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1、40第30卷第6期上海金属Vol130,No162008年11月SHANGHAIMETALSNovember,2008电磁制动下连铸结晶器内气泡行为物理模拟112222胡暑名王洪亮张浩斌雷作胜任忠鸣邓康(1.宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司炼钢厂,上海201940;2.上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室)=摘要>在板坯连铸过程中由于水口吹氩,结晶器内的流场本质上是一个气-液两相流,如何通过磁场等手段优化结晶器内的流场结构改善铸坯质量,是个非常重要的问题。利用水银和氮气作为模拟介质,采用电阻
2、探针研究气泡在结晶器内有、无磁场条件下的统计规律。实验表明,施加磁场后,水口附近的气泡占空比和气泡数量明显增加,减少了结晶器窄面附近的气泡分布。同样气体流量下,施加磁场后气泡占空比总和与无磁场条件下相比明显要大。=关键词>连铸结晶器气泡行为两相流电磁制动物理模拟GASBUBBLESTATISTICALBEHAVIORUNDERELECTROMAGNETICBRAKEINCONTINUOUSCASTINGMOLD112222HuShumingWangHongliangZhangHaobinLeiZuo
3、shengRenZhongmingDengKang(1.SteelmakingPlantofBaosteelBranch,Baosteel;2.ShanghaiUniversity,ShanghaiEnhancedLaboratoryofFerro2Metallurgy)=Abstract>Multiphasemagneto2hydrodynamicflowphenomenoninthecontinuouscastingprocesswasveryimportant.Physicalmodeling
4、usingmercuryandnitrogenassimulatorwasexamined.Theresistanceprobeswereappliedtostudythegasbubblestatisticalbehaviorwithandwithoutmagneticfield.Theresultsshowedthatwhenthemagneticfieldwasimposed,thebubblesvoidfractionandnumberincreasedatzoneadjacentofnoz
5、zle,thebubblesnumberdecreasedatthenarrowsideofmold.Thetotalbubblesvoidfractionincreasedatthesameflowvolume.=KeyWords>ContinuousCastingMold,BubbleBehavior,TwoPhaseFlow,ElectromagneticBrake,PhysicalModeling1绪言接影响到铸坯质量。在板坯连铸过程中,为了防止水口的堵塞,随着连铸拉速的提高,单位时间内注入
6、结晶一般会在水口中吹入一定量的氩气。在板坯连铸器内的钢液流量及流速增加,从而使冲击深度增条件下,携带有氩气泡的高速钢液经由分叉式水加,钢水液面波动剧烈,严重影响铸坯质[1][3~5]口流入结晶器,分解为上下两个漩流区。在控量。为了控制结晶器内钢液的流动,人们发[6,7]制不当的情况下,随上漩流上浮的Ar气泡可能展了电磁制动技术。该技术的原理是通过在造成液面卷渣,形成大型的夹杂缺陷,同样,如结晶器宽面施加垂直于水口出流的静磁场,钢水果下部漩流控制不好则会把Ar气泡带到结晶器流股切割磁力线产生的感生电流
7、与静磁场共同作下部,为凝固的钢水P坯壳界面所捕获,形成皮用,产生与流股速度方向相反的电磁力,从而形[2]下气孔。由此可见,如何通过控制流动从而有成了电磁制动效应。效控制气泡在结晶器内的分布、上浮行为,将直综上所述,结晶器内钢水的流动本质上是一基金项目:国家自然科学基金50604010和上海市科委07ZR14038资助项目通讯作者:雷作胜,上海大学副研究员,博士,E2mail:lei-zsh@staff1shu1edu1cn第6期胡暑名等:电磁制动下连铸结晶器内气泡行为物理模拟41个钢液-氩气的两相流
8、,氩气所占的比例,氩气实验装置如图1所示。板坯结晶器模拟装置泡的大小和分布,钢液在水口出口处的速度、流采用不锈钢板制成,选取结晶器宽厚方向的相似量等等都是影响结晶器内流场的关键参数,如何比为1B4,即针对宽1600mm,厚100mm的薄板[8,9]对水口吹氩进行参数优化是一个重要的问题。坯结晶器原型,取模型结晶器高为820mm,宽为电磁制动技术为控制结晶器内的流动提供了一个400mm,厚为25mm。水口采用有机玻璃管制成强有力的手段,但目前对该技术的研究多侧重于双侧开
