连铸过程中,通常采用浸入式水口吹入氩气以防止水口堵塞,而氩气泡进入液态保护渣会导致其发生乳化,且液态保护渣流动和传热行为的好坏会直接影响铸坯质量。为此,本文建立结晶器钢液-液态保护渣流动、传热耦合数学模型,采用VOF模型、离散相方程研究不同工艺参数下液态保护渣的流动和传热行为,研究结果为优化工艺参数提供理论依据。论文主要结论如下:(1)液渣在钢液作用下形成两个涡流,且涡流中心位于理想液渣中心面附近,钢液在钢渣界面的冲击点位于距离水口中心500-600mm区域;(2)吹氩使液态保护渣整体温度升高,且分布更均匀,有利于保护渣的熔化,在不吹氩情况下,钢渣界面处最高温度为1793.08K,最大速度为0.113m/s,当吹氩量为8L/min时,钢渣界面处最高温度为1794.84K,最大速度为0.118m/s,综合考虑可得,拉速为1.2m/min,水口倾角为15°,浸入深度为160mm,较优吹氩量为4L/min;(3)随着拉坯速度的增大,不吹氩时,结晶器钢渣界面、理想液渣中心面和液渣近上表面处液态保护渣整体速度和温度均增大,而在吹氩条件下,液态保护渣在水口出口附近的流速减小,温度降低,而在结晶器窄面区域的流速增大,温度升高;(4)随着水口倾角、浸入深度的增大,不吹氩时,液态保护渣温度不断降低,在钢渣界面和液渣近上表面的液渣速度减小,但在理想液渣中心面速度有所增大,而在吹氩条件下,液态保护渣速度和温度均不断减小,但分布更均匀;(5)随着过热度的增大,不吹氩时,液态保护渣整体温度均增大,但速度不断降低;而吹氩下,液态保护渣温度升高,在结晶器窄面附近,液渣速度呈减小趋势,靠近水口附近,液渣速度不断增大;(6)吹氩条件下,较大的吹氩量,较小的拉坯速度、水口倾角、水口浸入深度和过热度均使结晶器宽面到水口的狭小区域出现结冷钢现象。