炼钢

作者：司新宇,姜显松,涂凌峰,王强强,何生平

单位：重庆大学 材料科学与工程学院，重庆 400044）

关键词：水口倾角,超宽板坯,数值模拟,流场,凝固坯壳,

为了探究超宽板坯结晶器（断面2 920 mm×150 mm）内温度场和凝固坯壳的生长规律，建立了流动传热凝固的多场耦合数学模型，对比分析了有无坯壳对结晶器内部流场的影响，以及浸入式水口出口角度对凝固坯壳生长的影响。结果表明：凝固壳的存在会使超宽板坯结晶器内部流场产生明显变化，上下回流现象减弱，没有明显回流中心，特别是下回流区域比没有坯壳更小，因此忽略凝固坯壳会得到不准确的流场预测结果。由于超宽板坯具有较大的宽厚比，射流自浸入式水口射出后会以较大的动能首先与宽面发生撞击，撞击点附近出现局部高温区域，延缓该位置坯壳生长，使得凝固壳厚度有所下降。同时过早的碰撞耗散了较大动能，后续对两侧窄面的冲击弱，因此，较宽面而言，射流对窄面坯壳生长影响较小。与常规板坯坯壳生长不同的是，超宽板坯坯壳在持续拉出的过程中没有出现重熔现象。随着水口倾角的减小，10°较15°而言，宽面坯壳周向的温度差异减小，射流在窄面的撞击点上移，整个窄面高温区域随之上移，5°水口靠近弯月面区域温度更高，出现明显的坯壳生长减缓现象，致使最后在拉出结晶器时的坯壳厚度相较于10°和15°水口薄约1.5 mm。研究结果对超宽板坯结晶器流场和温度场的控制具有一定的指导意义，适当减少水口倾角（从15°减小到10°）对减少超宽板坯宽面纵裂纹发生率有一定的改善作用。

来源：2026年第1期

《炼钢》期刊编辑部

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