Schlacke als typischer Defekt, der während des Füllprozesses eines Stahlbarrens entsteht, beeinflusst direkt die Endqualität des Barrens. Die Form der Einlassöffnung am Boden der Gussform ist ein Schlüsselfaktor, der den Stahlfluss und das Verhalten der Schlacke beeinflusst. Um den Einfluss der Öffnungsform auf das Verhalten der Schlacke zu untersuchen, wurde auf Basis des Fluent-Mehrphasenströmungsmodells eine systematische Studie durchgeführt, die die Wechselwirkungen zwischen flüssigem Stahl, Schutzschlacke und Luft sowie das Erstarrungsverhalten während des Füllprozesses berücksichtigt. Untersucht wurde der Einfluss des Einlasswinkels (5°, 15°, 25°) auf das Strömungsfeld und das Einfangen von Schlackentropfen im Füllprozess eines 3,1 t schweren Stahlbarrens. Die Ergebnisse zeigen, dass die feste Schale im hinteren Bereich des Barrens zu Beginn des Füllens dünn ist und die Fließfähigkeit im Inneren des Stahls gut ist, die Schlackentropfen steigen schnell zur Schlackeschicht auf; mit zunehmender Füllhöhe beeinflusst die Änderung des Einlasswinkels das Fließmuster des Stahls deutlich, je größer der Einlasswinkel, desto stärker wird der Hauptstrom des Stahls zur Seitenwand verdrängt; für diese Barrenform befinden sich bei einem Einlasswinkel von 5° die Wirbel im Inneren des Stahls immer in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche im Bereich ohne feste Schale, das Strömungsmuster und die Erstarrungsprozesse fördern die Unterdrückung der Schlackeformation. Diese Studie kann als Referenz und Anleitung für das Design der Einlassöffnung in der Produktion mit unteren Gussformen dienen.

Stahlbarren;Mehrphasenströmung;Einlasswinkel;Schlackendefekt