新型结晶器内流场及温度场数值模拟

  随着现代工业的发展,以往普通规格的方坯难以满足市场的需要,进一步研发特大方坯,生产出大断面的钢材成为亟需解决的问题。结晶器是连铸机的“心脏”,钢水在结晶器内部的流动、传热、凝固对连铸坯质量有很大的影响。

  因此,国内外学者都很重视结晶器技术的研究与应用。与小方坯相比,特大方坯连铸的主要特点有:钢水静压力大、铸坯热容大、液相穴长等。因此,大方坯在实际生产中的角部易形成裂纹、中心偏析严重、易形成中心疏松及缩孔等缺陷。

  科研工作者为降低700 mm×700 mm特大方坯连铸机高度,保证大方坯的顺利生产,提出一种内置冷却器的结晶器技术,即“回”字形结晶器。利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对此结晶器内钢水流场及温度进行模拟,对无内冷却器偏转水口注流结晶器、无内冷却器四孔水口注流结晶器内流场及“回”字形注流结晶器流场、温度场进行研究,表明“回”字形结晶器可以形成水平旋流、均匀钢水成分及坯壳生长、降低钢水冲击深度,部分达到电磁搅拌(M-EMS)的冶金效果,温度场模拟结果表明出口坯壳厚度达到49 mm,满足工艺要求。