板坯连铸机浸入式水口相关技术参数研究

通过对板坯连铸机中间包浸入式水口尺寸、形状、插入深度、流场、换渣线及水口安全使用寿命等技术参数研究,确定了合理的浸入式水口相关参数,提高了水口的使用寿命,确定了水口的安全使用时间,稳定了结晶器钢液流场,保证了保护渣良好熔化和坯壳润滑,使板坯连铸机生产稳定顺行,铸坯质量得到提高。     

中厚板表面夹渣缺陷分析与研究

通过对夹渣缺陷处夹杂物的扫描电镜分析,铸坯皮下夹渣的产生原因是结晶器流场不合理,保护渣随结晶器内钢液流动卷入铸坯所致。通过改进浸入式水口形状、尺寸,优化浸入式水口插入深度,优化结晶器保护渣理化指标等工艺措施,可以有效减少连铸坯夹渣类缺陷。     

住友金属低成本浇注板坯的技术措施

介绍了日本住友金属工业公司低成本浇注板坯的技术措施,包括保温性能优良的结晶器保护渣的开发,合理控制超低碳钢浇铸用保护渣的碱度和粘度以减少板坯表面夹杂物、提高铸坯的质量,中间包底部供气以促进夹杂物上浮去除.在浸入式水口的设计方面,指出了优化设计水口内部耐火材料成分能减少夹杂物Al2O3黏结堵塞水口内壁,重点叙述了新型涡流浸入式水口的开发及在和歌山厂和鹿岛厂的应用情况:涡流浸入式水口减缓了钢水对结晶器液面的冲击,液面波动减小,板坯表面针孔和条状缺陷减少,水口使用寿命延长.     

舞钢连铸板坯皮下气泡缺陷的成因分析与控制

对舞钢生产连铸板坯的皮下气泡缺陷进行分析,发现气泡形状、位置以及产生原因与钢液气体含量、过热度、辅料含水量、浸入式水口形状及插入深度等因素有关.通过一系列工艺优化措施,例如提高过热度达标率、控制辅料含水量、优化浸入式水口形状和插入深度、改善结晶器保护渣透气性,将铸坯皮下气泡缺陷发生率降低30％以上.     

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%。     

板坯结晶器内钢/渣界面流态的水模拟

通过在全比例水模型上进行模拟,研究了结晶器宽度、拉坯速度、浸入式水口结构及水口浸入深度等工艺参数对板坯结晶器内钢/渣界面波动和界面最大流速的影响。结果表明:单独增大结晶器宽度或拉坯速度,结晶器内钢/渣界面波动和界面最大流速都将增大;而浸入式水口结构和水口浸入深度对钢/渣界面波动和界面最大流速的影响较复杂,其中,15°凸型水口通用性较好。     

板坯连铸结晶器非稳态流场的模拟研究

本文运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸非稳态结晶器流动特性,研究浸入式水口堵塞、水口不对中对结晶器流场、液面流速和对初生坯壳的影响。高拉速厚板坯连铸,铸坯质量下降,90%表面缺陷集中在铸坯边角区域,最严重的缺陷是铸坯中心和角部纵裂。非稳态工况对结晶器的流场影响因素更为显著,研究发现水口堵塞程度、水口出口流速、流量分配比是结晶器液面流速不对称、液面波动的主要影响因素,水口不对中是钢液流股对结晶器初生坯壳局部热冲击的主要因素,因此高拉速连铸应尽量避免非稳态工况操作,确保产品质量和效率的双赢。     

大圆坯低碳钢表面裂纹的改善

大圆坯连铸机生产的低碳钢有时会出现铸坯表面裂纹缺陷,通过对浸入式水口插入深度、保护渣的使用、结晶器系统以及二次冷却强度等各项指标的优化,降低了低碳钢表面裂纹的缺陷。     

窄带钢边部缺陷成因及对策

分析了窄带钢烂边的主要原因及对策。认为结晶器卷渣是窄带钢烂边的主要原因,非稳态浇注是造成结晶器卷渣的主要因素。形成非稳态的主要因素有:中间包液面波动过大;浸入式水口插入深度不足;浸入式水口不对中;浸入式水口管壁穿透;拉速过快;开浇及浇注结束时间短;保护渣性能不匹配等。其中任何一个因素出现问题都会造成严重的铸坯表面夹渣。结合企业实际情况,通过提高渣系碱度,规范换包操作,调整浸入式水口深度等措施控制结晶器卷渣后,窄带钢边部缺陷已基本消失。     

板坯连铸结晶器电磁制动技术及其应用

叙述了板坯连铸结晶器中应用电磁制动技术的发展、研究状况。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液的流动，减少结晶器保护渣的卷渣，有利于结晶器内夹杂物的去除，从而提高铸坯质量，并有利于提高铸坯拉速。研究结果表明电磁制动特性取决于板坯宽度、浇铸速度、氩气流速和浸入式水口(SEN)形状等浇铸参数，介绍了各种浇铸参数对电磁制动效果的影响。     

浸入式水口结构对409 L钢连铸坯表面“卷渣”的影响

基于太钢409 L钢连铸生产工艺及板坯连铸机工艺参数,采用水模型实验和工业试验相结合方式研究了浸入式水口结构对结晶器内钢水流动行为及其对连铸坯[200 mm×(1 060～1 240 mm)]表面"卷渣"的影响。结果表明:使用原浸入式水口(侧孔48 mm×70 mm,和上倾15°)结晶器内钢液流场不稳定,对应连铸坯表面存在严重"卷渣"缺陷;在不改变水口结构条件下,上倾5°和上倾10°水口均无法解决连铸坯表面"卷渣";32 mm×52 mm小侧孔水口能有效解决小断面[200 mm×(900～1100 mm)]或低拉速(0.7～0.9 m/min)时409 L钢表面"卷渣";Φ60 mm内径水口对应结晶器中心平均波高在3.5～4.5mm,连铸坯表面"卷渣"缺陷由原来的36.5%降低至0.8%,该型水口不仅能适用现有断面[200 mm×(900～1320 mm)]及拉速(0.7～1.1 m/min)要求,还能提升连铸坯实物质量。     

减少冷轧IF钢表面条痕缺陷的生产实践

针对攀钢IF钢冷轧板出现的条痕缺陷,在对冷轧板、热轧板及铸坯取样分析的基础上,得出铸坯皮下微裂纹、浇铸过程保护渣卷渣以及铸坯中的夹杂物是IF钢冷轧板条痕缺陷产生的主要原因。通过采取降低钢包顶渣氧化性、控制渣中w(CaO)/w(Al2O3)比值,延长RH脱氧合金化后的循环时间、控制铸机拉速及提高保护渣黏度等技术措施后,冷轧板的条痕缺陷得到了有效控制,因条痕缺陷引起的降级改判率由10.97%降至1.00%以下。     

板坯连铸水口内钢液流动的数值模拟

 运用CFX计算软件研究了大通钢量工况下板坯浸入式水口流场,分析了水口结构、结晶器流动控制方式、水口吹氩等对浸入式水口流场的影响。研究表明,适宜的水口结构和控流方式组合能获得最优的水口出口流股形态和稳定均衡的流场。在大通钢量下,塞棒、底部凸起水口结构是最佳组合。不适宜的工艺组合形成并加重水口偏流,造成结晶器初始坯壳的不均匀冲刷和液面涡流,进一步诱发水口堵塞、水口结瘤、结晶器非稳态和不均衡传热,最终导致铸坯缺陷甚至诱发拉漏事故。     

Three-dimensional analysis of molten steel flow in slab continuous casting mould with rotated ports in submerged entry nozzle

Abstract

The purpose of this study is to develop a three-dimensional (3D) analysis system capable of analysing the flow field of molten steel in the slab continuous casting mould with rotated ports in the submerged entry nozzle. The ultimate goal is to obtain the optimal design for the entry ports of the submerged nozzle, which can introduce favourable flow patterns to remove non-metallic inclusions and avoid entrapment of molten slag and casting powder to produce steel slab of high cleanliness. In this study, a computational fluid dynamics technique, Sola-Surf, is employed to conduct the 3D fluid flow analysis. The technique has the capability of treating fluid flow problems with a free surface that slightly vibrates. The slightly vibrating free surface presents fairly accurately the behaviour of the molten slag–casting powder layer in the continuous casting mould. The developed simulation system is then tested on a slab continuous casting mould to analyse the fluid flow behaviour of molten steel under various nozzle designs. The design conditions include submerged depth of the nozzle, tilted angle of the nozzle port, and rotated angle of the nozzle port. The results of the simulations show that of the various design factors rotation of the nozzle entry ports has the greatest effect on the flow pattern. It can prolong the residence time of the molten steel and stabilise the molten slag–casting powder layer, which is very favourable for obtaining continuous casting slag of high cleanliness.     

水口扩张角对230mm x 1300 mm板坯结晶器流场及氩气泡行为的影响

利用离散相模型研究水口扩张角（0~12°）对230mm×1300 mm板坯结晶器流场及氩气泡行为影响。并用水模型实验进行了验证。结果表明,扩张角增大,能显著减小注流冲击深度及氩气泡在自由液面上浮区域;尤其当扩张角为9°时,结晶器流场较好,自由液面波动较小,有利于夹杂物去除及减轻界面卷渣几率。双流230mm板坯连铸工业性试验表明,安装扩张角9°的水口一流铸坯较安装无扩张角水口的另一流铸坯表面夹渣发生率降低了5.9%~14.8%。     

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。     

浸入式水口堵塞过程板坯结晶器内流动与液面波动的模拟

用水模型研究拉速为1.4 ~2.4 m/min的220 mm x 1 300 mm板坯连铸结晶器浸入式水口发生 堵塞和吹氧时,结晶器内的液面与流动行为。结果表明,水口发生堵塞时,水口两侧的流股不对称,气泡的平 均直径减小,气泡进入结晶器的深度增加,引发卷渣和气泡缺陷的机率将明显增加。     

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.