浸漬式スラウトは連続鋳造結晶器内の鋼液流動を誘導する部品であり、浸漬式スラウトの構造最適化および鋼液流動状態の改善は、高品質な鋳塊生産において重要な意義を持つ。河南省のある製鉄所の230 mm×1,650 mm幅厚板坯用連続鋳造結晶器内の流れ場を研究対象とし、ANSYS-FLUENTソフトウェアを用いて系統的な数値シミュレーション研究を行った。生産過程における結晶器内の鋼液面波動が激しい状況に対処するため、新型の扁平スラウトを採用し、交換後の浸漬式スラウトが結晶器内の鋼液流れ場に与える影響を分析した。研究結果により、扁平スラウトへ交換後は結晶器内の鋼液流れ場の流動傾向が良好となり、交換前の円形スラウトでは結晶器内の自由鋼液面速度変動が大きく、水口から0～0.3 m範囲内のスラグ界面速度変動も大きく0.3 m/sに達し、鋼液面の激しい波動及び表面スラグ巻込みを引き起こし、鋳塊品質に深刻な影響を与えた。加えて、扁平スラウトは円形スラウトに比べ乱流エネルギーを50％減少させ、水口の結瘤閉塞リスクを大幅に低減し、浸漬式スラウトの寿命を延ばした。総合的分析として、新型扁平スラウトは幅厚板により適していることが示された。最後に、扁平スラウトの工法パラメータシミュレーションにより、水口浸漬深さ125 mm、引き抜き速度0.8 m/min、傾斜角15°で結晶器内の鋼液流れ場形態が理想的に得られることが示され、本新型スラウトの最適使用工法案として、本製鉄所の合理的な工法パラメータ制定に参考及び指針を提供するものである。

連続鋳造結晶器;浸漬式水口;構造最適化;流れ場制御;工法パラメータ