钢铁研究学报

作者：曾刘杨^1,2, 秦绪锋^1,2,3, 程常桂^1,2, 李阳^1,2, 金焱^1,2

单位：1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430081;；2.武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室,湖北武汉430081;；3.上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200444

关键词：连铸,结晶器,水口吹氩,气泡分布,数值模拟

基金：国家自然科学基金资助项目(52174324,52204351);中国博士后科学基金面上资助项目(2022M722487);省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室开放课题资助项目(SKLASS 2023-04);上海市科学技术委员会基金资助项目(19DZ2270200)

水口吹氩可减缓连铸过程中水口堵塞,但会带来铸坯皮下气泡和钢-渣界面波动加剧风险。基于水口碗部吹氩工艺,通过耦合DPM离散相模型和VOF多相流模型,建立三维中间包-水口-结晶器数学模型,并通过1∶2比例水模型对数值模拟计算得到的气泡羽流形貌和气泡尺寸分布进行验证。研究了吹氩量、拉坯速度和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢液流动、不同区域气泡尺寸分布和钢-渣界面波动的影响。结果表明:低吹氩量下,出侧孔钢液形成冲击窄面的下部流股和冲击钢-渣界面的上部流股,大尺寸气泡分布于1/2和1/4宽面的水口临近区域;增大吹氩量,流股在窄面冲击点位置上移,水口临近区域出现渣眼并逐渐增大,1/2宽面大尺寸气泡数目先增大后减小,近壁面处小尺寸气泡数目大幅增加;低拉速下,结晶器内钢液流动呈单环流模式,气泡集中分布于水口临近区域并形成较大面积渣眼;增大拉速有利于气泡在结晶器内均匀分布,水口附近渣眼面积减小,但近窄面区域小气泡数目增多;低水口浸入深度,气泡易从水口临近区域上浮,增大水口浸入深度有利于降低近壁面处小气泡数目。

来源：2024年第9期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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