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°。     

中间包上水口环形吹氩下气泡大小和迁移行为研究

摘要：通过水模型实验研究了上水口环形吹氩工艺下中间包和结晶器内气泡形貌,并结合数值模拟分析了透气砖位置、拉坯速度和吹氩量对中间包和结晶器内气泡尺寸、气泡迁移和中间包近液面钢液流动的影响。结果表明：上水口环形吹氩形成以塞棒为中心的圆台状气泡羽流,气泡浓度沿径向向外逐渐减少;附壁效应使得气泡羽流偏向塞棒壁面流动,增大气泡的碰撞聚并概率和近塞棒壁面的羽流上升速度,对中间包液面产生较大冲击作用;同时,部分细小气泡会随钢液进入水口及结晶器内部;增大吹氩量,中间包内环形气泡羽流中气泡数目明显增多,中间包近液面钢液上升速度增大;增大拉坯速度,环形气泡羽流的宽度和气泡数量逐渐减小,近液面速度减小;增大透气环距水口中心距离,中间包内气泡弥散度增大,环形气泡羽流宽度也随之增大,气泡羽流对中间包液面冲击作用减弱;增大吹氩量和拉坯速度、减小透气环距水口中心距离,进入结晶器的气量和气泡尺寸逐渐增大。实验条件下,透气环内外径为110mm/140mm、拉坯速度为1.2m/min时,吹氩量为4L/min较为合适。