钢铁研究学报

作者：张迪^1,2, 魏子健³, 王治灏^1,2, 王旭东^1,2, 姚曼^1,2

单位：1.大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024;；2.大连理工大学辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室,辽宁大连116024;；3.大连理工大学控制科学与工程学院,辽宁大连116024

关键词：板坯连铸,凝固前沿,捕获规则,夹杂物,数值模拟

基金：国家自然科学基金资助项目(51974056)

非金属夹杂物的尺寸、分布等均会影响铸坯质量,因此准确地预测其在凝固前沿的捕获十分重要。研究建立了板坯连铸全流程夹杂物预测模型,模拟计算了夹杂物的运动、移除与被坯壳捕获过程。在总结前人提出的捕获规则基础上,考虑部分夹杂物进入凝固前沿后会脱离枝晶阻碍而后回流到钢液中这一动态行为,提出一种融合了凝固前沿的钢液速度分布、夹杂物在凝固前沿的停留时间、速度方向和坯壳生长速度4项判据的夹杂物捕获改进规则。对比改进规则和当前接受度较高的规则的计算结果可知,两者捕获分布均呈“W”形中空带状结构;在改进规则下,结晶器内夹杂物捕获数量在铸坯内总捕获数量的占比由87.53%降低至79.48%,这是由于考虑了夹杂物在凝固前沿的停留时间与弯月面下方0~0.4 m内钢液的高速流动;在距离铸坯窄面表面和宽面表面3~5 mm处均有明显的夹杂物聚集带,与工厂实际观测相符。改进的夹杂物捕获规则和数值计算模型准确地再现了实际连铸坯的夹杂物聚集现象,在准确预测连铸坯夹杂物分布方面有正向推进作用。

来源：2025年第10期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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