连铸板坯浸入式水口吹氩工艺研究

研究了浸入式水口吹氩工艺对铸坯质量的影响。进行了实验室物理模拟,实施了改进浇注条件下单流连铸机稳态与非稳态下的现场试验研究。分析结果表明,目前在连铸板坯浸入式水口吹氩工艺设置上存在一定误区,应将水口不堵塞作为吹氩工艺设置的最终目标,而吹氩造成的液面波动等情况可作为实际控制时的间接参考依据。实际吹氩量标准大断面临界吹氩量可稍大,同样断面条件下,高拉速吹气量设置小而低拉速则吹气量设置大。在保证生产顺行情况下,通过对结晶器吹氩气量的优化设置,可减少铸坯针孔等缺陷的产生。     

宝钢一炼钢厂连铸机结晶器浸入式水口吹氩的水模研究

针对宝钢一炼钢厂的结晶器吹氩水口进行了 1∶1水模实验 ,研究了不同板坯宽度、拉速、水口出水口面积、出水口角度、浸入深度和吹气量等条件下结晶器液面波动和流股在窄面的冲击点的变化情况 ,并提供了水口优化设计及操作参数 ,为提高连铸生产率及铸坯质量提供了依据。     

吹氩板坯结晶器水模型实验研究

采用1：2.5的相似比,以1 500 mm×280 mm断面的结晶器为原型建立水模型,试验研究了在吹氩条件下拉速,水口倾角、吹气量和浸入深度对液面波动的影响,并分析了在试验条件下的卷渣行为,研究结果表明在吹氩条件下主要存在气泡群冲击卷渣和类漩涡卷渣两种方式。     

宝钢—炼钢厂连铸机结晶器浸入式水口吹氩的水模研究

针对宝钢一炼钢厂的结晶器吹氩水口进行了１：１水模实验，研究了不同板坯宽度、拉速、水口出水口面积、出水口角度、浸入深度和吹气量等条件下结晶器液面波动和流股在窄面的冲击点的冲击点的变化情况，并提供了水口优化设计及操作参数，为提高连铸生产率及铸坯质量提供了依据。     

板坯连铸水口内钢液流动的数值模拟

 运用CFX计算软件研究了大通钢量工况下板坯浸入式水口流场,分析了水口结构、结晶器流动控制方式、水口吹氩等对浸入式水口流场的影响。研究表明,适宜的水口结构和控流方式组合能获得最优的水口出口流股形态和稳定均衡的流场。在大通钢量下,塞棒、底部凸起水口结构是最佳组合。不适宜的工艺组合形成并加重水口偏流,造成结晶器初始坯壳的不均匀冲刷和液面涡流,进一步诱发水口堵塞、水口结瘤、结晶器非稳态和不均衡传热,最终导致铸坯缺陷甚至诱发拉漏事故。     

吹氩上水口在连铸生产中的应用

唐钢第一钢轧厂1 700生产线连铸机浇注RH冶炼低碳钢时存在水口堵塞与液面波动的问题,不但影响铸坯质量,而且连浇炉数较低。通过对吹氩上水口材质及其理化指标的研究,在保证良好透气量的前提下保证了使用寿命;针对上水口不同部位夹杂物的聚集情况,确定了两种吹氩方式;通过吹氩上水口的使用,很好地缓解了液面波动,提高了连浇炉数。     

板坯连铸结晶器非稳态流场的模拟研究

本文运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸非稳态结晶器流动特性,研究浸入式水口堵塞、水口不对中对结晶器流场、液面流速和对初生坯壳的影响。高拉速厚板坯连铸,铸坯质量下降,90%表面缺陷集中在铸坯边角区域,最严重的缺陷是铸坯中心和角部纵裂。非稳态工况对结晶器的流场影响因素更为显著,研究发现水口堵塞程度、水口出口流速、流量分配比是结晶器液面流速不对称、液面波动的主要影响因素,水口不对中是钢液流股对结晶器初生坯壳局部热冲击的主要因素,因此高拉速连铸应尽量避免非稳态工况操作,确保产品质量和效率的双赢。     

关于中间包水口吹氩的水模拟试验

一、前言中间包水口吹氩,指的是在连铸浇钢时,在中间包水口处吹入氩气的一种工艺方法。关于中间包水口吹氩的试验研究,起初只是为了解决浇注铝镇静钢时的水口堵塞问     

上水口环形吹氩对中间包内渣眼形成的影响

 中间包上水口环形吹氩可以在塞棒周围形成清洗钢液的环形气幕,同时部分氩气泡随钢液进入上水口内,可以减少非金属夹杂物在水口内壁的黏附,起到防止水口堵塞的作用。然而,不合理的吹氩量会导致中间包内液面渣层受过强的气液羽流冲击而形成渣眼,使得钢液裸露并发生二次氧化,严重影响铸坯质量。采用标准 k ε 湍流模型研究中间包内流体流动,采用DPM模型和VOF模型耦合方法,研究上水口环形吹氩条件下渣眼的形成及演化规律。结果表明,上水口环形吹氩在塞棒周围形成较强的上升流,塞棒上部邻近区域存在多个涡流区;在钢液涡流的影响下,中间包液渣下层远离塞棒区域,上层向塞棒区域迁移;随着吹氩量的增大,平均湍动能增大,塞棒附近钢液速度逐渐增大,钢渣界面钢液速度先增大后减小,渣眼边缘钢液速度先增大后减小然后再增大,速度与垂直方向夹角逐渐减小;增大吹氩量,中间包熔池液面形成以塞棒为中心的渣眼,渣眼面积逐渐增大。试验条件下不产生渣眼的临界吹氩量为4.2 L/min,对应的钢渣界面最大速度为0.247 m/s,与垂直方向夹角为70°。     

吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态

 采用1[∶]1水模型和工业插钉法研究了吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态,并讨论了通钢量、吹氩量、水口浸入深度与水口结构对结晶器流态的影响。水模型结果发现,结晶器内宏观流态主要包括双股流和单股流,钢水通量和吹氩量是影响结晶器内钢水流态的决定性因素。为得到双股流,应采用高通钢量和低吹氩量,缩小断面、增大浸入深度和使用凸底水口有利于双股流形成。基于水模型结果,为维持结晶器内双股流态,在实际浇铸中提出减少连铸过程吹氩量低于临界吹氩量,在宽断面和低拉速下使用凸底水口等措施。工业插钉试验结果与水模型吻合较好,这表明水模型结果可指导现场浇铸实践。     

连铸保护浇注工艺改进

通过改进长水口机械手结构,采用一种新型浸入式开浇长水口,开浇前进行包盖吹氩、浇注过程中对长水 口、浸入式水口板间进行吹氩保护,避免空气进入钢包注流、中间包冲击区、开浇初期钢水、中间包注流等区域,防 止钢水二次氧化,减少了浇注过程中钢水铝损和钢中［N］质量分数,提高了连铸坯质量。     

板坯连铸结晶器内吹入气体对钢液行为的影响

采用水力学模拟方法研究板坯连铸结晶器内流场，分析塞棒吹Ａｒ时，浸入式水口琢拉速等工艺参数对连铸结晶器内钢液行为的影响。     

Flow pattern control in continuous slab casting moulds: physical modelling and plant trials

Full-scale water modelling studies combined with nail-dipping industrial trials at Shougang Jingtang (SGJT) Works were carried out in order to investigate the parameters that influence flow patterns in the continuous slab casting mould. The effects of casting speed/mould width combinations, argon bubbling flow rates, submerged entry nozzle (SEN) immersion depths and SEN geometries (port angle and bottom shape) on the flow patterns were examined. A CMI factor defined as casting speed/mould width ratio index is put forward to describe the combined effect of these parameters on the fluid flow patterns in the mould. The results show that the CMI and argon injection rates are the dominant factors that determine the flow pattern. On the basis of the results from this study, critical argon flow rates for different casting combinations have been evaluated. These findings provide operating guidelines for generating optimal flow patterns based on double roll flow with appropriate surface velocities in continuous slab casting moulds. On the basis of these considerations, slab quality at SGJT Works was substantially improved and the percentage of flow pattern-related sliver defects in cold rolled products was decreased from 4.5 to 2.3%.     

精准自动吹氩模式的研究与开发

莱钢炼钢厂通过引进自动吹氩设备,开发了新的精准自动吹氩模式,并对吹氩软件进行完善改进,实现了氩气流量的精确、稳定控制,提高了H型钢的铸坯质量,降低了能源消耗,提高了包衬寿命。     

Modeling of biased flow phenomena associated with the effects of static magnetic-field application and argon gas injection in slab continuous casting of steel

Biased flow occurs frequently in the slab continuous casting process and leads to downgraded steel quality. A mathematical model has been developed to analyze the three-dimensional biased flow phenomena associated with the effects of static magnetic-field application and argon gas injection in the slab continuous casting process. By moving the submerged entry nozzle (SEN) from center to off-center, the biased flow and vortexing flow in the mold can be reproduced in the numerical simulation. The existence of a vortexing flow is shown to result from three-dimensional biased flow in the mold. A vortex is located at the low-velocity side adjacent to the SEN. The vortex strength depends on the local horizontal velocity of molten steel and decreases gradually with distance from the free surface. The vortexing-zone size depends on the biased distance of the SEN, and the intensity of the vortexing flow depends on the casting speed of the continuous caster. Only when the location and strength of the magnetic field are properly chosen, can the vortexing flow be suppressed by a static magnetic-field application. The effect of argon gas injection on the vortexing flow is not remarkable. The combination of magnetic-field application and argon gas injection can correct the biased flow and suppress the vortexing flow by suppressing the surface velocity and removing the downward velocity near the SEN in the mold.     

浇铸参数对结晶器液面波动影响及其工业应用

 板坯连铸结晶器液面的波动行为是结晶器内钢液流动、结晶器自身振动以及辊子挤压铸坯内部未凝固的钢液造成液面波动综合作用的结果。结晶器液位波动的稳定性对板坯连铸过程的卷渣行为有直接影响。在工业板坯连铸生产实践中,一般在结晶器某一区域(比如结晶器中部)利用放射源或涡流传感器检测液位波动来代表该工况下的整体波动水平。利用三维气液两相流动的数学模型研究了浇铸参数对结晶器液位轮廓的影响,浇铸参数包括拉速、吹氩流量、浸入式水口出口角度和浇铸断面。研究结果表明,结晶器不同宽度位置的波动幅值差异较大,且与工艺参数密切相关。液面的波峰与波谷之差随着拉速的增加在窄面附近逐渐增大,随着吹氩流量的增加在水口附近逐渐增大。在水口出口角度15°条件下,水口和窄面附近的液位波动均较大,而在水口出口角度45°条件下,仅在水口附近存在较大的液位波动。研究结果表明,使用板坯连铸常规的15°浸入式水口,当铸坯宽度大于800 mm时,结晶器液面检测需要在水口和窄面附近同时布置液位检测设备,以便更全面反应结晶器的真实液面行为,使液面波动对轧板表面质量指导性增强,有效提高连铸工艺的控制水平。如使用45°浸入式水口可以继续沿用原有的液位检测布置。     

宽板坯连铸结晶器内氩气分布的水模型

 针对塞棒、上水口吹氩时,吹入的氩气有多少进入到结晶器钢水内和氩气在结晶器断面上如何分布的问题,采用1：1水模型,重点研究了吹气量、吹气方式、拉速、浸入式水口倾角等工艺参数对不同宽度结晶器内气体分布状况的影响。结果表明,吹气量和吹气方式对结晶器内气体分布几乎没有影响,而拉速和水口倾角基本上就决定了宽度方向上的气体分布状况。小的结晶器断面宽度、小的水口倾角、高拉速时窄面附近含气比例更高,氩气泡更易被凝固坯壳所捕捉而使铸坯产生气泡缺陷。     

中薄板坯连铸结晶器浸入式水口的优化设计

应用数值模拟软件对唐钢中薄板坯连铸结晶器及浸入式水口内的钢水流场、温度场进行数值模拟,分析了水口结构、拉速、浸入深度和铸坯断面对流场和温度场的影响,在此基础上确定了水口的最佳结构和浸入深度,并在生产中进行了验证,不但提高了铸坯质量和产量且稳定了连铸生产。