第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
板坏连铸非对称操作工艺对结晶器液面涡流的影响
王治国，张小伟，王寅，王敏，邓康，任忠鸣(上海大学材料学院，上海现代冶金与材料制备重点实验室，上海200072)
Vol.10 No.3 June2010
摘要：利用水模拟研究了连铸操作工艺对板坏结晶器液面涡流的影响规律，分析了各参数对液面涡流的影响。结果表明，形成涡流的原因是表面流的滞动性造成的水口两侧表面流动量不对称和操作工艺导致的水口两侧表面流不对称相同拉速下，液面涡流在滑板全开启时出现的次数较不全开启时减少7~9次/min：增加水口滑板下方浇管长度对调整滑板不全开启时浇管内的液流流态有利，但对降低液面涡流出现的频度效果有限：当水口出口部分堵塞时，涡流出现
的频度迅速上升，滑板开启40%和60%时，单侧出口堵塞70%时的液面涡流频率是未堵塞时的2.2和2.9倍。关键词：连铸：板坏：结晶器：涡流：水模拟
中图分类号：TF777.1 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)03-043807
流场的主要驱动力为重力，运动中受粘性力影响，根据相似第二原理，选用弗劳德(Fr)准数和雷诺(Re)准数相
结晶器波面涡流是导致连铸中钢波表面卷渣的重要原因之一[1-6]，板坏连铸中，操作工艺导致的水口不均衡浇注如滑板不全开启或水口出口部分堵塞等，及操作工艺改变、外加非稳定流场的流脉动特性等均会加剧结晶器内金属流场的不对称性，产生涡流一卷渣现象，使铸坏质量下降[7-],对此，Li等[10]用水模型方法研究了CSP连铸结晶器浸入式水口附近出现的涡流；Qian 等11]通过数值模拟发现板坏结晶器中时均流场为左右对称，但瞬时流场和涡流则随时间变化，不对称；唐学林等[12]利用大涡模拟发现在水口完全对中条件下，水口两侧的流体在瞬时仍存在相对流动。因此，在连铸生产中有时会出现不规则或规律不明显的激固缺陷，用稳念场模拟结果和操作工艺难以解释和消除，需要进行连流场等的非对称和非稳定研究
前期工作对结晶器液面涡流的形式和分布及中间包液位深度、水口没入深度、结晶器宽度等对液面涡流的影响规律进行了水力学模拟。本工作以某厂板坏连铸机为例，采用0.7:1的水力学模型，对水口滑板部分开启和水口部分堵塞等非对称条件下的激面涡流现象及其影响规律进行研究，了解板坏连铸时操作工艺或水口部分阻塞导致的不对称条件下，结晶器内液面涡流出现的规律和影响因素，为优化连铸工艺提供参考
2实验 2.1实验材料
以室温下的水为介质模拟钢液，物性参数见表1. 收稿日期：20100208，修回日期：20100329
基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50674066)
等.由计算可知，模型与实际条件下的Re准数均属第二自模化区，雷诺数维续提高对流体的紊乱程度和速度分布几乎没有影响，故只保证Fr相等即可，即
Vm/(g/)"2=v/(gl)1/2
式中，Vm和v为模型与原型装置中流体速度，和I。为模型与原型的特征长度，g为重力加速度，
表1钢液和水的物性参数
Physical parameters of molten steel and water
Table1
Material
1600 C molten steel 0
Density Ckg/m +100 998
2.2实验装置及仪器
Surface tension(N/m) 1.600 0.073
Dynamie viscosity (m /s) 1.0x10号 0.9×10
实验装置见图1，实验模型用有机玻璃制成，基本
Stopper rod Tadsh
Circulating pip
Slide gate Moald
Fiorm Vahe
Water pump
图1水力学模型装置
Fig.1 Experimental apparatus of water model
作者简介：王治国(1984-)，男，山东省荷泽市人，硕士研究生，钢铁冶金专业：邓康，通讯联系人，Tel:021-56331102,E-mail:dengk2000@163.com 万方数据