单流板坯连铸中间包气幕挡墙效果研究

在单流板坯连铸中间包中使用气幕挡墙,进行工业试验。对比使用气幕挡墙后钢水全氧含量和板坯夹杂物的变化。结果表明,中间包气幕挡墙可以改善中间包流场,可以去除中间包大型夹杂物,尤其是尺寸小于300μm的夹杂物。     

中间包气幕挡墙去除夹杂物的数值模拟

以湍流控制器加单坝结构的FTSC中间包为原型,采用气-液-固三相流数值模拟手段,研究了气幕挡墙对不同粒径夹杂物的去除情况.结果表明,中间包气幕挡墙能够改善钢液的流动特性,提高夹杂物的去除率,尤其对小颗粒夹杂物,去除效果更明显.     

气幕挡墙中间包钢水流动的数值模拟

根据二流连铸1500mm×250mm板坯时中间包的操作工艺参数,采用欧拉两流体模型,多孔介 质模型和拉格朗日随机轨道模型,模拟计算了采用湍流控制器和气幕挡墙技术的中间包内钢液流动特性和 夹杂物的运动轨迹,并用Monte-Carlo法统计了夹杂物的总去除率。模拟结果表明,采用中间包气幕挡墙技术 可以有效改善钢液的流动特性,延长钢液停留时间,减小死区体积;当吹气量为0.90m³/h时,夹杂物去除率比 不吹气工艺增加15.6%     

不同位置气幕挡墙方案对两流连铸中间包内流场的影响

在相似理论的基础上,通过水力学模拟对两流板坯连铸中间包3种不同气幕挡墙形式下的包内流场进行研究。实验结果表明：在同一吹气量（28L/h）时,气幕挡墙置于中间包端部（方案一）,在气幕的两侧形成两个方向相反的回流区域,延长了钢液的平均停留时间,采用该方案时中间包内死区比例为18.5%;气幕挡墙置于中间包墙坝之间（方案二）,也形成了两个较大的回流区,增加了钢液间的混合和夹杂物的去除,中间包内死区最小为17.4%,为三种方案之最优;气幕挡墙置于中间包挡墙之前（方案三）,气幕挡墙并未形成有效的气幕,中间包内部流体未得到充分混匀,出现27.5%的较大的死区。     

中间包气幕挡墙去除夹杂物的数值模拟

气幕挡墙技术是改善钢液洁净度的重要方法,吹入的气泡不仅可以改善中间包流场,还可以黏附去除夹杂物,大大提高夹杂物的去除率。采用Euler-Lagrange-Lagrange方法来研究钢液、气泡和夹杂物三相交互作用行为,该模型考虑了钢液与气泡、钢液与夹杂物、气泡与夹杂物之间的相互作用。在正常连铸条件下,研究了气泡黏附与吹气量对不同粒径夹杂物去除的影响。模拟结果表明,考虑气泡黏附的夹杂物去除率比不考虑黏附去除提高了19.12%～28.94%,气泡黏附夹杂物是去除夹杂物的重要方式之一,在气幕挡墙的研究中不可忽略。在本研究的吹气范围内,夹杂物的上浮去除率和黏附去除率都随着吹气量的增加而增大。与传统的挡墙挡坝中间包相比,使用气幕挡墙取代传统挡坝更有利于夹杂物的去除。     

气幕挡墙中间包夹杂物去除的水模型研究

以连铸1500mm×250mm板坯的中间包为原型,几何相似比1/3,采用自制多孔透气砖进行中间包底吹气的水模型试验。结果表明,气幕挡墙中间包中,夹杂物通过斯托克斯机理上浮,气泡吸附和钢液上扬流动而上浮去除;当吹气量≥0.08m~3/h,距入口中心533～800mm处形成有效的气幕挡墙,显著改善钢液流动性,夹杂物去除率由不吹气的44.86%增加至72.86%,并改善小颗粒夹杂物的去除。工业试验表明,采用气幕挡墙,使T[O]降低12%以上。     

底吹氩中间包钢液流动特性的数值模拟研究

根据某厂实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉两流体模型以及多孔介质模型,用数值模拟法研究了同时采用湍流控制器和气幕挡墙技术,中间包内气幕挡墙的位置及吹气量对中间包内钢液流动特性的影响。结果表明,采用气幕挡墙技术,吹气量及吹气位置对钢液流场及RTD曲线影响较大,吹气位置靠近人口或出口都不利于中间包钢液流动特性的改善,吹气量太大易引起表面卷渣现象,吹气量太小,不能形成有效的气幕挡墙。气幕挡墙距离人口1200～2000mm,且吹气量为0．90m^3／h时,可以有效延长钢液的停留时间,减小死区体积,有利于夹杂物的上浮去除。     

双流中间罐内夹杂物运动轨迹及去除效果研究

以作者本公司设计的双流板坯连铸机中间罐为模拟研究对象,应用水力学模拟和数值模拟方法研究了钢液在中间罐内的流动,分析了不同尺寸夹杂物在钢液内的运动轨迹及排除效果。结果表明:(1)中间罐内设置挡墙和坝能够改善钢液的流动状态,提高大型夹杂物的排除率;但有无高墙和挡坝对于50~100μm的非金属夹杂物效果并不明显;(2)针对双流板坯应用的中间罐,提出合理的挡墙和坝的安装位置,改善中间包的冶金效果。     

气幕挡墙中间包数理模拟及实践

根据武汉钢铁股份有限公司炼钢总厂三分厂二流板坯连铸中间包的操作工艺参数,采用数学与物理相结合的模拟方法,对比研究了气幕挡墙技术对中间包内钢液流动特性及夹杂物去除的影响,并根据研究结果进行了工业试验.研究结果表明:采用气幕挡墙技术,可有效地改善钢液的流动状态,延长钢液的平均停留时间,降低死区体积,提高夹杂物去除率,适应超纯净钢中间包冶金的需求.     

板坯连铸中间包气幕挡墙夹杂物去除的研究

分析了中间包不加气幕挡墙和加气幕挡墙吹氩时夹杂物上浮速度与气泡直径、夹杂物直径和密度的关系。气泡尺寸对夹杂物的上浮速度影响比较明显,夹杂物的密度对上浮速度的影响不大。进行了中间包气幕挡墙的工业试验,试验表明:中间包底吹气对钢液中小夹杂物的去除作用不明显,而对大型的夹杂物去除效果显著。     

中间包双层挡墙钙镁质填料对钢液夹杂物的影响

带填料的双层挡墙是1种新型的中间包控流装置,选择合适的填料可以更好地去除钢液中夹杂物。研究了使用钙镁质耐火材料作为双层挡墙的填料时,钙镁质耐火材料中w(CaO)对去除钢液夹杂物的影响。研究发现:填入w(CaO)为20%的钙镁质耐火材料时,试样钢中单位面积的夹杂物减少12.92%;而填入w(CaO)为30%的钙镁质耐火材料时,试样钢中夹杂物减少了25.84%。可以看出,钙镁质耐火材料作为中间包双层挡墙填料可以强化中间包去除夹杂物的效果。     

鞍钢宽厚板坯中间包气幕挡墙研究

以相似原理为基础,通过实验室水模拟实验,对鞍钢单流宽厚板坯连铸中间包应用气幕挡墙进行了优化研究。水模实验主要研究了原型中间包和气幕挡墙、耐火挡墙不同组合方案钢液的流动特征,将实验确定的最佳方案在大生产上进行了工业试验。结果表明,工业试验和水模实验的结果具有一致性。中间包应用气幕挡墙提高了钢的洁净度,显微夹杂物降低了23.73%,大型夹杂物降低了28.15%。     

中间包气幕挡墙水模与工业试验研究

通过水模型实验和工业试验,研究了中间包底吹氩气对中间包流场和去除铸坯大型夹杂物行为的影响。水模型实验结果表明:中间包底吹气可以改善中间包流场,减少死区体积比,增加平均停留时间。不同实验参数对中间包流体流动特征值的改变程度不同。工业试验结果表明:中间包采用气幕挡墙后,中间包长水口处到铸坯的全氧质量分数降幅提高60.62%;每10kg试样夹杂物总含量由3.85mg降至2.88mg,去除大型夹杂物效果明显,尤其是尺寸小于140μm的夹杂物。     

板坯连铸机结晶器内电磁搅拌技术

随着用户对钢板加工性能要求的提高和适应连续退火工艺的IF钢的增加,对于减少连续板坯中的非金属夹杂物和气泡等的要求更加严格。这些缺陷是因脱氧生成物,吹入的Ar气等在中间包内未上浮分离而进入结晶器内所造成。特别是弧型连铸机,钢液注入结晶器后,上浮的夹杂物和气泡易聚集在板坯内弧侧1/8厚度处。为解决这一问题,控制结晶器内钢液流动,促进夹杂物和气泡上浮是必要的。 为此,日本神户钢铁公司加古川钢铁厂开发了以线性马达式的结晶器内电磁搅拌装置控制钢液流动     

连铸中间包底吹氩物理模拟和工业实践

通过实验室物理模拟和工业应用实践,研究了透气砖底吹氩对本钢中间包内流体流动行为和去除钢中夹杂物行为的影响.物理模拟研究结果表明,底吹氩可以显著改善中间包内钢水的流动特征,延长钢水在中间包内的停留时间,提高中间包内钢水的混合程度,减少死区体积分率;吹气位置越靠近中间包水口侧对流体特征参数的改变效果更佳;吹氩形成的微气泡群可以显著改善中间包内流体的运动轨迹,流体运动的路线更加曲折,并且全程流动靠近液体表面.工业实践表明,底吹氩形成的“气幕挡墙”对夹杂物效果去除效果明显,与不吹氩相比,铸坯中夹杂物指数从7.33～8.98 mg/（10 kg）降低至4.21～4.33 mg/（10 kg）,且大颗粒夹杂物数量明显减少,没有发现尺寸大于30～50μm的夹杂物.     

气幕挡墙中间包内渣钢界面卷混现象

 中间包内采用气幕挡墙是有效去除钢水中细小夹杂的新技术。采用物理模拟方法,研究了连铸中间包采用气幕挡墙时其内流动行为和渣钢界面卷混现象,考察了吹气流量、气幕位置以及与湍流控制器组合对中间包内的渣钢界面的影响规律。结果表明,气幕挡墙的位置和吹气量是影响中间包卷渣的主要因素。     

430不锈钢冶炼过程的夹杂物

 在430不锈钢冶炼过程的AOD结束、LF结束及中间包浇注末期分别取钢样,利用扫描电镜和能谱仪分析了夹杂物的类型及形貌特征,并探讨了夹杂物的演变规律及其形成原因。研究得知:随着冶炼过程的进行,钢液中总氧含量有所降低,夹杂物的含量逐渐减少,尺寸逐渐变小。夹杂物类型：AOD中主要为CaO-SiO2-MgO;LF和连铸中间包中主要为CaO-SiO2-MgO-Al2O3,但成分略有不同;中间包中发现有含MnO的夹杂物。AOD末期CaO-SiO2-MgO系夹杂物成分与炉渣成分接近;在LF以及中间包中夹杂物的成分与精炼工艺、保护浇注和钢液温度的降低有关。     

板坯连铸单流中间包控流装置优化模拟研究

采用水力学模型试验,对太钢不锈钢板坯连铸单流中间包流场进行了模拟研究,并通过数值模拟进行验证,研究结果表明:该钢厂原型中间包流场存在严重问题,中间包内存在明显短路流现象,死区比例较大,钢液混匀效果差;通过正交优化试验得出最佳坝堰因素水平组合方案,使中间包流场得到改善;采用中间包气幕挡墙代替坝优化方案,使中间包流场得到进一步改善.根据水力学模型试验和数值模拟计算结果,结合钢厂实际情况,建议单流连铸中间包采用气幕挡墙代替坝的技术工艺,对于太钢不锈钢板坯中间包气幕挡墙最佳工艺参数:距离堰1 150 mm附近,底吹气量控制在120 L/min左右.     

带过滤器中间包流场的数学物理模拟和应用

 为了研究过滤器通道对中间包内流场的影响,通过数学和物理模拟对不同控流方式的两流板坯连铸中间包的钢液流动及传热进行研究,分析了过滤器对中间包流场的影响。结果表明,原方案中间包采用湍流控制器＋挡墙、挡坝的控流方式,活塞区体积比例为26.33%,死区体积比例为17.94%;用过滤器代替挡坝后优化效果显著,钢液的实际平均停留时间由原来的243.68延长至262.50 s,死区体积比例由17.94%减小至9.11%,过滤器加入后出口处温度仅比原方案出口温度降低了2 ℃,且安装简单,成本低。现场试验发现,10个炉次后过滤器通道处共吸附夹杂物19 kg,这说明中间包钢液中夹杂物减少,有利于改善铸坯质量。     

挡墙结构对46 t中间包钢液流动特性影响的数值和物理模拟

通过采用流动力学软件FLUENT进行的数值模拟和几何相似比1:3的水模型分别研究了导流孔倾角30°的U型挡墙和导流孔倾角分别为20°,25°,30°的V型挡墙4种结构的挡墙对46 t两流T型Φ800 mm圆铸坯中间包钢液流动特性的影响,并采用稳态模拟计算中间包钢液的温度场分布。结果表明,两种模拟结果有良好的一致性;使用导流孔倾角20°的V型挡墙的中间包流动特性最佳,中间包出口流温差仅为4.0 K,整体最大温差为14.2 K,停留时间最长为803.1 s,死区体积分数最小为0.09,更有利去除钢液夹杂物,提高钢的洁净度。