薄板坯连铸过程浸入式水口堵塞的研究

针对薄板坯连铸过程浸入式水口的堵塞情况,研究了浸入式水口的堵塞机理。生产实践表明。Ca处理是改善薄板坯连铸钢浇注性能的有效措施。     

FTSC薄板坯连铸结晶器流场数值模拟

利用商业软件GAMBIT和FLUENT，针对FTSC薄板坯连铸结晶器，建立三维有限体积模型，用来描述结晶器内钢液流动特征。在此基础上，分析了浸入深度、拉坯速度以及水口倾角等参数对结晶器流场的影响，为FTSC薄板坯连铸结晶器相适应的浸入式水口结构尺寸优化提供参考。     

连铸用浸入式水口(SEN)的发展

浸入式水口是连铸用关键功能耐火材料之一,其使用效果直接影响连铸效率和铸坯质量.随着连铸技术的发展,浸入式水口也经历了不同的发展阶段.本文介绍了浸入式水口在连铸中的位置及其作用,着重介绍了不同时期不同材质浸入式水口的优缺点和几种具有防堵功能的浸入式水口,并对浸入式水口的发展趋势进行了分析.     

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。     

“薄板坯连铸用高通量浸入式水口开发与应用”项目获高度评价

2007年07月15日，“薄板坯连铸用高通量浸入式水口开发与应用”项目评价会在包钢宾馆召开。以中国工程院院士、钢铁研究总院教授级高级工程师、名誉院长殷瑞钰为组长的专家组对包钢、鞍山市东方巨业高级陶瓷有限公司、辽宁科技大学联合开展的“薄板坯连铸用高通量浸入式水口开发与应用”项目进行了评价，认为项目整体达到国际先进水平，具有多项创新，所开发应用成功的新型水口从技术和产品两方面打破了国外公司的垄断，具有广泛的社会效益和经济效益。包钢总经理司永涛出席评价会并讲话。[第一段]     

CSP结晶器内流动与传热过程的计算机模拟

对CSP薄板坯漏斗形结晶器内的流动与传热行为进行了计算机模拟研究。考察了水口结构形状、拉坯速度及水口插入深度对结晶器内流场、温度场和凝固的影响，为与薄板坯连铸结晶器相适应的浸入式水口结构形状选型提供依据和指导。     

薄板坯连铸用高性能浸入式水口

薄板坯连铸的发展在很大程度上归助于浸入式水口（SEN）及塞棒新结构及新材料的开发。在过去的10年水口塞棒的使用寿命提高了两倍。     

唐钢FTSC工艺薄板坯连铸浸入式水口堵塞的原因分析

主要对唐钢FTSC工艺薄板坯连铸过程中间包浸入式水口堵塞的原因进行了工艺分析，从冶金反应的角度分析了耐火材料对水口堵塞的影响机理，并提出了通过提高钢液纯净度、Ca处理等方法进行中间包浸入式水口堵塞的控制，提出了无碳耐火材料的开发设想。     

薄板坯连铸机新型浸入式水口

基于相似原理,采用1:1的水模型,模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液的流场.采用SG800水工数据采集系统对结晶器内液面波动和注流冲击深度进行了定量测量.针对薄板坯连铸高拉速的需要,开发了一种新型的耗散型浸入式水口.通过研究耗散水日上下出口面积比、出口角度以及拉坯速度对结晶器液面波动和对结晶器窄边冲击情况的影响,找出了其中的变化规律,为优化耗散式水口的结构和工艺参数提供了理论依据.通过与普通双侧孔水口的试验比较,证明耗散型水口是一种适合薄板坯连铸高拉速生产的新型水口.     

薄板坯连铸的关键技术

要使薄板连铸实现国产化，研究和攻克薄板连铸的关键技术则成必不可缺少的工作环节，文中就薄板坯连铸的结晶器，浸入式水口，保护渣，铸轧及二次冷却等４项关键技术进行了阐述。     

连铸结晶器石英水口蚀损机理分析

在前人研究的基础上,总结了石英水口制备工艺、选用以及在钢水浇铸过程的作用。针对本厂下线石英水口的状况,通过测量下线水口断面尺寸,分析了钢水成分、保护渣和水口对中等因素对石英水口蚀损的影响,得知石英水口蚀损主要有内部扩颈和外部缩颈两种形式,其中以保护渣侵蚀造成缩颈为主,平均速率为15.86 mm/h。水口在使用过程中如果未良好对中,会造成水口薄厚不均,影响水口正常使用。针对上述问题提出了在保证水口对中的前提下,改变石英水口浸入金属液面深度来延长其使用寿命的方法。     

敞开式水雾化喷嘴

水雾化喷嘴是水雾化法生产金属粉末的关键设备。对于常规喷嘴,增大雾化夹角及提高雾化压力均可提高金属粉末的细粉率,但也都会遇到堵嘴问题,从而导致雾化过程中断。本研究分析了雾化过程中的堵嘴机理,设计了一种新型敞开式水雾化喷嘴,对其进行强度计算,并进行雾化试验。结果表明,此新型敞开式雾化喷嘴可以有效避免水雾化金属粉末过程中气囊的形成,可从根本上解决以往生产中经常出现的堵嘴问题。而对单个敞开式喷嘴而言,提高雾化夹角,增加孔数,以及提高雾化压力,均可以显著提高细粉率。     

50 t转炉氧枪喷头冷却水流的数值模拟和优化

用流体商业软件Fluent对50 t转炉氧枪喷头的冷却水流动进行数值模拟,从冷却水流动的速度矢量图分析其流动特征。通过模拟分析,提出一种兼顾控制冷却水流动、提高冷却效率和喷头端面强度的带有水冷隔板的新结构氧枪喷头。模拟结果表明,由于新结构氧枪喷头内形成独立的进回水通道,可减少水流在水冷腔中对冲造成的能量损失和喷头中心水流死区的产生,有良好的冷却效果,增强了端部中心机械强度,抑制喷头变形。     

Simulation of Gas Flow Field in Laval Nozzle and Straight Nozzle for Powder Metallurgy and Spray Forming

Gas flow field in nozzles and out of nozzles was calculated for Laval orifice and straight orifice nozzles. The results showed that the flow generated by the Laval nozzle had a higher exit velocity in the vicinity of the nozzle, in comparison with that of the straight nozzle, that is to say, a Laval nozzle was more efficient than a straight one in disintegrating the melt stream and was apt to produce finer powders. The flow generated by the Laval nozzle was less convergent and the velocity gradient along the radial direction was more moderate than that of a straight nozzle, which could contribute to a broad distribution of melt particles. According to their flow characteristics, the Laval nozzle was reckoned as a better choice of producing larger spray-formed billets.     

蓄热式燃烧器优化设计数值模拟

借助于数值模拟的方法,完成了蓄热烧嘴的优化设计,分析了蓄热式烧嘴关键结构——空气和煤气喷口距离及入射角度对燃烧流场、温度场和浓度场的影响,结果表明:(1)烧嘴喷口距离在15D～20D间调整和角度在3°～9°间改变对炉内整体温度水平和温差大小结果影响不大,燃烧高温区主要集中在炉膛的中部,温度梯度较小,温度分布很均匀,炉膛中心区域内温度差在100℃以内。(2)烧嘴喷口间距小时,喷口角度不宜过大,否则会出现燃烧不完全现象。当烧嘴喷口间距过大时,喷口角度不能过大也不能过小。综合分析确定烧嘴结构在18D、5°组合状态下燃烧效果最优,性能最稳定。最后通过实验证明实验烧嘴炉内温度场和浓度场分布规律与计算结果一致。     

四支管钢板控冷结构喷嘴管出口流量均匀性

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对钢板控冷设备中四支管结构管路的流场进行了三维稳态数值模拟,分析了喷嘴管直径、喷嘴管高度、支管直径以及入口管进水流速等参数对各喷嘴管出口流量均匀性的影响.模拟结果表明:喷嘴管直径、支管直径、入口管进水流速对各喷嘴管出口流量均匀性影响较大,而喷嘴管高度对各喷嘴管出口流量均匀性影响较小.     

生产轴承钢用浸入式水口的堵塞机理

 由于生产轴承钢水口的堵塞,严重影响生产的顺利进行。利用化学分析、相分析和岩相分析的方法对浸入式水口堵塞物及其耐火材料进行研究。结果表明,发生水口堵塞的位置主要在水口渣线部,堵塞物化学成分主要以金属Fe为主,其它含有Al、Cr、Si、C等物质。而水口内壁物质主要是Al2O3、SiO2、CaO、Cr2O3、FeO等氧化物。从X射线分析看,这些物质主要是熔点较高的CaO和Al2O3形成的CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3。由此分析得出,钢水金属冷凝、连铸保护浇铸不好和钢水不洁净是造成水口堵塞的主要原因。同时给出了防止水口堵塞的技术措施。     

水煤浆用喷嘴磨损机理研究

讨论水煤浆用喷嘴所受冲蚀磨损机理 ,确定了影响喷嘴寿命的主要参数 ,提出了喷嘴的改进措施 ,并运用表面强化处理工艺 ,大大地提高了喷嘴寿命     

浸入式水口吸入空气机理及吹氩量控制模型

 连铸过程浸入式水口本身及其与上水口连接处容易吸入空气,导致钢水二次氧化,随之可能造成水口结瘤及断浇,导致严重的连铸事故。通过向水口内部吹入氩气可以防止空气吸入,吹氩量控制不当容易引起铸坯缺陷。基于伯努利原理和质量守恒定律建立了从中间包到结晶器的速度-质量模型,探讨了以上部件吸入空气的机理。首先研究了理想与考虑压损2种情况下水口直径、水口浸入深度、中间包液位、铸坯宽度和拉坯速度对水口入口的钢液横截面积与出口的钢液横截面积之比(A_A/A_P)的影响,然后对水口结构进行了优化,并建立了吹氩量控制模型。结果表明,为防止水口吸入空气,应尽量减小水口直径、降低中间包液位和水口浸入深度的高度差、增大拉坯速度和铸坯断面宽度。其中水口直径提高10%,A_A/A_P从2.15增大至2.62;铸坯宽度和拉坯速度对A_A/A_P影响略低于水口直径,同样提高10%,A_A/A_P均从2.15降低至1.96;中间包液位和浸入深度对A_A/A_P影响最小。基于此研究结果,水口结构优化为符合钢液流束的圆台形,并结合水口内真空区体积确定了吹氩量控制模型,使得水口内始终保持微正压。本研究结果为减小甚至消除水口的空气吸入、控制氩气吹入量提供了理论基础,对高品质钢的生产及节能降耗具有重要意义。     

双渣线操作提高结晶器浸入式水口使用寿命的工艺实践

基于保护渣对6流140mm×140mm坯连铸结晶器铝锆质浸入式水口侵蚀机理的分析,通过控制结晶器钢液面为折线形周期性波动（振幅为5 mm,周期为2 h）浇铸5 h后升高中间包高度20~40 mm更换水口的渣线位置,扩大了水口被侵蚀的面积,减轻浸入式水口侵蚀深度。生产结果表明,在使用8 h的条件下,水口的侵蚀深度由工艺优化前的15 mm减小到优化后的5.5mm,提高了水口的强度,避免了因更换水口断裂而发生停浇事故。浸入式水口的使用寿命由8 h提高到10~12 h。