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1、40第30卷第6期上海金屬Vol130,No162008年11月SHANGHAIMETALSNovember,2008電磁制動(dòng)下連鑄結(jié)晶器內(nèi)氣泡行為物理模擬112222胡暑名王洪亮張浩斌雷作勝任忠鳴鄧康(1.寶山鋼鐵股份有限公司寶鋼分公司煉鋼廠,上海201940;2.上海大學(xué)上海市鋼鐵冶金新技術(shù)應(yīng)用開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)=摘要>在板坯連鑄過(guò)程中由于水口吹氬,結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)本質(zhì)上是一個(gè)氣-液兩相流,如何通過(guò)磁場(chǎng)等手段優(yōu)化結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)改善鑄坯質(zhì)量,是個(gè)非常重要的問題。利用水銀和氮?dú)庾鳛槟M介質(zhì),采用電阻
2、探針研究氣泡在結(jié)晶器內(nèi)有、無(wú)磁場(chǎng)條件下的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)表明,施加磁場(chǎng)后,水口附近的氣泡占空比和氣泡數(shù)量明顯增加,減少了結(jié)晶器窄面附近的氣泡分布。同樣氣體流量下,施加磁場(chǎng)后氣泡占空比總和與無(wú)磁場(chǎng)條件下相比明顯要大。=關(guān)鍵詞>連鑄結(jié)晶器氣泡行為兩相流電磁制動(dòng)物理模擬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緒言接影響到鑄坯質(zhì)量。在板坯連鑄過(guò)程中,為了防止水口的堵塞,隨著連鑄拉速的提高,單位時(shí)間內(nèi)注入
6、結(jié)晶一般會(huì)在水口中吹入一定量的氬氣。在板坯連鑄器內(nèi)的鋼液流量及流速增加,從而使沖擊深度增條件下,攜帶有氬氣泡的高速鋼液經(jīng)由分叉式水加,鋼水液面波動(dòng)劇烈,嚴(yán)重影響鑄坯質(zhì)[1][3~5]口流入結(jié)晶器,分解為上下兩個(gè)漩流區(qū)。在控量。為了控制結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng),人們發(fā)[6,7]制不當(dāng)?shù)那闆r下,隨上漩流上浮的Ar氣泡可能展了電磁制動(dòng)技術(shù)。該技術(shù)的原理是通過(guò)在造成液面卷渣,形成大型的夾雜缺陷,同樣,如結(jié)晶器寬面施加垂直于水口出流的靜磁場(chǎng),鋼水果下部漩流控制不好則會(huì)把Ar氣泡帶到結(jié)晶器流股切割磁力線產(chǎn)生的感生電流
7、與靜磁場(chǎng)共同作下部,為凝固的鋼水P坯殼界面所捕獲,形成皮用,產(chǎn)生與流股速度方向相反的電磁力,從而形[2]下氣孔。由此可見,如何通過(guò)控制流動(dòng)從而有成了電磁制動(dòng)效應(yīng)。效控制氣泡在結(jié)晶器內(nèi)的分布、上浮行為,將直綜上所述,結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動(dòng)本質(zhì)上是一基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金50604010和上海市科委07ZR14038資助項(xiàng)目通訊作者:雷作勝,上海大學(xué)副研究員,博士,E2mail:lei-zsh@staff1shu1edu1cn第6期胡暑名等:電磁制動(dòng)下連鑄結(jié)晶器內(nèi)氣泡行為物理模擬41個(gè)鋼液-氬氣的兩相流
8、,氬氣所占的比例,氬氣實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。板坯結(jié)晶器模擬裝置泡的大小和分布,鋼液在水口出口處的速度、流采用不銹鋼板制成,選取結(jié)晶器寬厚方向的相似量等等都是影響結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)的關(guān)鍵參數(shù),如何比為1B4,即針對(duì)寬1600mm,厚100mm的薄板[8,9]對(duì)水口吹氬進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化是一個(gè)重要的問題。坯結(jié)晶器原型,取模型結(jié)晶器高為820mm,寬為電磁制動(dòng)技術(shù)為控制結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)提供了一個(gè)400mm,厚為25mm。水口采用有機(jī)玻璃管制成強(qiáng)有力的手段,但目前對(duì)該技術(shù)的研究多側(cè)重于雙側(cè)開
