中间包夹杂物的去除与控制新技术

通过对中间包中不同去除夹杂物的手段进行综合分析,得到各环节中间包均应保护浇注和防止卷渣卷气,中间包应具有合理的控流装置（上下挡墙、湍流抑制器、旋涡抑制器）以得到理想的流场;利用钢包注流生成的小气泡、中间包气幕挡墙和电磁搅拌离心流动可以有效去除中间包内钢水中夹杂物;连续真空处理对脱气和去除夹杂物有良好效果但其可调性差,电磁过滤可作为辅助方法去除夹杂物。     

中间包钢水净化技术

中间包是炼钢连铸系统的关键装备之一，在连铸生产过程中起着贮存、稳流、减压、分流钢水的作用，常见的中间包有长方形、T形、C形、三角形和H形结构。重点介绍了中间包钢水净化技术：通过在钢水表面加入双层渣隔绝空气，防止钢水二次氧化；应用大容量、深熔池中间包增加钢水停留时间，控制钢包渣的卷入；增设挡墙和挡坝等设施改善钢水流动方向，消除死区；应用钢包下渣检测装置控制和减少夹杂物来源；通过中间包吹氩和气幕挡墙吹氩技术均匀钢水成分和温度，保证夹杂物充分上浮和去除；优化中间包耐材质量，提高中间包使用寿命，减少夹杂物的产生。同时对真空浇注技术、电磁过滤技术和旋转磁场钢水净化技术进行了分析，指出了中间包钢水净化技术，未来仍应在优化中间包的结构形式和流场、改善钢水中夹杂物的形状和变性处理技术，完善功能件的种类和布置以及耐火材料质量方面做重点研究。     

湍流控制器对异型中间包夹杂物去除的影响

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的去除十分重要,因此采用数值模拟手段研究了四流连铸中间包内钢液流动情况,考察了圆型湍流控制器高度,半径及顶缘厚度对中间包钢液流动和夹杂物去除的影响。结果表明:当在四流中间包内设置高度300mm,半径170mm,顶缘厚度20mm的圆型湍流控制器时,粒径小于80μm夹杂物的上浮去除率提高近20%。     

连铸中间包内钢水夹杂物运动行为的数学模拟

在连铸中间包中钢水流动、混合及停留状况仿真计算的基础上，通过对中间包钢水中夹杂物运动行为的数学模拟，研究了探讨了夹杂物碰撞长大、上浮排除以及被耐炎材料墙壁粘结吸附等现象。结果发现：中间包钢水中夹杂物的排除与钢水平均停留时间有密切关系，其中上浮排除的夹杂物约占排除总量的90％。另外，大颗粒夹杂物比小颗粒夹杂物容易排除，而且夹杂物能够在钢水流经中间包过程中长大，但中间包钢水流动所提供的湍动条件对夹杂物长大的促进作用不充分。     

连铸中间包中夹杂物粒度分布的研究

采用完全混合流和活塞流相结合的模型,针对铝脱氧钢研究了中间包流动状况下Al<,2>O<,3>夹杂物的粒度分布情况.对比了带挡墙前后的中间包的流场及夹杂物的去除效果,原中间包中夹杂物的总去除率为19%.而在带挡墙的中间包中,由于夹杂物受到湍流运动和活塞流运动的影响造成其相互碰撞粒度不断长大,夹杂物去除率达到37%,大大优...     

中间包底吹氩行为的数值模拟

 根据某钢厂连铸中间包的实际操作参数,采用欧拉两相流模型,气体入口边界条件按照多孔介质进行处理,利用CFX软件模拟计算了底吹氩中间包内钢液的流场。结果表明:底吹氩气技术代替上挡墙或下挡墙2种情况下,注入区钢液混合加剧,有利于夹杂物碰撞长大。浇注区靠近液面处速度提高易引起卷渣。当采用湍流控制器、上挡墙、下挡墙、底吹氩技术时,吹氩位置对钢液流动的影响较大,当在湍流控制器和上挡墙之间吹入气体时,钢液的流动特性有利于夹杂物的上浮去除。     

槽形中间罐水力模型试验研究

本实验采用正交设计法,以聚苯乙烯模拟中间罐钢水中非金属夹杂物的行为与加电解质电导率法测定钢水在罐内停留时间为指标,确定挡墙出流半圆孔径35mm,挡墙与矮墙间距100mm,矮墙高度130mm,挡墙之间间距800mm,液面高度400m 为最佳参数,取得钢水在罐内停留时间比无挡墙延长36～137s,模拟钢水中夹杂物上浮率为99.37%,比无挡墙降低钢中夹杂物60%。     

板坯连铸中间包结构的优化

对鞍钢三炼钢板坯连铸中间包结构进行了优化研究,发现原中间包结构造成钢水在中间包的最小停留时间短和活塞流体积小,死区体积大,不利于钢水中的非金属夹杂物上浮.采用合理结构的挡墙和湍流控制装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面流动平稳,促进钢水中的非金属夹杂物上浮,提高铸坯质量.     

中间包夹杂物运动行为的数模研究

利用数学模型研究了中间包内钢水中夹杂物运动的规律,采用自编的计算机软件,对马钢板坯和异型坯中间包夹杂物的运动进行了仿真计算,结果表明,中间包内夹杂物直径＞100um时,都能在中间包内上浮,而＜5um的小颗粒夹杂则很难在中间包内上浮,90％以上都随着钢水流出中间包。加入挡墙后,直径＞50um的夹杂物都能在中间包内上浮排出。大大提高了钢水的清洁度。本文提供了一种研究中间包夹杂物运动的方法,并认可采用挡墙控制钢水流动,可有效地排除钢水中的夹杂物。     

钢铁冶炼新技术讲座之十二连铸新技术(二)

2提高连铸坯洁净度技术连铸过程中生产洁净钢,一方面是去除液体钢中氧化物夹杂,进一步净化进入结晶器的钢水,另一方面是防止钢水的再污染。对于液体钢中夹杂物去除主要决定于夹杂物形成、夹杂物传输到钢——渣界面和渣相吸附夹杂物。对于防止连铸过程钢水再污染,主要决定于:(1)钢水二次氧化;(2)钢水与环境、钢水与空气、钢水与耐材相互作用;(3)钢液流动与液面稳定性(渣-钢界面紊流、涡流);(4)渣钢浮化卷渣。2.1生产洁净钢主要控制技术(1)保护浇注技术常用的钢水密封保护如:中间包密封、钢包→中间包采用注流长水口 吹氩保护,中间包→结晶器…     

中间包结构对钢液流动及夹杂物去除的数值模拟研究

依据河钢集团唐钢新区72 t中间包建立三维数值模型，讨论对比了不同中间包结构包括湍流抑制器、挡墙和挡坝对钢液液位波动、速度分布、停留时间以及夹杂物上浮去除的影响。钢液湍流运动通过求解Realizable k-ε模型实现，钢液停留时间通过求解浓度标量方程(User-Defined Scalar, UDS)实现，夹杂物上浮去除则通过求解离散相模型(Discrete Phase Model, DPM)得到。结果表明，带檐湍流抑制器和开口湍流抑制器下中间包上水口附近的液面波动较大，是不设置湍流抑制器的情况的3～4倍；而带挡板湍流抑制器下钢液在挡板之间形成循环流动，液位波动较小，甚至小于无湍流抑制器的情况；中间包内挡墙和挡坝同时存在时增加了钢液在中间包的移动距离，有利于夹杂物的上浮去除；在目前条件下，挡墙和挡坝分别距离中间包宽度中心1 060 mm和2 000 mm时钢液平均停留时间较长以及夹杂物上浮去除率较高。     

板坯中间包内钢液流动特性

通过开展中间包控流装置布置的正交试验,研究了反应器结构对钢水流动行为的影响.着重探讨了不同尺寸中间包的控流装置布置规律及其对钢液流动行为和夹杂物去除的影响,定量化得到了双流板坯中间包控流装置布置与死区体积和结构影响因子D的关系.实验结果分析表明:中间包内部分活塞流体积不利于夹杂物去除,死区体积可准确反映钢液的洁净度水平;出水口抽吸作用对钢液流动行为影响较大,挡坝布置在距出水口1000-1300 mm时钢液流动形态较好,夹杂物聚集导致的水口结瘤率低至7.5%;0.0035相似文献   

连铸结晶器水模拟试验

本文作者借助水模拟试验，对钢水涡流卷入保护渣的可能性，以及钢水、夹杂物等在结晶器中的行为特征进行了分析。结果表明对于向下直排式水口而言，钢中夹杂物主要来源于钢水中原有的夹杂物。     

中间包挡墙优化的数值模拟与实践

为了改善首钢三炼钢2号铸机铸坯夹杂物水平,对中间包挡墙结构进行了优化,并对中包内钢水流场进行了三维数值模拟,分析了钢水流场对去除夹杂物的影响.模拟及生产实绩表明：高挡墙方案均具有改善中包冶金效果,V形高挡墙方案安装使用过程结构稳定性更好,采用带导流孔的全挡墙钢水流场分布更加合理,有利于夹杂物的去除.     

板坯连铸中间包内夹杂物去除的数值模拟

以某厂50tT型2流中间包为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了三维有限体积模型,采用多相流模型对中间包内钢液的流动特性、温度分布与夹杂物去除规律进行了数值模拟,重点研究了不同堰-坝组合方式、湍流抑制器形状、拉速、夹杂物粒径等工艺参数对中间包内钢水平均停留时间、夹杂物上浮率的影响。结果表明:湍流抑制器对夹杂物的上浮去除影响不大;随着夹杂物粒径的增大,夹杂物的上浮率迅速增大;20μm以下的夹杂物则很难在中间包内上浮去除;随着拉速的增大,夹杂物的上浮率是不断减小的;采用堰A=300cm、坝B=400cm、方形瓦楞湍流抑制器、过滤器组合式控流装置时夹杂物的上浮去除效果最好。     

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.     

中碳铝镇静钢开浇阶段中间包钢水洁净度的变化规律研究

对中碳铝镇静钢单开第一炉浇注过程中的中间包钢水系统取样,用ASPEX扫描电镜分析了钢中夹杂物数量、成分等特征的变化规律。结果表明,开浇初期,中间包钢水的二次氧化现象严重。与RH终点的钢水相比,开浇初期中间包钢水的T.O含量增加了160%,N含量增加了39.7%,夹杂物的数量密度增加了118%,大颗粒夹杂物的数量密度增加了185%。随着浇注的进行,氧氮含量和夹杂物的数量密度下降;夹杂物成分向Al2O3含量增加的方向移动,且分布逐渐集中。开浇过程中钢水不仅受空气的氧化作用,还受中包耐材、卷渣等因素的影响。开浇初期钢液二次氧化生成的固态夹杂物更易聚合为大颗粒夹杂物。     

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。     

中间包下挡墙溢流卷渣行为

通过采用数值模拟、水模型实验和工业试验相结合的方法研究了中间包内钢水液面在下挡墙时的卷渣行为.数值模拟结果发现:当钢液面接近下挡墙时,上下挡墙间钢液面容易暴露,造成钢水氧化,在下挡墙出口区一侧容易造成钢渣乳化和卷渣,在出口区下挡墙与中间包壁形成的角部区域卷渣趋势更大;溢过下挡墙的流体对下挡墙冲蚀较严重,在实际生产中将缩短中间包寿命;当中间包液面降低到下挡墙附近时在下挡墙处形成的卷渣很难在中间包内上浮去除,容易进入结晶器.水模型实验和工业试验同时验证了这一结果.     

钢包内夹杂物行为物理模拟与探讨

通过对目前石钢公司精炼过程中钢包底吹氩控制的物理模型实验,模拟钢包内非金属夹杂物在钢水中的行为,探索改善非金属夹杂物的控制方法。利用水模型,通过卷渣实验、底吹氩时间、底吹氩气流量优化实验等模拟了非金属夹杂物在钢水中的行为,确定有利于去除夹杂物的合理底吹氩软吹时间为30 min,流量控制为40 NL/min,此时钢液循环流动输送夹杂物至钢包表面的速度加快,夹杂物的上浮和去除效果较好。