基于实际板坯连铸结晶器建立了耦合大涡模拟(LES)湍流模型和VOF多相流模型的三维数值模拟模型,讨论了不同结晶器浸入水口(SEN)结瘤程度和SEN未对中分布对结晶器内瞬态多相流场及卷渣行为的影响.通过用户自定义程序成功实现了不同工况下结晶器内卷入渣滴数量、大小、空间分布等信息的定量化预测,并得到了弯月面不同位置处发生卷渣的概率分布.结果表明,水口顺时针旋转5°的未对中分布下由于钢液射流更多地撞击宽面,导致弯月面近窄面处液位分布有轻微降低,液位波动也从理想状态下的±(6～7)mm降低至±5 mm以内.SEN结瘤对弯月面液位波动有较大影响,SEN左侧完全堵塞、右侧未堵塞情况下液位波动增大至±11 mm左右,而SEN左侧堵塞2/3且右侧堵塞1/3情况下弯月面液位波动则增大至±15 mm左右.理想工况下净卷渣速率为0.0130 kg/s,卷渣主要发生在弯月面四周以及流股碰撞处.SEN未对中布置工况下净卷渣速率轻微降低至0.009 3 kg/s,但宽面附近卷渣概率明显增大.SEN左侧完全堵塞且右侧未堵塞和SEN左侧堵塞2/3且右侧堵塞1/3情况下净卷渣速率则分别增大至0.045 5 kg/s和0.0670 kg/s;卷渣主要由过大的钢液流速对弯月面的剪切作用造成,且主要位于水口至1/4结晶器宽度的范围内.水口结瘤后不对称流动造成的旋涡增加,由此引起的卷渣也相应增加.

结晶器卷渣;渣滴分布;非稳态浇铸;大涡模拟;板坯连铸

周秋月;朱坦华;张立峰;陈威;袁天祥;刘珍童

北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;北方工业大学机械与材料工程学院,北京100144

钢铁

[1]周秋月;朱坦华;张立峰;陈威;袁天祥;刘珍童-.非稳态浇铸对结晶器卷渣定量影响的大涡模拟)[J].钢铁,2022(04):68-78

非稳态浇铸,渣滴分布

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