中间包吹氩技术的研究进展

讨论了中间包吹氩技术去除夹杂物的机理以及影响夹杂物去除率的因素,并综述了中间包吹氩时气液两相流体流动的数学模型,讨论了几种不同的中间包吹氩技术,指出了我国中间包吹氩技术的现状。     

俄马钢连铸中间包吹氩保护工艺

由于中间包采用透气水口、长水口、塞棒及挡渣墙吹氩保护工艺,钢中点状不均匀类缺陷率减少了0.000 3%,钢中夹渣类缺陷率减少了0.020%,粗大颗粒夹杂类缺陷造成的板坯废品率减少了0.003 2%,有效地降低了钢水连铸中的板坯缺陷,创造了可观的经济价值.     

高品质IF钢连铸中间包降低残钢量的水模型研究

为解决某钢厂生产高品质IF钢中间包死区较大,夹杂物不能充分上浮,浇注结束时残钢量过多等问题,通过中间包水模拟实验对挡坝结构进行了优化.结果表明:增加挡坝高度,并开向上角度通钢孔,可有效提高钢液向钢液面的运动趋势,延长钢液运动路径,钢液滞止时间提高12.5%,死区减少36%;浇注结束时部分钢水从通钢孔流出,避免了挡坝间残留大量钢液而渣全部进入浇注区现象的发生,理论残钢量从9 t降到4.5 t,金属收得率提高.     

中间包吹氩去除钢水夹杂物

通过现场实验,研究了中间包吹氩位置和氩气流量对钢水洁净度的影响,重点探讨了在注流区吹氩对钢水洁净度的影响.结果表明:在T型中间包注流区内进行合适流量吹氩可提高钢水洁净度,在浇铸区拐角处和塞棒附近吹氩对钢水洁净度没有明显的影响;在注流区内吹氩,合适的氩气流量为6L·min^-1,与不吹氩相比,钢中总氧降低率和夹杂物的去除率均可提高10%左右,但15L·min^-1的大流量吹氩将会显著增加钢中总氧和大型夹杂物数量.分析认为:注流区内大的湍流强度可将氩气泡击碎成弥散小气泡,大量小气泡在钢液中上浮,不但提高了气泡捕捉夹杂物的概率,而且增加了夹杂物之间的碰撞机会,其结果是增大了夹杂物的粒径,促进了夹杂物的上浮去除;同时,注流区离水口距离最远,在注流区吹氩,碰撞长大的夹杂物有更长的时间上浮排出.以上两个因素的共同作用,使得在注流区吹氩对去除钢水夹杂物有显著效果.     

超低碳IF钢连铸过程夹杂物控制分析与实践

IF钢是一个国家汽车用钢板生产水平的标志。目前我国的IF钢生产仍不能满足中高档轿车用高品质钢板的需求。本文主要分析连铸过程各个阶段对IF钢中的夹杂物控制,解决IF钢板坯的表面质量问题,对于IF钢生产的进一步发展具有重要的意义。     

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.     

吹氩技术及其对中间包流场影响的研究

研究了基于有限元分析软件对吹氩技术、中间包流场的影响,结果表明在中间包注入流与堰之间安装多孔透气砖可促进夹杂物的去除。确定透气砖在距水口中心700 mm、气量在7 L/min时,中间包内流体的流动特性最佳,可有效提高了钢水质量。     

中间包吹氩去除夹杂物的模拟研究

通过水模型模拟实验,选用苯胺模拟夹杂物,有机硅油模拟中间包渣,研究了中间包吹氩去除夹杂物的效果;通过刺激—响应法测定中间包吹氩RTD曲线,探讨了中间包吹氩去除夹杂物的过程和机理。研究结果表明:在中间包吹氩条件下,活塞区体积分数最大的吹氩位置不一定会得到最大的夹杂物去除效果,在注流区附近吹氩,不但可以提高气泡捕捉夹杂物颗粒的概率,而且促进了夹杂物颗粒相互碰撞长大,去除夹杂物效果更为明显。     

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。     

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.     

钢包吹氩引起的钢水温降分析

通过现场实验测试，认为钢包炉吹氩搅拌过程中，氩气升温吸热对钢液温降的影响极少，分析认为钢液产生较大温降主要原因是包衬蓄热和吹氩过程中形成的钢液裸露面对外散热，同时指出钢包内钢液温度的分层可减少通过包衬散热所带来的热损。     

降低氩产品使用损耗实践

对液氩产品在供内部炼钢使用和对外销售充装过程中因气化而出现损耗的现象进行分析,并提出相应措施,取得了较好效果。     

Nitrogen Desorption in Molten Stainless Steel during Immersion Argon Blowing

The behavior of nitrogen desorption reaction in molten stainless steel for AISI 304 and 316 during immersion argon blowing through an immersed alumina nozzle with 3 mm in I.D. has been investigated by sampling method. Some kinetic parameters such as reaction order, rate constant and apparent activation energy of nitrogen desorption reaction for AISI 304 and 316 have been obtained. Results show that nitrogen desorption reaction from molten stainless steel for AISI 304 and 316 is the second order reaction. The rate constant at 1550 ℃ and 1580 ℃ for AISI 316 is 0.08407%-1·min-1 and 0.82370%-1·min-1, respectively. The rate constant at 1550 ℃ for AISI 304 is 0.4166%-1·min-1. The apparent activation energy Ea of nitrogen desorption reaction for AISI 316 is 2136.47 kJ/mol. This huge value of apparent activation energy verifies that the nitrogen desorption reaction has a complex and multistep reaction mechanism. The rate of nitrogen desorption reaction from molten stainless steel is mixed controlled by the desorption reaction of diatomic molecule nitrogen or of monatomic nitrogen from molten metal at the gas-metal interface and the mass transfer of nitrogen in molten metal. The rate equation of process for nitrogen desorption has been deduced.     

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。     

中间包内钢水控流技术

介绍了中间包冶金技术的发展,分析了中间包内钢水的流动特性及控流装置对钢水流动状态的影响,论述了改进中间包内的控流装置可以明显改变钢水流动状态,中间包内同时应用堰、坝、湍流控制器及多孔挡墙或气幕挡墙,能够延长钢水在中间包内的滞留时间,有效去除钢中夹杂,提高中间包冶金效果。     

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.     

降低转炉出钢温度工艺实践

鞍钢股份有限公司炼钢总厂三分厂为了降低转炉出钢温度,采取了优化保温层砌筑工艺、开发应用钢包的定位管理系统、优化钢包保温工艺等措施.采取上述措施后,中间包钢水过热度降低了5～10℃,转炉出钢温度降低了14℃,实现了低温出钢.     

吹氩钢液精炼过程气泡去夹杂机理研究

基于相似理论,选择乳状液滴作为模拟夹杂物,利用物理模型研究了吹氩钢液精炼过程气泡去夹杂机理,考察了工艺参数对夹杂物去除规律的影响.实验结果表明:较小和较大气量均有较好的去夹杂效果.通过研究可以看出,较小和较大气量范围内,夹杂物分别主要通过小气泡粘附和大气泡的尾流捕捉去除.