论文摘要
结晶器作为连铸过程控制钢中夹杂物的最后环节,对于连铸坯质量具有重要影响。因此,深入研究结晶器水口吹氩时气泡对钢渣界面波动及卷渣行为的影响规律,对于连铸生产的顺行和钢产品质量具有重要的理论和实际指导意义。本文结合某钢厂板坯连铸机的生产实际,基于相似原理,建立1:2.5水力学模型。实验采用DJ800型水工测量仪对吹氩结晶器内液面波动进行测定,通过摄像和拍照记录整个界面的运动以及渣滴卷混的过程,考察了操作参数对结晶器传输过程的影响规律,主要结论如下：（1）采用下倾15°水口,浸入深度140mm,吹氩量4L/min时,对于2200mm×280mm断面Ⅰ)的结晶器,随着拉速由0.85m/min增加到1.15m/min,液面波动先增加后减小,在1.05m/min的拉速时达到最大（3.3mm）；而对于1500mm×280mm（断面Ⅱ）的结晶器,随着拉速由1.0m/min增加到1.3m/min,液面波动先减小后增大,在拉速为1.1m/min时液面波动最小（1.8mm）。（2）对于断面Ⅰ的结晶器,在拉速为0.85m/min,浸入深度140mm,吹氩量4L/min时,随着浸入式水口倾角（10°-17.5°）的增大,液面波动先减小后增大,采用下倾12.5°水口时液面波动最小,为1.43mm；而对于断面Ⅱ的结晶器,在拉速为1.0m/min时,随着浸入式水口倾角增大,液面波动先增大后减小,采用15°水口时液面波动最大,为2.06mm。（3）采用下倾15°水口,吹氩量4L/min,对于断面Ⅰ的结晶器,在拉速为0.85m/min时,随着浸入深度（110mm-170mm）增加,液面波动先减小后增大,浸入深度为140mm时液面波动达到最小值1.59mm；对于断面Ⅱ的结晶器,在拉速为1.0m/min时,随着浸入深度的增加,液面波动先增大后减小,浸入深度为140mm时液面波动达到最大值2.06mm。在本实验中,综合考虑浸入深度对液面波动和卷渣的影响,最佳浸入深度为140mm-170mm。（4）吹气量对液面的平均波高影响不大,但吹气量的变化使液面局部区域的波动发生较大变化,从而对卷渣产生一定的影响。在本实验条件下,为了避免卷渣的发生,合理的吹气量为（2-4）L/min。（5）对于断面Ⅰ的结晶器,上回流区的表面回流对液面的扰动是造成液面波动的主要因素；对于断面Ⅱ的结晶器,大量上升气泡在液面破裂时对液面扰动是液面波动的主要原因。（6）在吹氩条件下,对于铸坯宽度为1500mm、1800mmm、2000mm及2200mm的结晶器,在浸入深度为110mm-170mm时,无剪切卷渣和旋涡卷渣发生。只有在钢流量超过51.744m3/h时,才会发生剪切卷渣。（7）在吹氩条件下,发生卷渣的方式受吹气量的影响较小,而与拉速（钢流量）联系紧密。在钢流量小于33.6 m3/h时,气泡群冲击渣层易发生渣滴的卷入；钢流量大于30.24m3/h时,容易发生类旋涡卷渣；钢流量介于30.24 m3/h和33.6 m3/h之间时两种卷渣方式都有可能发生。