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.     

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。     

中间包底吹氩水模型试验及冶金效果

通过水模型试验和工业试验,研究了中间包底吹氩参数对中间包流场的影响。水模型试验结果表明:中间包底吹气可以改善中间包流场,较佳的吹气参数是透气砖距离冲击区765 mm,吹气量在0.06~0.10 m3/h。工业试验结果表明:中间包采用底吹氩后,T[O]降低了26.67%;大型夹杂物总含量由0.430 mg/kg降至0.079 mg/kg,降低了81.82%。     

吹氩连铸中间包内钢液流动特性的水模型实验研究

建立了模拟连铸中间包底吹氩流动过程的水模型.通过测定分析水模型的RTD（停留时间分布）曲线研究了吹气流量、吹气位置及控流元件对中间包内流动特性的影响规律,并对此进行优化.结果表明：条形透气梁安放位置对中间包内的流动特性影响最为显著,均匀开孔的多孔挡墙和条形透气梁喷吹氩气二者的配合使用能获得理想的流动特性.     

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。     

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°。     

气幕挡墙对中间包内钢液流场影响的数值模拟

根据实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉-欧拉两流体模型,用数值模拟法模拟计算了中间包底吹对钢液流动的影响.结果表明,底吹改变了中间包内钢液的流动状态,在气幕挡墙的两侧分别形成了方向相反的回流区.底吹气体流量对钢液流动状态、气泡分布影响显著,底吹气体流量太大或太小都不利于改善钢液的流动状态.     

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。     

钢包底吹氩卷渣临界条件的水模型研究

以钢厂70t钢包为原型,建立模型与原型尺寸比为1:2.75的水模型。通过水模型实验对钢包临界卷渣吹氩量进行测量,得到临界卷渣气量是450 L/min。实验测量不同吹气量下钢包液面水平流速,分析水平流速与钢包卷渣的关系,得到钢包临界卷渣的液面流速为0.652m/s、韦伯准数为6.967。讨论了采用临界卷渣韦伯准数计算临界卷渣液面流速,通过测量达到临界卷渣液面流速时的吹氩量,来确定临界卷渣吹氩量的方法。     

LF精炼过程100 t钢包底吹氩卷渣水模拟研究

以钢厂100 t钢包为原型,根据相似原理模型与原型1:3.5的比例建立水模型。试验了对应实际吹气量31~237 L/min不同位置单喷嘴和双喷嘴吹气对卷渣情况的影响,发现原吹气孔位置(距钢包中心约0.45R)单喷嘴、距钢包中心0.6R位置单喷嘴、原吹气孔位置(约0.45R)双喷嘴和距中心0.6R位置双喷嘴吹气临界卷渣气量分别为113、93、31、82 L/min,因此实际精炼时软吹采用单喷嘴吹气,合金化阶段用双喷嘴吹气为宜。回归分析得出,单喷嘴吹气时裸露区直径D(/mm)与底吹气量Q/(L·min^-1)的关系式D=43.333Q+47.5(0.6相似文献   

34 t中间包底吹气水模型实验

以钢厂34 t板坯连铸中间包为研究对象,依据几何相似原理,建立1:3的水力学实验模型,按照L₁₆(4⁵)正交表进行试验。结果表明,四因素的主次关系依次是气盒与堰间距、堰深、吹气量、堰与长水口间距;在最佳参数为吹气量450 L/h、堰深110 mm、气盒与堰间距235 mm和堰与长水口间距195 mm时,平均停留时间达到360 s,死区体积比例降低到11.47%,活塞区体积比例提高到21.95%,综合评分达到100.48。     

四流中间包气幕挡墙水模拟研究

采用不同参数的多孔透气砖进行了25 t四流中间包的底部吹气水模拟实验,结合RTD曲线和标准差分析,研究透气砖面积(210～105 mm×56～28 mm) 、4种吹气位置和吹气量(60～120 L/h)对中间包液体流动特性的影响,并与不吹气的情况进行了对比。结果表明,中间包吹气能改善液体的流动特性,均衡其在不同水口间的停留时间,并能延长峰值时间和降低死区体积。透气砖靠近挡墙,采用小气量和小面积更有利于改善现有中间包流场。     

Modeling of Liquid Steel/Slag/Argon Gas Multiphase Flow During Tundish Open Eye Formation in a Two-Strand Tundish

Metallurgical and Materials Transactions B - Multiphase flows are frequently encountered in metallurgical operations. One of the most effective ways to understand these processes is by flow...     

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。     

150 t钢包底吹氩卷渣行为的物理模拟

针对钢厂150 t双孔底吹氩钢包,根据相似原理建立几何比例为1:5的水力学模型,得出对应实际氩流量260~600 L/min时原型钢包及优化后钢包的液面裸露面积及渣钢卷混情况的变化规律和临界卷渣气量。研究结果表明,原型方案下两透气砖分别位于距钢包中心0.64 R和0.76 R处,两孔成90°(0.64 R+0.76 R,90°),临界卷渣气量为550 L/min;对于两个优化方案,双孔分别位于1/3 R和0.64 R,两孔成180°(1/3 R+0.64 R,180°)以及双孔位于0.5 R圆周上,两孔成135°(0.5 R+0.5 R,135°),临界卷渣气量分别为550 L/min与600 L/min。     

薄板坯连铸中间包吹氩行为的物理模拟

中间包吹氩是适应洁净钢冶炼的新技术、新方法。依据相似原理,在实验室建立了一定相似比的薄板坯连铸中间包物理模型。比较了传统堰坝组合,吹氩气幕挡墙分别代替堰、坝对中间包流体流动特征的影响,并尝试在中间包内采用双气幕挡墙的控流方式。结果表明,气幕挡墙分别代替堰、坝,中间包停留时间和死区体积与堰 坝组合十分相近;双气幕挡墙代替堰 坝组合,除死区体积较大外,停留时间接近堰 坝组合。上述结论为气幕挡墙技术的进一步应用提供了参考依据。     

预防中间包尾坯浇注过程中钢液卷渣的数学模拟和工艺优化效果

为降低中间包尾坯判废率,预防中间包尾坯降拉速过程钢液卷渣,应用流体力学软件FLUENT,对尾坯降拉速过程进行优化,研究尾坯拉坯过程的拉速变化对钢厂3^#板坯连铸机80 t中间包钢液紊流卷渣的影响。通过每次降拉速后的停留时间历程的湍动能时间跟踪曲线分析,确定了中间包尾坯降拉速优化方案。该方案在原方案基础上,将8 t铸余增加到10 t,缩短了各拉速下的持续拉坯时间,并将封顶操作从0.1 m/min提高到0.2 m/min,可减小尾坯卷渣的可能性和降低了生产成本,节约中间包尾坯降拉速总时间266.8 s和节约钢水量5.08 t。300mm×2000 mm 3^#板坯连铸机采用优化操作后,每月尾坯废品总量从576.4 t降低到139.1t。