生产高清洁度钢水的磁流体力学技术

本文综述了生产高清洁度钢水的一些磁流体力学技术，包括钢包精炼的电磁搅拌，离心分离型中间罐，中间罐通道式感应加热，结晶器电磁制动，结晶器电磁稳流和电磁加速等等，着重描述了其技术特征和夹杂物的去除机制。工业应用表明，这些磁流体力学技术对生产高清洁度钢水和高质量的最终产品都具有良好的效果。     

中间罐吹气搅拌对钢液流动的影响

中间罐内钢液流动对于钢水成分和温度的均匀性及非金属夹杂物的排除都有重要影响。本文就钢色冶金中广泛采用的吹气搅拌应用于中间罐冶金时的流场分布进行了刺激——响应试验以及夹杂物模拟与高速摄影显示研究。实验结果表明,吹气搅拌有利于夹杂物上浮分离,且吹气位置、吹气量、中间罐钢液面覆盖剂均对夹杂物去除效果有影响。     

中间罐对钢水中夹杂物去除能力的研究

本文根据水模型试验结果,对连铸过程常邮中间罐去除夹杂物的能力进行了研究,结果表明,在实际生产中,中间罐对钢水中的夹杂物去除率可达到７６．７４％。     

连铸中间罐结构和操作的改进

中间罐内夹杂物的去除不单纯决定于其容量的大小。增加中间罐长度有利于去除夹杂物。H形中间罐夹杂物去除比率最大。开浇和换包时采用先进的中间罐操作措施对防止钢水污染是有效的。     

中间罐直流等离子加热新技术

近几年来,已发展了多种中间罐温度控制系统,主要是使用各种燃料的加热方法,如感应加热和交流等离子加热等。由于这些加热方法存在种种问题,Tetronics研究与开发公司开发了直流等离子加热装置,包括阴极等离子喷嘴、内侧砌有耐火材料的中间罐盖、镶入耐火衬的钢板阳极,利于阴极和钢液面之间形成氩气等离子弧来加热钢水。这种加热技术氩气消耗少、设备紧凑,适于安装在现有各种中间罐上。现在该公司可提供的直流等离子中间罐加热设备的输出功率范围为0.2～2.25     

连铸中间罐通道式感应加热技术

通道式感应加热技术是最有前景的中间罐钢水加热技术之一。本文综述了连铸中间罐通道式感应加热技术的基本原理、设备构成、技术特点以及与此有关的钢水加热和流动特性。简单介绍了它在中间罐钢水温度控制和成份调整的一些试验研究和在线应用的结果。     

国外信息

中间罐钢水流动最佳化随着对钢产品质量要求的提高,对钢的生产工艺的要求亦越来越高,同时对二次冶金和中间罐的流动控制也日益严格。为此欧洲Foseco钢公司开发出控制钢水流动的Turbostop系统。该系统是一种将钢水导入中间罐的装置。它的导入可使钢水流平行于中间罐壁,且流速稳定。这样中     

连铸中间包通道式感应加热设备设计与应用现状

连铸生产中,钢水在中间包内存在不同程度的热损失,必要的外部热源是维持钢水温度稳定、保证中包冶金效果的重要手段.对中间包通道式感应加热技术的发展、作用和原理进行了系统阐述.在解析其基本设备构成与功能的基础上,对中间包通道式感应加热装置设计和应用过程中的关键问题进行了分析和讨论.研究指出,该包型结构设计与应用过程中,首先必须保证加热通道的合理长度以及通道内钢水良好的流动状态,以兼顾合理的中包宽度和加热效果;其次,还应避免通道式感应加热过程中箍缩效应负作用的发生.     

中间包气幕挡墙的夹杂物行为研究

介绍了中间包气幕挡墙的工作机理,分析了气幕挡墙对中间包内钢水流场和夹杂物的影响,气幕挡墙的位置和吹气量等对其冶金效果会产生显著的影响,认为设计合理的气幕挡墙可以改善中间包内钢水的流场,延长钢水停留时间利于夹杂物的上浮。另外,通过微气泡的吸附作用50μm以下的夹杂物去除概率明显增加。     

水平连铸中间罐感应加热初步实践

本文介绍了广州南方连铸工程有限公司近几年来水平连铸中间罐感应加热的生产实践,对中间罐内钢水温度进行温控的具体情况,提出工频“沟式”感应加热的新加热形式。     

板坯电磁加热中间包钢液流动特性和结构优化

电磁加热中间包技术能有效补偿浇注钢液温降,实现恒温和低温浇注。为使电磁加热中间包技术能合理应用于双流板坯连铸,建立了相应的数学模型,研究了感应加热技术对中间包内流动和温度特性的影响。考察了挡墙-挡坝和通道角度等因素对钢液温度场和流动行为的影响。结果表明,通道式感应加热技术不能直接应用于双流板坯连铸,有必要优化中间包结构。电磁加热能显著提高中间包分配室内的钢液温度,但会产生短路流。挡墙-挡坝可有效减少短路流和均匀钢液温度。挡墙-挡坝与水口出口距离为0.5 m时,钢液流动状态较好,温度分布较均匀;增大通道展开角度不适用于双流板坯感应加热中间包。合理的加热功率模式可将浇注温度波动控制在5 K以内。     

大容量中间包电磁加热装备研制及其工业应用

针对中间包增设通道式感应加热装置,在不改变现有连铸机中间包冲击区和浇注区距离的条件下,进行中间包电磁感应加热装备的工业化研制。重点研究了中间包包壳上涡流的隔断、感应加热器加热效率、感应加热中间包耐火材料等问题。研究结果表明,采用涡流隔断技术能有效抑制包体涡流发热,较好地解决中间包包体涡流发热的问题。并且通过优化感应器的结构设计及采用气雾混合冷却等关键技术,实现了中间包感应加热技术的工业化运行及中间包钢水温度±3 ℃的精准控温。     

连铸中间包通道式电磁感应加热数值模拟

中间包作为连铸的中间环节,起着承上启下的作用。如何控制中间包浇铸钢水温度是连铸生产的关键环节。运用有限元软件ANSYS对通道式中间包感应加热进行模拟计算分析,通过控制中间包的钢水出口流速计算得到钢水通过通道的时间,从而得到中间包钢水的温升速度,有效地补偿了钢水散热造成的温降,保证钢水具有合适的浇铸温度。通过参考文献间接验证了此模拟过程的有效性。     

六流方坯连铸中间包流场的物理模拟及结构优化

莱钢炼钢厂六流方坯连铸机自生产以来没有对中间包进行过物理模拟实验,目前对于中间包内的钢水停留时间、温度差异、非金属夹杂物的状态不是十分了解,通过物理模拟实验研究观察设计参数是否合适、流场是否合理,并在此基础上寻找合理的中间包控流装置,得到合适的中间包结构,为现场中间包优化提供依据,满足提高铸坯质量、生产高品质钢的要求。     

通道式感应加热中间包钢液流动特性的数值模拟

通道式感应加热中间包能够有效补偿钢液在浇注过程中产生的温降。钢液流动特性是影响通道式感应加热中间包冶金过程的关键。采用ANSYS软件求解电磁场、流场和温度场控制方程,得到通道式感应加热中间包稳态流场和温度场;在此基础上,求解示踪剂溶质输运方程,得到RTD曲线。数值结果表明,浇注口温度提高20K;相比于无感应加热的通道式中间包,应用通道式感应加热后,总体平均停留时间延长48s,总体死区体积分率缩小为21.5%;通道式感应加热中间包的电磁力对钢液的搅拌作用是影响流动形态的主要因素,焦耳热引起的热对流是影响流动形态的次要因素。     

冲击区体积对感应加热中间包流动影响数学模拟

通道式感应加热中间包能够对包内钢水的热量进行及时有效的补偿,有利于提高铸坯质量。建立了某厂五流四通道感应加热中间包的数学模型,研究冲击区体积对中间包内钢液流动的影响。结果表明,冲击区体积占前腔比例的45%时,双峰和短路流问题得到有效解决,各流间钢水分配较为合理,中间包内部钢液能够获得较好的流动性能,中间包总体停留时间达到1020s,死区体积降低为11.5%,3个下水口达到峰值的时间较为一致,最大时间差为49s,达到峰值的平均时长为335s。     

精炼包真空直注工艺开发

介绍精炼包真空直注设备改造、工艺开发及工业实践.该工艺可以避免中间包真空浇注过程中的钢水二次氧化、中间包耐材侵蚀、中间包塞棒关不死引起下渣等问题,减少进入钢锭内部的夹杂物数量,提高钢锭质量.     

双流T-型中间包的流场模拟及其控流结构优化

以北方某钢厂双流T型中间包为原型,在保持原生产节奏的基础上,设计了两种控流装置优化方案1与优化方案2。优化方案1即为在中间包注流区加入了一个导流隔墙,在隔墙上开两个直径为120 mm,倾角向上15°的导流隔墙孔来控制钢液的流动;优化方案2为在优化方案1的基础上,在距离中间包中心线两侧1 500 mm的地方各加一个高度为300 mm的挡坝。采用数值模拟与冷态水模拟相结合的手段,对3种中间包结构的流场进行了模拟研究。研究结果表明：对于双流T型双流中间包,无控流装置时,原中间包结构内存在较多短路流,不利于夹杂物的去除。相对于优化方案1与原包结构,优化方案2的死区体积分数降低到了9.4%,钢液平均停留时间明显增长并且中间包浇注区温度明显提高且分布较为均匀。因此,优化方案2更加适用于此钢厂的中间包结构。     

轴承钢中间包首炉大型夹杂物分析及控制

为实现轴承钢洁净度的快速分析,采用高频水浸超声探伤中间包不同炉次的大型夹杂物情况,发现中间包首炉大型夹杂物超标严重。通过定位解剖后的电镜分析,可知大型夹杂物主要成分为铝酸钙类夹杂物。结合某厂轴承钢生产实际,分析确定中间包首炉大型夹杂物的主要来源为钢液二次氧化产物粘附在水口内壁,促进钢水中原有的铝酸钙类夹杂物沉积,最终水口结瘤物脱落导致。通过控制中间包烘烤温度、减少中间包内钢液二次氧化、采用旋流四孔水口,有效提高了中间包首炉的洁净度,水浸超声探伤结果表明,中间包首炉洁净度值(缺陷总长度/测试体积)由之前的170.4降至12.0mm/dm^(3)。