1、 钢的连铸结晶器

结晶器根据横截面的形状进行划分，可以分为直线形和圆弧形。根据铸坯截面分它们可以分为宽板坯，矩形坯，方坯、圆坯和不规则的坯结晶器。

连铸结晶器是连铸机的组成部分之一，而且地位极其重要。钢水自中间包顺沿水口流入连铸结晶器内，在结晶器内逐渐凝固并形成具有初始形态的板坯，以生产具有一定厚度的铸坯，并从结晶器连续进入二冷区。大部分铸坯的表面缺陷在结晶器中形成，并在二次冷却区域中膨胀。结晶器允许铸坯以最快速度在出口处生产，形成能够承受钢液静液压的坯壳，并且确保钢水不会漏出。而且，它还可以使结晶器的里面的坯壳以稳定水平匀速变厚。钢液、钢渣和铜壁在结晶器内进行相互作用的过程对铸坯表面质量水平的确定具有重要意义。

影响铸坯表面质量的重要因素之一是连铸结晶器的传热。连铸结晶器的传热直接导致壳体厚度不均匀的形成，容易引起钢坯的泄漏。为了利用连铸结晶器的传热变化来预测漏钢事故，必须首先了解连铸结晶器的传热情况。在研究连铸结晶器温度场分布的过程中，首先要做的就是结晶器内部钢液流动问题的研究[1]。因此，研究连铸结晶器的第一步应当是流场模拟。

2、结晶器内钢液的流动行为

结晶器中的钢水流出侧开口的孔，并在流动过程中形成上下两个回流区。其中上回流区会顺沿模具侧壁向上进行流动，继而流入结晶器液面附近的水口。下回流区则落于模具窄面，并利用惯性冲力达到一定的深度，然后沿着结晶器的中心上升。返回到浸入式水口。在该流动过程中，流体进入结晶器的窄侧，并且冲击力严重影响结晶器窄侧上的坯壳形状的均匀性以及向上的回流速率的大小[2]。上回流率的变化直接影响到结晶器内流场的平稳状态以及水口两侧的相互作用引起的漩涡的大小。

随着对连铸坯质量水平要求的不断提升，严格把控钢水的纯度和化学成分已经成为连铸生产过程中的一个重要程序。控制结晶器中的钢水流场是提高钢水纯度的最后一个步骤。结晶器中的流动结构不仅显著地影响夹杂物的分离和去除，钢水温度的均匀化以及防止卷渣和板坯表面裂纹的产生，并且对于初始凝固状态坯壳的均匀形成、局部凝固壳的形成，以及防止结晶器内的窄壁的冲刷同样有着很大的作用。所以，对于结晶器内流场受浸入式水口结构的各方面参数影响的系统的分析十分有必要。

板坯连铸机结晶器的合理流场应为：（1）当结晶器内钢液稳态流动时、上回流区分布形态合理、连铸结晶器液位面活跃，无钢液流动死区，有利于连铸结晶器渣的溶解和夹杂物的漂浮[3]。与此同时，结晶器内自由液面不发生大幅波动，渣/钢界面不会发生卷渣情况，从而有效减少铸坯纵向开裂现象的发生。（2）为确保优良品质铸坯的生产，钢液下回流区的中心点应保持较高位置，不宜过低。（3）坯壳受到流股的冲刷作用较小。

3、 结晶器内卷渣

不锈钢和特种钢需求量的增长及对产品质量的要求日益变高，导致连铸坯质量必须达到更严格的标准。连铸结晶器的出水口的倾角一般来说都是向下的，从水口射出的钢液撞击在结晶器壁面上。由此产生结晶器内的上回流在结晶器的渣钢界面形成了不稳定的波动，就会使钢液在流动波动过程中夹带入一定的保护渣和空气。而结晶器内进入保护渣和空气就会引起钢液的二次氧化行为以及增加夹杂物的含量，这就直接导致了铸坯质量水准的下降。因此，研究连铸结晶器的出水口结构参数以及水口浸入深度对于连铸结晶器内的流场分析具有重要意义。要怎样阻止卷入保护渣，需要我们能去探究影响结晶器渣钢界面的波动的因素，对提高连铸坯的质量提供理论指导[4]。