不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现：（1）钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。（2）不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。（3）差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。（4）差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式（500 L/min—500 L/min）,钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式（400 L/min—600 L/min）。     

底吹氩钢包内钢液流动与合金扩散的数值模拟

运用商业软件Ansys-Fluent,建立了1t钢包底吹氩与合金熔化扩散数值模型,其中钢包吹氩模型通过Wood′s Metal物理试验验证,吻合很好。研究采用数值模拟与现场试验相结合的方法分析了钢包内流场与合金加入的位置及方式对合金在钢包内扩散的影响。结果表明:260L/min吹氩流量过大,且吹氩时间过长(120s),建议使用100L/min的吹氩流量,加合金前吹氩时间30s,使Al块熔化与混均,保护合金,加合金后吹氩30s,降低合金的烧损。合金采用加入棒固定,在吹氩口上方加入后保持3~5s,熔化时间能由6.2s降低至2.0s,混匀时间能由35s降低至23s。另外,在降低烧损的同时,减少吹氩量和温降,起到节能减排的作用。     

转炉钢包自动吹氩模型开发与应用

针对转炉工序钢包吹氩不规范和直上钢种难以精确控制钢水软吹问题,通过将出钢过程详细分解、每个分解步骤标识钢包吹氩时间与流量,在转炉钢包吹氩一级机对整个操作进行编程,成功开发钢包自动吹氩模型。应用结果表明,钢包自动吹氩系统使转炉钢包吹氩更加规范、直上钢种软吹控制稳定和降低了工人劳动强度,解决了由于吹氩控制不当引起钢水倒包、合金未熔化和连铸塞棒上涨等问题。     

100t钢包内混匀时间的水模拟研究

对天津钢管公司100t钢包吹氩搅拌进行水模拟实验,研究钢液在不同吹氩方式和吹氩流量下的最佳混匀时间。通过实验,发现原型钢包吹氩位置和吹氩流量不尽合理,实验后确定合理的吹氩参数是：将吹氩孔设在钢包半径的2／3或0．618处;两吹氩孔间夹角为135°;吹氩流量为150—200L/h（即实际流量为100～130L/min）。     

基于大数据挖掘的低碳钢连铸工艺参数优化

摘要：针对热轧卷表面缺陷，基于大数据挖掘技术中的神经网络预测模型，提出了一种优化连铸工艺参数的新方法(prediction model method，简称PMM)。PMM方法可以得到各连铸参数对表面缺陷发生可能性的多样本连续变化图，并以此得到对应影响规律、关键工艺参数及临界值。结果表明，吹氩参数中，保护氩气流量对低碳钢热轧卷表面缺陷影响最为明显且呈负相关关系，塞棒与水口位置的最佳吹氩流量分别为3.0和1.8L/min。结晶器热流参数中，内弧侧水流量影响最明显，各面水温差最佳范围为7~9℃，最佳进水温度在35℃附近。同时，表面缺陷发生可能性随拉速提高、板坯宽度、浇铸长度增加而增加明显，但随中间包钢水质量增加而逐渐降低。此外，对比发现浇铸速度、板坯宽度、保护氩气流量与结晶器冷却水流量等参数是影响热轧卷表面缺陷形成的关键连铸工艺参数，且缺陷发生可能性对结晶器冷却水总流量的波动最为灵敏，其临界下限值为8700L/min。     

100t钢包底吹氩混匀时间与卷渣水模拟

基于相似原理,按照1∶4对某钢厂100 t底吹氩钢包建立水模型,研究不同底吹位置、吹氩流量对混匀时间和卷渣行为的影响。研究表明:单喷嘴底吹氩,喷嘴位于钢包底部中心0.5R(钢包半径)至0.65R位置时的混匀时间较短;双喷嘴距钢包底部中心0.5R,夹角为180°时的混匀时间较短;相同流量下,单吹混匀时间稍低于双吹;为减轻包壁的侵蚀,喷嘴距包底中心距离最好小于0.65R。在试验条件下得出的最佳吹氩流量是426 L/min,单吹临界卷渣流量为142 L/min,双吹临界卷渣流量为213 L/min,有利于渣钢界面反应的流量应大于284 L/min。     

方坯中间包包盖吹氩数值计算研究与应用

连铸过程中，通过包盖向中间包内吹入氩气可降低中间包内氧气质量分数，增强中间包保护浇注效果，减少钢水二次氧化。以6流方坯中间包为对象，针对其空包阶段与稳浇阶段包盖吹氩过程建立数值计算模型。为验证模型准确性，采用手持烟气分析仪测定了不同吹氩流量和不同吹氩时刻中间包氧气含量，并与计算值进行了对比，发现两者相对误差小于7.5%。基于该模型计算分析了采用不同工艺方案(包括吹氩管布局、氩气流量、吹氩时间)进行包盖吹氩时中间包氧气含量变化规律，据此确定了合理的包盖吹氩工艺方案为，吹氩管布放于包盖孔两侧，烘烤孔密封、塞棒孔畅通，空包吹氩阶段氩气流量不小于120 m³/h,中间包稳浇阶段氩气流量不小于60 m³/h。采用该工艺方案开展了工业试验，中间包内的氧气质量分数可稳定维持在0.1%以下，RH出站至中间包钢水增氮降低18.3%,由7.1×10^-6降低至5.8×10^-6,钢轨B、C类夹杂物评级得到改善。研究结果为设计中间包包盖吹氩工艺、增强中间包保护浇注效果提供了理论指导。     

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°。     

浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂行为数值模拟

针对浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂工艺，以国内某钢厂130 t钢包为研究对象，建立VOF-DPM耦合数学模型，考察了浇注吹氩条件下钢液流场的发展过程以及余钢高度、吹氩流量、透气塞堵塞个数对钢包浇注过程夹杂物去除的影响规律。结果表明，浇注初期，随吹氩时间增加，气液两相区逐渐增大，钢包水口上方的2个循环流逐渐变大，当吹氩时间为12 s时，钢包内形成稳定的气液两相流；随余钢高度的降低，夹杂物的去除率逐渐增加，但当余钢高度从500 mm降至250 mm范围内时，夹杂物去除率增幅变缓；随吹氩流量的增加，夹杂物去除率存在2个局部最优点(30 L/min和60 L/min),在这2个局部最优吹氩流量前后，夹杂物的去除率均呈先增大后减小的趋势；与未堵塞相比，堵塞1个透气塞时，夹杂物的去除率相差不大，而堵塞2、3个透气塞时，夹杂物去除率下降明显。研究结果可为该工艺实际应用提供理论指导。     

钢包软吹过程优化数学模拟和工业试验研究

采用Eulerian-Lagrangian法对100 t钢包吹氩过程进行模拟计算,对不同吹氩流量下的钢包流场、气泡运动、液面形态和夹杂物去除进行了数学计算。优化结果表明,在当前的钢包条件下,吹氩流量为100～200 L/min时,渣眼裸露面积较小且夹杂物有较好的去除效果。此外,还对钢包软吹过程数学模拟结果进行了工业试验,在吹氩流量为150 L/min时,软吹前期钢水中大尺寸夹杂物上浮去除明显,软吹10 min可以有效提升钢水洁净度水平。     

一种氩气箱控制系统

正专利号:ZL200620043191.0专利权人:上海梅山钢铁股份有限公司发明(设计)人:唐全刚宣海林本实用新型涉及一种用于连铸结晶器的氩气箱控制系统。主要解决目前氩气箱控制存在的流量不准、精度范围不够以及无历史记录的技术问题。技术方案为:一种氩气箱控制系统,包括四路吹氩管路,分别是水口吹氩管路、塞棒吹氩管路、     

RH处理过程钢液流动行为的三维数值模拟

以300 t RH-MFB工艺参数为基础,建立了整个装置内钢液流动的三维数学模型。用双流体模型处理气液两相流,以分析吹氩流量、真空度、吹氩喷嘴排布等因素对钢液流场和循环流量影响。结果表明,当吹氩流量在4000 L/min以下时,循环流量随吹氩流量提高而提高;该装置以67 Pa,吹氩流量3500 L/min,浸渍管浸入深度600 mm和上下交错排布16个吹氩喷嘴较合理。     

武钢连铸坯质量的改善

本文叙述了武钢十年来在改善连铸坯质量方面开展的研究和生产实践。为提高连铸坯纯洁度,调查了连铸坯夹杂物的来源,开发了顶底复吹后搅、钢包底吹氩、中包双隔墙、长水口吹氩保护浇注、整体塞棒吹氩等一系列工艺。研究了铸坯中心线裂纹和表面裂纹的成因和对策,使武钢连铸坯质量逐年提高,连铸品种不断扩大。     

连铸塞棒中间包冶金集成技术的应用实践

通过研究中间包动态精准吹氩系统、中间包环式氩封保护技术、带氩封环浸入式水口保护技术、中间包双挡墙挡坝技术、"双高"缓冷型保护渣、非连续式结晶器电磁搅拌连铸塞棒中间包冶金集成技术,改善了连铸塞棒中间包冶金效果,降低了夹杂物含量,提升了铸坯质量,有效解决了轧制孔洞、起皮、裂边等质量问题。     

260t复吹转炉底吹氮氩切换对终点氮含量的影响

在260 t顶底复吹转炉上对吹氧过程中的底吹模式进行了氮氩切换试验研究,并根据钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了说明。试验结果表明,吹氧70%以内进行底吹氮氩切换对终点钢水氮含量没有影响;吹氧85%时进行底吹氮氩切换,氮气流量不大于16 m3/min时,对终点钢水氮含量影响不大;当氮气流量大于20 m3/min时,终点钢水氮含量增幅较大,超过50%;氮氩切换时间点及氮气流量应根据钢种而定。     

420mm×1100mm板坯连铸结晶器吹氩对流场和温度场影响的数值模拟

利用FLUENT软件计算了不吹氩时420 mm×1100 mm板坯连铸结晶器中心面、水口液面、出口处钢液流场和温度场,并计算了吹氩时结晶器钢液流场的分布特征,优化得出结晶器最佳吹氩量为3 L/min。现场试验表明,吹氩后结晶器内液渣层分布合理,钢流循环较好,液面较稳定,铸坯裂纹报废率降低15%。     

150 t钢包底吹氩的水模型研究

采用几何相似比1∶4.5的水模型对150 t钢包底吹氩的工艺参数进行模拟试验,研究了喷孔圆周(0.40 ～0.70 R)、同圆周夹角(60°～120°)流量(189～378L/h)对混匀时间的影响,测定吹氩流量与表面流速的关系以及分析了不同流量下的卷渣现象.结果表明,最佳的底吹方案是120°夹角,0.7R双孔同圆周,流量378 L/h(对应实际流量600 L/min);最佳喂线位置为0.4R;软吹时临界卷渣流量为110 L/h(对应实际流量175 L/min).     

使用圆孔透气塞的钢包内流场及其渣眼行为研究

由于圆孔取代矩形狭缝后,可以有效地缓解透气塞狭缝孔周应力集中和延长其使用寿命,因而研究其精炼过程显得十分必要。文中采用离散相模型与VOF模型对钢包吹氩过程进行了研究,对比分析了不同流量下使用圆孔狭缝式透气塞的钢包内的流场和渣眼面积,并采用水模试验方法验证了数值模拟。结果表明:底吹气体流量对钢包的流场特征影响不大,当流量高于3.76 L/min时,流量的增大对钢液的流速影响不大,当底吹流量低于3.76 L/min时,流量增大,钢液流速增大;而且水模试验中的渣眼面积与数值模拟得到的渣眼面积吻合较好。     

210t RH精炼过程夹杂去除和卷渣的物理模拟

通过几何相似比1:4的水模型,研究了钢厂210 t RH精炼的处理时间、驱动气体流量、真空度、气孔数和浸入深度对夹杂物去除的影响以及底吹方式和气体流量对卷渣量的影响.模拟试验结果表明,处理24 min可去除约90％夹杂物,真空室下降时双透气砖短时间底吹氩气可明显减少钢液卷渣量.得出210 t RH精炼合适的工艺参数为驱动气体流量164.2 m3/h,气孔数8个,浸入深度500 mm,真空室绝对压力4 000 Pa;双透气砖吹氩总流量为90 m3/h.     

GCr15轴承钢宏观夹杂物改善工艺实践

介绍了塞棒吹氩工艺在某钢厂320 mm×425 mm连铸机GCr15轴承钢的应用。比对了塞棒吹氩工艺与不吹氩工艺GCr15轴承钢宏观夹杂物的差异。结果表明，实施塞棒吹氩工艺的轴承钢宏观夹杂物，比未实施吹氩工艺的好。