EMBr对超高速薄板坯连铸结晶器流动行为影响的大涡模拟

作者：崔贺楠; 张江山; 季晨曦; 王国连; 李明; **

来源：连铸, 2023, (03): 33-41.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20230023

• 超高速连铸
• 薄板坯
• 多孔水口
• 大涡模拟
• 电磁制动

薄板坯连铸连轧是推动中国钢铁工业高效化、绿色化发展的重要技术，超高速连铸是目前实现薄板坯连铸连轧高效化生产需要突破的关键核心技术。掌握超高速条件下结晶器内钢液流动特征并获得稳定流场分布是提升连铸拉速的重要前提。针对应用多孔浸入式水口的薄板坯连铸结晶器建立了完整的几何模型和结构化网格，在此基础上通过耦合求解大涡模拟(Large eddy simulation, LES)、流体体积法(Volume of fluid, VOF)和磁流体动力学模型(Magnetohydrodynamic, MHD)研究了水口结构、电磁制动结构和电磁制动强度对结晶器内流场分布的影响。采用工业插钉试验获取了实际生产过程中结晶器表面流速，并与对应工况下的数值模拟结果进行对比验证了数值模拟方法的可靠性。结果表明，拉速为8.0 m/min时，应用多孔水口会导致复杂的流场结构，具有射流多、冲击强和循环弱等异于传统双侧孔水口结晶器的特点，其中使用四孔水口和五孔水口时主流股冲击深度分别高达1.6 m和2.1 m;电磁制动能够有效控制结晶器流场，不同电磁制动结构的制动效果存在差异，其中能够覆盖多孔水口全部出口的结构C在降低冲击深度和提升流场稳定性方面表现更佳；磁场强度的增加对流场结构具有明显影响，流场结构变化转折点的磁场强度为300 mT,在该磁场强度下的流场不稳定和不对称性较为明显，故在生产过程中调整磁场强度时，应当避免磁场强度长时间处于这一范围内，有利于弯月面稳定和坯壳均匀生长。

• 单位
  南京钢铁股份有限公司; 北京科技大学; 钢铁冶金新技术国家重点实验室; 首钢京唐钢铁联合有限责任公司