隨著現代工業的發展,以往普通規格的方坯難以滿足市場的需要,進一步研發特大方坯,生產出大斷面的鋼材成為亟需解決的問題。結晶器是連鑄機的“心臟”,鋼水在結晶器內部的流動、傳熱、凝固對連鑄坯質量有很大的影響。
因此,國內外學者都很重視結晶器技術的研究與應用。與小方坯相比,特大方坯連鑄的主要特點有:鋼水靜壓力大、鑄坯熱容大、液相穴長等。因此,大方坯在實際生產中的角部易形成裂紋、中心偏析嚴重、易形成中心疏松及縮孔等缺陷。
科研工作者為降低700 mm×700 mm特大方坯連鑄機高度,保證大方坯的順利生產,提出一種內置冷卻器的結晶器技術,即“回”字形結晶器。利用計算流體動力學(CFD)軟件FLUENT對此結晶器內鋼水流場及溫度進行模擬,對無內冷卻器偏轉水口注流結晶器、無內冷卻器四孔水口注流結晶器內流場及“回”字形注流結晶器流場、溫度場進行研究,表明“回”字形結晶器可以形成水平旋流、均勻鋼水成分及坯殼生長、降低鋼水沖擊深度,部分達到電磁攪拌(M-EMS)的冶金效果,溫度場模擬結果表明出口坯殼厚度達到49 mm,滿足工藝要求。