发展，强度也相应增加.上回流的发展， 展空间变大，强度必然会减弱.通过比较图5有 导致在靠近弯月面处形成驻波，对保护渣层有一 渣和无渣2条趋势线，可看到加入保护渣之后， 个剪切力的作用，使保护渣向中心聚集，经过一 液面波动将会减弱，这是因为保护渣层增加的厚 定时间后，两边的保护渣面被冲开，致使钢液裸 度相当于液面升高，也相当于浸入深度增加，必 露 然会导致波动程度减弱.当浸入深度超过315mm 另外，随着拉速的增加，液面钢液流速相应 之后，可以看到有渣和无渣的区别已不大.这是 增大，回流强度增加，旋涡强度变大，逐步形成驻 因为浸入深度较大时，液面已经变得较为平稳. 波且驻波的波幅也增大，使卷渣量和卷入深度都 0.50r 逐渐增加，即产生剪切卷渣.一般来说，当拉速较 ·有渣 小时，主要是由于回流引起的旋涡状卷渣；当拉 0.40 一无渣 速增加到6m/min或高于该值时，保护渣会向中 心聚集，在距中心约35cm处形成一个厚渣层，它 0.30 受到上回流的剪切作用，以切向的方式进入流场 中，被卷入钢液的保护渣，随拉速的增大，也越不 0.20 易于上浮，其卷入深度增大 175 210 245 280 315 1/mm (2)水口浸入深度对卷渣的影响.本实验中 图5浸入深度(0对液面波高)的影响 浸入深度变化范围为175~315mm,间隔为35 mm.图5示出了液面波动随浸入深度增加的变化 浸入深度对液面的裸露和卷渣也有影响，如 表3. 表3漫入深度对卷渣的影响 //mm 保护渣分布情况 卷渣量 卷入位置及方式 卷入深度/cm和卷入量 315 保护渣分布均匀，液面平静，几乎不被冲开 较少A、B点以旋涡状卷入 35大部分，115少量 保护渣几乎不被冲开，其中固态渣分布均匀， 280 较少 A、B点以旋涡状卷入 35大部分，115少量 而液态渣中心多，两边少 B点以旋祸状卷入，有时 245 结晶器宽边两侧的渣面被冲开，出现裸露 中 45大部分，115少量 也会在A点发生卷渣 渣面较容易被冲开，出现裸露，结晶器宽边距 C点剪切卷渣，有时也 210 中 35大部分，115少量 中心35cm处的渣层最厚 会在A点发生卷渣 渣面容易被冲开，出现裸露，结晶器宽边距中 C点剪切卷渣，有时也会 175 多 心20cm处的渣层最厚 在A点发生卷渣 45大部分，115少量 由表3可看出：1)随着浸入深度的减小，模拟 减小到175mm时，由于在B点的切向卷渣，导致 的保护渣层越来越不稳定，尤其是当浸入深度小 卷渣量较大，在实际生产中应该尽量加以避免. 于210mm后，渣层很容易被冲开.这是因为浸入 水口的浸入深度，在实际浇注过程中可以选 深度减小后，水口出口距液面的距离减小，导致 择245mm左右较为合适. 上回流强度增加，形成一个切向力，使得保护渣 (3)水口类型对卷渣的影响.在本实验中，进 逐渐向中心堆积，只有经过较长的时间后，渣液 行了传统的双侧孔型、倒V型（也叫牛鼻子型）、T 将会被冲开.从数据可知浸入深度为210mm时， 型水口对卷渣影响的实验，实验结果如图6所示. 容易在宽边距中心35cm处出现厚渣层：当浸入 由图6可知：从降低液面波动的角度来看，双 深度为175mm时，容易在宽边距中心20cm处出 侧孔水口更适合保护渣下的浇铸.这是因为T型 现厚渣层.而厚渣层的出现，直接导致了厚渣层 水口与倒V型水口的冲击深度远远大于双侧孔 的底部易以切向的方式卷渣，并随着浸入深度的 水口，而液面波动在有渣时也大于双侧孔水口， 减小，厚渣层越靠近结晶器中心.2)随着浸入深 并且这2种水口的液面波动值在有渣和无渣时 度的减小，卷渣量逐渐增加，尤其是当浸入深度 变化不大.. 5 32 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1999 年 第 6 期 由表 2 知 : 随着拉速的增加 , 保护渣层液面 越来越容易被冲开 , 出现裸露 . 这是 因为随着拉 速的增 加 , 液面 波动越来越剧烈 , 上 、 下 回流都得 到 了较大发展 , 强度也相 应增加 . 上回流 的发展 , 导致在靠近弯 月面处形 成驻波 , 对保护渣层有一 个剪切 力 的作用 , 使保护渣向中心 聚集 , 经过一 定 时间 后 , 两边的保护渣面被冲开 , 致使钢液裸 露 . 另外 , 随着拉速 的增加 , 液面钢 液流速相应 增 大 , 回流强度增加 , 旋涡 强度变大 , 逐步形成驻 波且驻波的波幅也增大 , 使卷渣量和 卷入深度都 逐渐增加 , 即产生剪切卷渣 . 一 般来说 , 当拉速较 小时 , 主 要是 由于 回流引起 的旋涡 状卷渣 ; 当拉 速增加到 6 m /m in 或高于该值时 , 保护渣会 向中 心聚 集 , 在距 中心约 3 5 c m 处形成一个厚渣层 , 它 受到上回流 的剪切作用 , 以切 向的方式进入流场 中 , 被卷入钢 液的保护渣 , 随拉速 的增大 , 也越不 易于上 浮 , 其卷 入深度增大 . (2 ) 水 日 浸入深 度对卷渣 的影响 . 本实验中 浸 入深度变化范 围为 1 75 一 3巧 m m , 间隔 为 35 m m . 图 5 示 出了液面波动随浸入深度增加 的变化 情况 . 随着浸入深度的增加 , 液面波动值明显呈下 降趋势 . 这是因为浸入深度增加后 , 上回流的发 展空 间变大 , 强度必然会减弱 . 通过比较图 5 有 渣和 无渣 2 条趋势线 , 可看到加入保护渣之后 , 液面波动将会减弱 , 这是因为保护渣层增加的厚 度相当于 液面升高 , 也相当于浸入深度增加 , 必 然会导致波动程度减弱 . 当浸入深度超过 3 15 幻n r n 之后 , 可以看到有渣和无渣的区别己不大 . 这是 因为浸入深度较大时 , 液面已经变得较为平稳 . 0 . 5 0 「 、 、 0 . 4 0幸 一全一 _ — 有渣 一 一 无渣 日 O、 、 魂 、 、 0 . 30 . 奋 一今 0 . 20 1 L 7 e 5 e e e 一` 2 山 10 - - 一 - ` 一 - 2 ` 4 5 2二80 3 15 了加m 图 5 漫入深度仍对液面波高(h) 的影晌 浸入深度对液面的裸露和卷渣也有影响 , 如 表 3 表 3 浸入深度对卷渣的影响 Zm/ m 保护渣分布情况 卷渣量 卷入位置及方式 卷入深度/cm 和卷入量 2 1 0 17 5 保护渣分布均匀 , 液面平静 , 几乎不被冲开 保护渣几 乎不被冲 开 , 其中固态渣 分布均匀 , 而液态渣中心多 , 两边少 结晶器宽边两侧的渣面被冲开 , 出现裸露 渣 面较 容易被冲开 , 出现裸 露 , 结晶器宽边距 中心 35 c m 处的渣层最厚 渣 面容 易被冲开 , 出现裸 露 , 结晶器宽边距中 心 2 0 c m 处的渣层最厚 较少 A 、 B 点以旋涡状卷入 较少 A 、 B 点 以旋 涡状卷入 B 点以旋涡状卷入 , 有时 也会在 A 点发生卷渣 C 点剪切卷渣 , 有时也 会在 A 点发生卷渣 C 点剪切卷渣 ,有 时也会 在 A 点发生卷渣 35 大部分 , 115 少盘 3 5 大部分 , 115 少量 4 5 大部分 , 115 少量 35 大部分 , 115 少t 4 5 大部分 , 115 少t 由表 3 可看 出 : 1) 随着浸入深度 的减 小 , 模拟 的保护渣层越来越不稳定 , 尤其是当浸入深度小 于 2 10 m m 后 , 渣层很容易被冲开 . 这是因 为浸入 深 度减小后 , 水 口 出 口 距液面的距离减小 , 导致 上 回流强度增加 , 形成一个切 向力 , 使得保护渣 逐渐 向中心堆积 , 只有经过较长 的时 间后 , 渣液 将会被冲开 . 从数据可知浸入深度为 2 10 m m 时 , 容易在宽边距 中心 3 5 c m 处出现厚渣层 ; 当浸入 深度为 175 m m 时 , 容易在宽边距 中心 20 c m 处 出 现厚渣层 . 而厚渣层 的出现 , 直接导致 了厚渣层 的底部 易 以切 向的方式卷渣 , 并随着浸入深度 的 减小 , 厚渣层越靠近结晶器中心 . 2) 随着浸入深 度的减小 , 卷渣量逐渐增加 , 尤其是 当浸入深度 减小到 1 75 m m 时 , 由于在 B 点的切向卷渣 , 导致 卷渣量较大 , 在实际生产中应该尽量加以避免 . 水 口 的浸入深度 , 在实际浇注过程中可以选 择 2 45 m m 左右 较为合适 . (3 ) 水 口 类型对卷渣 的影响 . 在本实验中 , 进 行了传统的双侧孔型 、 倒 V 型 ( 也叫牛鼻子型) 、 T 型水 口 对卷渣影响的实验 , 实验结果如 图 6 所示 . 由图 6 可知 : 从降低液面波动的角度来看 , 双 侧孔水 口 更适合保护渣下 的浇铸 . 这是因为 T 型 水 口 与倒 V 型水 口 的冲击深度远远大于双侧孔 水 口 , 而液面波动在有渣时也大于 双侧孔水 口 , 并且这 2 种水 口 的液面波动值在有渣和 无渣时 变化不 大