电磁制动对CSP漏斗型结晶器流场和液面波动的影响

　结晶器内流动钢液的速度分布不仅直接影响夹杂物的分布形态，而且还对凝固坯壳形成初始阶段的凝固传热有重要影响。为了提高生产率，在较高的拉速下，高速流动的钢液会直接冲击结晶器窄边，影响初始凝固坯壳的均匀形成，甚至漏钢，使连铸生产不能稳定运行。此外，在结晶器上部高速回流的漩涡会造成较大的液面波动，进而将较多的保护渣卷入钢液使其来不及上浮，严重影响铸坯的质量。应用电磁制动，在结晶器浸入式水口附近施加静态磁场，产生与钢液流动方向相反的洛伦兹力，可以有效控制钢液流动，并显著提高铸坯的质量。

　　北京科技大学针对铸坯断面为1500mm×90mm的漏斗型结晶器，在拉速为5m/min的条件下，通过耦合湍流模型、多相流模型以及电磁制动模型，计算了电磁场作用下结晶器内流体流动与液面波动特征。数值模拟结果表明，应用电磁制动能显著改变结晶器内钢液流动行为，使结晶器内流场分布更加均匀。此外，当施加的磁场强度为0.2和0.3T时，结晶器最大液面波动高度从未施加电磁制动时的15mm减小至9.2mm和2.33mm。综合考虑到电磁制动效果与生产成本，合理的磁场强度应控制在0.2～0.3T。