浸入式水口倾角对宽幅连铸结晶器内流动行为的影响

作者：刘文祥; 任磊^*

来源：钢铁, 2022, 57(01): 83-92.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20210434

• 浸入式水口倾角
• 流体流动
• 宽板坯
• 连铸结晶器
• 水模型

浸入式水口出口角度影响射流的动能损失,进而影响结晶器内的流动行为。建立了比例为1∶4的水模型,在模型拉速为0.425 m/min、水口浸入深度为40 mm的条件下,借助粒子图像测速技术研究了浸入式水口出口倾角为0°和+5°对宽幅连铸结晶器内流动行为的影响。结果表明,0°和+5°水口条件下,射流在模型内的流动方式有很大不同。0°水口时模型内射流在结晶器厚度方向上扩散得更慢,射流接近窄面时,才会沿厚度方向运动到宽面;而+5°时,射流会向上运动到一定高度后返回,其扩散面积更广,这会造成射流在运动到结晶器窄面之前,就对宽面产生了冲击(从水口射出后0.3 s内射流就能运动到宽面),意味着生产时钢液对宽面凝固前沿的枝晶冲刷更强,影响连铸的顺行。钢液流经+5°水口时,先向重力方向冲击水口底部,再折返+5°从水口射出,此过程钢液动能损失大于0°水口,再加上钢液在宽幅结晶器里流经的距离比普通结晶器更长,动能损失更多,这对保护渣熔化不利,容易产生结渣圈现象,影响连铸顺行。对比0°和+5°水口条件下中心截面、1/4截面、靠近宽面的截面流场,可以发现越靠近壁面整个流场流速越小。0°水口时速度由中心面的0.103降至宽面壁面的0.042 m/s,+5°水口由0.097降至0.066 m/s。对0°和+5°水口条件下结晶器内对称与非对称流态进行分析统计,水口出口角度为0°和+5°时,结晶器内对称流态分别占86%和69%,非对称流态分别占14%和31%。

• 单位
  内蒙古科技大学