消除结晶器内钢水卷渣的生产实践

介绍了福建三钢炼钢厂HRB400E方坯在棒材厂轧制出现翘皮质量异议的情况.分析表明,产生翘皮的原因是保护渣卷渣.通过优化连铸工艺,重点调整水口浸入深度,得出:当浸入深度控制在70～ 120mm时,铸坯卷渣得到有效消除,轧制过程中不再出现因卷渣导致的翘皮.     

CP640线材表面结疤原因及控制

介绍了某钢厂轧制CP640线材时,出现的连续翘皮结疤、块状结疤、锯齿状结疤及点状结疤等表面缺陷的宏观形貌;采用电镜和能谱等方法分析了结疤产生的原因。认为结晶器振动异常,连铸坯表面振痕深,导致氧化铁皮挤入振痕,轧制后开裂;以及保护渣润滑、熔化性能不良,黏附在铸坯表面形成黑点,轧制过程中轧入线材等都是导致线材表面结疤的原因。通过加强对结晶器振动装置的维护、优化保护渣性能、提高轧制前期高压水除鳞能力等措施,线材表面结疤缺陷得到有效控制。     

SPHC热轧卷板表面翘皮缺陷的改善

对SPHC钢热轧卷板表面翘皮缺陷的形成原因进行了分析,结果表明:连铸过程浸入式水口结瘤导致结晶器保护渣卷入钢液是产生翘皮缺陷的主要原因。通过热力学计算和工业试验对钙处理的热力学条件和中间包覆盖剂的化学成分进行了优化。采用优化的工艺参数后,浸入式水口的结瘤问题得到有效解决,结晶器液面波动值小于±3 mm,SPHC热轧卷板表面翘皮缺陷明显减少。     

宽板坯连铸结晶器内液面波动的数值模拟

以150 mm×(1 600～3 250) mm宽板坯连铸结晶器为研究对象,利用大型商业软件ANSYS CFX10.0建立了一个三维有限体积模型,采用多相流的VOF模型对结晶器内保护渣-钢液界面波动进行数值模拟,重点研究了拉速、水口倾角、铸坯断面宽度等工艺参数对结晶器内液面波动的影响.结果表明:随着结晶器宽度、拉速的增加,液面波动明显增大;采用较大的水口倾角,可以抑制液面波动,减少卷渣.     

大方坯结晶器内液面波动与卷渣行为

为深入揭示不同水口类型对结晶器内钢液初始流动的影响,以某厂410 mm×530 mm的大方坯结晶器为原型,基于相似原理,采用1:1的物理模型,比较了直通型、五孔和四孔水口浇注时在不同拉速和浸入深度下的结晶器内液面波动和渣层状态。结果表明,3种水口的液面平均波高范围分别为0.20~0.30、0.23~1.10、0.35~1.28 mm。五孔水口和四孔水口的液面波动均比直通水口剧烈,渣层比直通水口活跃,尽管有轻微卷渣但无裸钢现象,这有利于保护渣的熔化和夹杂物的上浮去除。五孔水口和四孔水口对结晶器壁面的冲击比直通水口强,有助于铸坯中心等轴晶率的提高。推荐该大方坯使用多孔水口时浸入深度和拉速分别为170 mm和0.38 m/min,可保证生产顺行和铸坯质量改善。     

浸入式水口结构对180 mm×240 mm断面连铸结晶器内钢液流动行为的影响

为改善国内某钢厂高碳硬线钢铸坯的内部质量,以实际180 mm×240 mm方坯连铸结晶器为原型,基于相似原理,采用1∶1的物理模型,对比研究了直通型和侧分旋流型水口浇铸条件下的结晶器内流体流动行为。试验测定了不同拉速和水口浸入深度下结晶器内钢液的流股分布、液面波动及渣层状态。结果表明:旋流水口可有效降低流股冲击深度;相同水口浸入深度和拉速条件下,使用旋流水口的结晶器液面平均波高大于直通型水口;拉速和浸入深度对旋流型水口的液面波动影响明显,渣层波动也比直通型水口频繁。综合液面波动和渣层状态并考虑成本因素,旋流水口更适合浇铸该断面高品质铸坯,其适宜的工艺参数为拉速1.0 m/min、浸入深度120 mm,此时自由液面平均波高0.18 mm,渣层波动适宜,无卷渣和裸钢现象发生。将该水口配合结晶器电磁搅拌和二冷工艺应用于高碳硬线钢生产,得到的铸坯质量稳定,Φ5.5 mm盘条中心碳偏析不大于2.0级的比例达95%以上,疏松缩孔不大于0.5级的比例达100%。     

电磁搅拌作用下水口深度对液面波动的影响

 结晶器内液面波动会影响连铸坯的质量,施加电磁搅拌使钢液的液面呈旋转抛物面。电磁搅拌电流过大或拉速过高会造成保护渣卷渣现象,对铸坯质量造成不利的影响。以某钢厂[?]250 mm连铸圆坯结晶器电磁搅拌为研究对象,采用电磁-流体单相耦合的方式及流体体积函数VOF模型,建立描述结晶器电磁搅拌作用下液面波动的数学模型,研究电磁搅拌作用下浸入式水口深度对液面波动的影响。研究表明,通过增大水口深度,能够改善因电磁搅拌强度过大或拉速过大造成的卷渣现象,减小水口附近的液面波动。     

板坯夹渣原因分析及预防

通过分析热轧卷夹渣缺陷的形貌及成分,结果显示:夹渣主要是结晶器保护渣卷入钢液中形成的。基于理论分析,得出结晶器窄边翻,水口结瘤以及液面波动是板卷夹渣缺陷的主要影响因素。最后,通过优化浸入式水口插入深度和吹氩流量,及时更换浸入式水口,以及稳定结晶器液面波动和拉坯速度等措施,显著地改善了铸坯质量,热轧归户降级率改进56.7%。     

230mm板坯连铸结晶器浸入式水口结构的优化

采用几何相似比1:2水模型研究了230 mm×1 250 mm板坯结晶器原浸入式水口(下孔直径78 mm,侧孔长轴80 mm,短轴66 mm)和缩小孔面积的优化水口(下孔直径65 mm,侧孔长轴75 mm,短轴60 mm)结晶器液面波动、冲击深度,流场分布和保护渣覆盖情况。结果表明,同种工况下,优化水口下液面波动更活跃,液渣层相对均匀,即减小水口侧孔面积,能提高流股出口速度,有利于保护渣熔化;钢厂生产DP600钢230 mm×1 250 mm铸坯测定结晶器内液渣层的厚度表明,当水口浸入深度130 mm,通钢量2.8 t/min时,使用原有水口时液面不太活跃,液渣层厚度差为12~13 mm,使用优化水口时,液面较活跃,液渣层厚度差为3~5 mm。     

天钢板坯结晶器流场物理模拟及连铸工艺优化

为研究结晶器内钢液流场,通过对工艺参数的优化,进一步提高铸坯质量,以天津钢铁集团有限公司4#-VAI板坯连铸结晶器为原型进行水模试验,通过调节拉速、水口浸入深度,研究了结晶器内流场形态、液面波动、流场冲击深度和保护渣形貌等的变化情况。模拟试验表明,在现有参数和水口尺寸情况下,结晶器流场合理、液面渣层平稳、坯壳厚度均匀,能够满足铸坯质量要求。     

C72DA钢连铸时避免结晶器钢水卷渣的工艺实践

通过对150 mm×150 mm方坯结晶器钢水流场的模拟和卷渣机理的分析,改进了连铸的有关工艺参 数：浸人式水口浸人深度由70～80 mm提高到120～135 mm;浸入式水口下口直径由25 mm增大至32 mm;保护渣 粘度由0.38 Pa ·8提高到0.40 Pa ·8;结晶器钢液面波动由±5.0mm降低到±3.0 mm。结果使C72DA钢的夹杂 物合格率由92.10%提高到99.51%。     

气体流量及水口底部形状对板坯结晶器内流场影响的水模型试验

采用1:1水模型研究了气体流量（010 L/min）和水口底部形状（凹底和尖底）对结晶器内流场的影响。在结晶器断面为230mm×1 200 mm,浇铸速度为1.6 m/min的模拟工况条件下,凹底水口其流体形态优于尖底水口;在结晶器液面波动稳定性方面凹底水口亦优于尖底水口;气体流量在08 L/min,使用尖底水口的流体其表面流速明显高于使用凹底水口的流体;对凹底水口而言,气体流量超过8 L/min,其流体表面流速低于0.2 m/s;120炉IF钢生产结果表明,使用优化的凹底水口和吹氩流量7 L/min,浇铸过程结晶器液面波动在±3 mm以内,铸坯夹杂物比优化前降低24%。     

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%。     

双渣线操作提高结晶器浸入式水口使用寿命的工艺实践

基于保护渣对6流140mm×140mm坯连铸结晶器铝锆质浸入式水口侵蚀机理的分析,通过控制结晶器钢液面为折线形周期性波动（振幅为5 mm,周期为2 h）浇铸5 h后升高中间包高度20~40 mm更换水口的渣线位置,扩大了水口被侵蚀的面积,减轻浸入式水口侵蚀深度。生产结果表明,在使用8 h的条件下,水口的侵蚀深度由工艺优化前的15 mm减小到优化后的5.5mm,提高了水口的强度,避免了因更换水口断裂而发生停浇事故。浸入式水口的使用寿命由8 h提高到10~12 h。     

非稳态浇铸对结晶器卷渣定量影响的大涡模拟

 基于实际板坯连铸结晶器建立了耦合大涡模拟(LES)湍流模型和VOF多相流模型的三维数值模拟模型,讨论了不同结晶器浸入水口(SEN)结瘤程度和SEN未对中分布对结晶器内瞬态多相流场及卷渣行为的影响。通过用户自定义程序成功实现了不同工况下结晶器内卷入渣滴数量、大小、空间分布等信息的定量化预测,并得到了弯月面不同位置处发生卷渣的概率分布。结果表明,水口顺时针旋转5°的未对中分布下由于钢液射流更多地撞击宽面,导致弯月面近窄面处液位分布有轻微降低,液位波动也从理想状态下的±(6~7) mm降低至±5 mm以内。SEN结瘤对弯月面液位波动有较大影响,SEN左侧完全堵塞、右侧未堵塞情况下液位波动增大至±11 mm左右,而SEN左侧堵塞2/3且右侧堵塞1/3情况下弯月面液位波动则增大至±15 mm左右。理想工况下净卷渣速率为0.0130 kg/s,卷渣主要发生在弯月面四周以及流股碰撞处。SEN未对中布置工况下净卷渣速率轻微降低至0.009 3 kg/s,但宽面附近卷渣概率明显增大。SEN左侧完全堵塞且右侧未堵塞和SEN左侧堵塞2/3且右侧堵塞1/3情况下净卷渣速率则分别增大至0.045 5 kg/s和0.0670 kg/s;卷渣主要由过大的钢液流速对弯月面的剪切作用造成,且主要位于水口至1/4结晶器宽度的范围内。水口结瘤后不对称流动造成的旋涡增加,由此引起的卷渣也相应增加。     

板坯连铸机浸入式水口结构优化的水模研究

通过水力模型实验,研究了水口结构对南钢板坯连铸机结晶器内钢水流动特性的影响.研究结果表明:使用现有水口结晶器内液面波动大且存在明显裸露并有严重的卷渣现象,适当增加浸入式水口出口面积,在不改变水口其它结构参数和插入深度条件下,能够获得液面波动小,保护渣覆盖良好且没有卷渣的钢水流动特性,不仅能够实现提高拉速的要求,还能提高铸坯质量.     

304不锈钢板坯连铸结晶器水口结构优化的数值模拟

通过数值模拟研究了304不锈钢200mm×1 550 mm板坯结晶器内用原水口时的钢液流场及钢-渣界面的特征。结果表明,原水口的结晶器流场的上回流过强,钢-渣界面的不稳定,结晶器窄边渣液层薄,易发生卷渣和钢液裸露;最优化水口结构为将原水口V型底部改成凹型、增加水口出口形状的锥度、向上倾角10°。     

电磁搅拌作用下连铸结晶器内液面波动行为

电磁搅拌对连铸结晶器内钢液液面波动有重要的影响。以某钢厂直径为250 mm 连铸圆坯结晶器及电磁搅拌器的相关参数为原型,采用湍流模型与多相流模型相结合的方法对电磁搅拌作用下连铸结晶器内钢液液面波动行为进行研究,分析了电磁搅拌作用下钢液液面产生变化的成因。研究结果表明：电磁搅拌作用下钢液液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;电磁搅拌作用下钢液液面波动实质上是电磁搅拌电磁力作用的结果。水口附近液面波动会随着电磁搅拌强度的增大而增强,达到一定值时出现卷渣现象。在实际生产过程中,为获得较好的搅拌效果,应考虑结晶器内的液面波动及卷渣行为。