钢铁研究学报

作者：李巧巧¹, 蔡兆镇^1,2, 王诗博¹, 娄文涛¹, 朱苗勇^1,2

单位：1.东北大学冶金学院,辽宁沈阳110819;；2.辽宁材料实验室,辽宁沈阳110000

关键词：异形坯,连铸,结晶器流场,数值模拟,水模型

基金：国家重点研发资助项目(2021YFB3401001);国家自然科学基金资助项目(52174307);兴辽英才计划资助项目(XLYC2203196)

以1 904 mm×616 mm×193 mm超大断面异形坯连铸结晶器熔池流动为研究对象,采用数值与物理模拟相结合方法,对比研究了0.5 m/min拉速、130 mm浸入深度下3矩形侧孔水口(SEN-1)、1矩形2正方形侧孔水口(SEN-2)、1矩形2扇形侧孔水口(SEN-3)对熔池钢液流动、传热以及凝固的影响。结果表明:3矩形侧孔水口下,由朝向翼缘方向侧孔流出的钢液在弯月面下0.15~0.5 m高度区域的翼缘外角及其附近高速流动,最大流速达0.21 m/s,从而对该区域坯壳凝固前沿形成明显冲刷,致使凝固坯壳产生明显高温区和重熔现象,靠近外角侧窄面与端部的凝固坯壳表面最高温度分别达1 524.0和1 465.4 K,厚度分别减少3.5和2.1 mm;相比3矩形侧孔水口,1矩形2正方形侧孔水口下流向腹板中心方向的钢液射流扩张角减小,上回流区的流速降低,自由液面的活跃性减弱。而在朝向翼缘方向正方形侧孔的作用下,钢液射流对翼缘外角及其附近区域凝固坯壳的冲刷加剧,凝固前沿钢液最大流速达0.25 m/s,使得弯月面下0.1~0.5 m高度的翼缘外角区坯壳生长缓慢,形成明显的坯壳生长停滞区。同时,高速流动钢液造成的上回流亦加剧了整个翼缘区的液面扰动。在1矩形2扇形侧孔水口下,腹板整体流场均匀,翼缘区凝固坯壳前沿的钢液速度降至0.14 m/s,大幅降低了高温钢液对凝固坯壳的冲刷作用,靠近翼缘外角的窄面和翼缘端部的凝固坯壳厚度分别达24.7、20.9 mm,这给超大断面异形坯连铸结晶器熔池流场均匀化流动控制提供了理论参考。

来源：2025年第1期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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