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结晶器是连铸生产过程中净化钢质的最后一个环节,其钢水流动形态对夹杂物的排除、保护渣的卷入、凝固坯壳的形成以及铸坯微观结晶组织等都有较大的影响。因此,有必要对浸入式水口结构及结晶器流场进行优化研究,以改善结晶器流场,提高铸坯质量。
本研究以相似原理为基础,通过水模拟实验,对某厂浸入式水口结构和结晶器流场进行了优化研究。
实验结果表明,浸入式水口的浸入深度、拉坯速度等操作参数以及浸入式水口的底部形状、内径大小、出口形状和大小等对结晶器流场有着重要影响。此外,水口的不对中操作对结晶器流场有显著影响。水口在结晶器宽面偏心恶化了结晶器内的流场,对铸坯质量有不利影响;水口出口相对于窄面中心偏转后,改变了结晶器内流体流动方式,减小了液面波动和流股冲击深度,但可能会改变结晶器内热流分布。
优化后的水口实验结果表明,铸坯断面210×1300mm2在浸入深度180mm及铸坯断面210×1000mm2在浸入深度210mm时,可在结晶器内获得理想的钢水流动形态,满足各拉速条件下的浇铸。但应避免长时间在低拉速条件下浇铸,以防止水口堵塞。