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。     

真空浇注对结晶器内流体流动行为的影响

对真空浇注下结晶器内流体流动行为进行了研究.将中间包浇注水口上部区域进行密封得到真空室,通过降低真空室压力减小钢水进入结晶器的驱动压力,从而减小钢水进入结晶器的流速,最终减小结晶器内液面波动造成的卷渣.试验研究了不同真空室压力和不同进入真空室阀门开启度下的结晶器液面波动和窄面压力变化,得到真空室压力减小、开启度增加可以减小结晶器液面波动和窄面压力变化,同时得到了各位置液面波动和窄面压力变化的规律.     

连铸机结晶器液面结壳研究

研究连铸机结晶器钢液面结壳问题,从保护渣隔热保温性能、水口使用状态、塞棒氩气流量以及浇注温度和拉速等主要方面进行分析研究,找出造成液面结壳的原因,采取相应的措施,有效地解决了结壳问题。     

板坯连铸结晶器流场及液面波动的水模研究

以我国实际生产的某连铸结晶器为原型,建立1∶1有机玻璃水模型,研究了不同结晶器断面、不同中间包液位下,板坯连铸结晶器流场形态和结晶器液面波动情况,研究发现中间包液位的变化对结晶器液面流场和波动产生影响;同时中间包液位改变了水口出口的压力和流速,进一步影响结晶器流场和液面波动.实验工况条件下,最佳中间包液位的稳定高度为800 mm.建议生产过程稳定控制中间包液位,以提高连铸坯质量.     

济钢板坯连铸高效生产技术的开发与实践

通过对现有装备和工艺技术能力进行系统分析,济钢第一炼钢厂实施了全程保护浇注系统工艺优化、长寿命中间包技术、板坯结晶器表面镀层技术优化、铸坯在线诊断模型的建立、结晶器液面自动控制技术等,初步实现了高效化生产。     

基于鲸鱼算法优化BP神经网络的结晶器液面波动的预测

在连铸过程中，结晶器液面波动是限制连铸速度和铸坯质量的关键参数之一，因此，液面波动行为的准确预测一直是冶金学者的研究重点。基于此，本文利用Python对结晶器液面波动的振幅值进行预测。首先，选取中间包的质量、塞棒的位置、拉力和结晶器振动作为模型的输入，对数据快速傅里叶变换和归一化处理。然后，构建4×3×1的反向传播(back propagation, BP)神经网络模型，并利用鲸鱼算法(whale optimization algorithm, WOA)对初始权值和阈值优化。通过训练预测，相比BP神经网络，WOA-BP神经网络能较好地对结晶器液面波动进行预测，且预测值与结晶器液面波动振幅吻合较好，拟合决定系数(R²)为0.841 4;当振幅偏差为±0.02时，命中率可达到91%。     

铝钢生产的连铸工艺控制

介绍了武钢第一炼钢厂铝钢生产的连铸工艺控制,主要从钢包、保护浇铸、中包内衬与覆盖剂、塞棒水口、保护渣、结晶器液面自动控制、结晶器振动以及结晶器电磁搅拌等8个方面,分析了其对铝钢生产的影响,提出了相应的控制措施.     

IF钢板坯连铸工艺优化

 通过下渣检测系统、FC结晶器、塞棒吹氩、全程保护浇注、炼钢—精炼—连铸节点控制、IF钢洁净度判定等连铸工艺的应用和优化,解决了塞棒失控、结晶器液面波动、浸入式水口堵塞、漏钢预报系统误报等问题。在板坯连铸IF钢时,取得了月均夹杂物质量分数达0.22%,增氮合格率大于等于85%,连浇炉数大于等于6炉等良好效果。     

影响中间包寿命的原因分析及改进措施

通过分析唐钢塞棒中间包寿命的影响因素,认为主要为塞棒抗侵蚀性能差,塞棒与上水口配合差,中间包冲击区部位抗侵蚀性差造成的影响。针对性的试验了新的塞棒材质和上水口结构,改进了塞棒与上水口配合,优化了中间包冲击区结构,使中间包寿命由6 h提高到15 h,实现了角钢生产高效化,节省了生产成本。     

板坯连铸机中间包的物理模拟

通过对超低头板坯中间包的物理模拟，采用聚乙烯粒子模拟大颗粒夹杂物在中间包的上浮行为研究，确认采用单墙单坝的控流方式有利于夹杂的上浮，并找到了上挡墙和坝在中间包的最佳位置。同时认为以塞棒控流中间包的临界液面高度应大于150mm。     

冷轧钢孔洞缺陷的形成及预防

从连铸工序和轧制工序分析了冷轧钢孔洞缺陷的形成原因,提出了具体的预防对策:严格控制结晶器液面稳定、敞流浇注、中间包结瘤等,可以有效的减少成品孔洞缺陷的产生。     

超低碳钢连铸结晶器液面波动原因分析及改进

针对河钢邯钢邯宝板坯连铸机浇注超低碳钢时产生的结晶器液面波动,系统分析了其影响因素。根据液面波动特点,通过提高钢水洁净度、降低钢水过热度、优化浸入式水口插入深度、合理控制中间包吹氩量等措施,连铸可浇性明显改善,超低碳钢结晶器液面波动得到稳定控制,热轧卷翘皮、夹杂缺陷比例由1.38%降低到0.43%。     

包晶钢结晶器液面波动的原因及控制

浇注包晶钢时,结晶器液面经常出现周期性剧烈波动的现象,影响了产品质量,增加了事故风险.从结晶器液面波动的产生机理入手,分析了包晶钢结晶器液面周期性波动的原因.认为包晶钢的不均匀凝固以及季节性的二冷冷却效率降低是造成结晶器液面周期性波动的主要原因.通过优化钢水成分控制目标,降低结晶器冷却水流量,选用高结晶性保护渣,加大二...     

低铝无取向硅钢结晶器液面波动及水口结瘤控制

通过能谱和物相分析对水口结瘤物和冶炼过程钢液夹杂物进行研究。结果表明W800低铝无取向硅钢结晶器液面波动幅度大主要是Al₂O₃类夹杂物在浸入式水口聚集造成的。从RH破空到钢液进入中间包的过程中,随着炉渣氧化性增加,Al₂O₃类夹杂物的密度逐渐增大。当炉渣w(CaO)/w(Al₂O₃)≤1.7时,随着w(CaO)/w(Al₂O₃)增加,FeO的活度逐渐降低,进而Al₂O₃类夹杂物的密度也逐渐减少。Al₂O₃类夹杂物的增加主要来自炉渣对钢液的二次氧化。塞棒吹氩流量小,夹杂物会在水口内壁聚集;吹氩流量过大,会引起结晶器液面波动幅度大,合适的塞棒氩气流量可以有效地控制结晶器液面波动幅度。通过炉渣成分控制和塞棒氩气流量调节,W800钢液的洁净度显著提高,中间包钢液的夹杂物数量密度从0.41个/mm²减少到0.35个...     

CSP连铸结晶器液位波动的分析

结晶器液位控制系统用于自动开浇,并在浇铸期间保持钢水液位在预设定恒定液位上,任何对预设恒定液位偏移都通过塞棒位置调整来补偿。但是在实际生产中,仍然经常会发生钢水液面波动,这不仅严重影响了板坯质量,而且还降低了生产效率。通过对马钢热轧连铸结晶器液面波动分析,发现了结晶器液面波动产生的原因,并提出了预防措施,降低了液面波动发生的几率。     

提高连铸中间包使用寿命的技术措施

通过研究中间包渣线镁碳砖复合修砌技术、中间包冲击区镁质板组合修砌技术、连铸中间包长寿命上水口技术、塞棒中间包组合围堰座砖技术,中间包整体抗冲刷性提高,冲击区耐材稳定,保障钢水洁净度,提高了金属收得率,定径中间包平均寿命由48 h/包提高到72 h/包。     

中间包定径水口塞棒式快换复合浇注技术的开发

塞棒控流模式拉速稳定,但控流功能寿命短。定径水口快换控流模式虽可延长中间包寿命,但其拉速在一定范围内变化较大。济南麦哈勃冶金技术公司将塞棒控流技术引入定径水口快速更换技术,使二者有机结合,发挥各自优势,开发了中间包塞棒式定径水口快换复合浇注技术。该技术整体性能优良,用于优质钢、合金钢生产,既保证了铸机拉速平稳,又延长了中间包寿命。     

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°。     

高压气瓶钢34Mn2V 200 mm×200 mm轧坯角部拉裂缺陷的控制工艺

通过工艺对比分析了34Mn2V高压气瓶用钢中间包浇铸温度、结晶器液面波动、[Als]、中问包炉次和280 mm×380 mm连铸坯拉速波动对轧坯角部拉裂的影响。提出减小RH加Al量,按[Als]0.01%控制;RH后喂Ca-Si线;适当提高连铸钢液温度,控制中间包钢水温度1 520～1 530℃;控制浇铸过程塞棒吹氩量≤10 L/min;结晶器液位波动±3 mm等工艺措施。应用结果表明,轧坯角部拉裂缺陷率由原来的23.57%降至1.21%。     

异型坯单点浇注条件下结晶器控制模型研究与应用

通过对含铝钢异型坯塞棒中间包非平衡单点浇注技术条件下温度场流场模拟的研究,进一步对异型坯结晶器进行适应性改造,调整一冷水冷却参数,从而促进铸坯坯壳生长的均匀性,减少或避免铸坯表面裂纹质量问题的发生。