高速连铸用保护渣性能研究及建议

概述了高速连铸的特点及对结晶器保护渣的要求，论述了高速连铸保护渣必须保证的理化性能，总结了高拉速结晶器用保护渣的研究现状，提出了今后对高速连铸保护渣研制的工怍建议。     

高速连铸结晶器保护渣

概述了高速连铸的技术特点及其对结晶器保护渣的要求,论述了高速连铸结晶器用保护渣必须保证的理化性能,总结了高速结晶器保护渣的研究现状,并提出了今后对高速连铸保护渣研制工作的建议。     

保护渣对连铸板坯裂纹产生的影响

为了了解保护渣对连铸板坯裂纹产生的影响,在生产实践中研究了结晶器中渣层的厚度、弯液面上渣壳的形成情况以及润滑膜的组织结构,结果得知碱度、牯度、结晶温度正确组合可以防止裂纹发生。     

CaO/Al2O3比对高铝钢连铸保护渣凝固结晶行为的影响

针对目前高铝钢用常规结晶器保护渣中SiO2易被钢液中Al还原导致连铸坯质量缺陷及非反应性保护渣消耗量偏低和润滑差的问题,基于CaO-SiO2-Al2O3三元系相图设计了SiO2含量为20%(w)的CaO-SiO2-Al2O3连铸保护渣,并采用热丝法模拟研究了CaO/Al2O3比对该渣系凝固结晶行为的影响. 结果表明,随CaO/Al2O3比的增加,保护渣的结晶性能增强;CaO/Al2O3比在0.7~1.3范围内其凝固固相分数较小,与现用工业渣具有相似的润滑作用. 综合考虑保护渣的传热和润滑作用,高铝钢保护渣中CaO/Al2O3比范围应为0.7~1.3.     

低碳和超低碳钢用结晶器保护渣的开发

结晶器保护渣对稳定连铸和改善铸坯质量都非常重要。通过应用新开发的高粘度结晶器保护渣，大幅度减少了汽车钢板用低碳和超低碳钢薄卷板的夹杂物性缺陷和气泡性缺陷，提高了卷板质量。     

高铝电工钢用"SIPS系列"结晶器保护渣的开发

高铝电工钢不同于普通钢,在连铸过程中,钢液中的铝和保护渣中的SiO2发生反应,致使结晶器保护渣的特性发生很大变化,并导致漏钢等连铸事故,造成产量下降。日本品川耐火材料公司开发出高铝电工钢用新型结晶器保护渣。该保护渣可保持稳定的熔渣层厚度,消除了漏钢事故。此外,连铸浇次由1个浇次增加到多个浇次,促进了连铸产量的提高。     

隧道窑采取的环保措施

板坯连铸速度的提高导致钢水表面波动和结晶器凝固壳厚度减薄.因此,改进了浸人式水口和结晶器保护渣,以满足连铸条件.新开发的结晶器保护渣"REVIX"系列不仅具有弯月面迅速结晶化缓冷的效果,还确保结晶器下部凝固壳厚度充分传热,实现了高速连铸和抑制铸坯表面裂纹的形成.至于浸入式水口,环状阶梯型浸入式水口和凸型浸入式水口可提供均匀的钢水流和抑制夹杂物侵入结晶器深处.     

防止浸入式水口的散热

在钢水连铸中，保证结晶器内弯液面的温度对稳定操作和提高铸坯质量十分重要。为了保证结晶器内弯液面的温度，优化适应操作条件的浸入式水口排出口形状、排出口角度、内管直径和浸入深度等非常重要。而且，在进一步改进时，采用带有绝热狭缝的浸入式水口和发热型结晶器保护渣等，获得改善铸坯质量的效果。     

吹氩对板坯连铸结晶器流体流动的影响

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下板坯连铸结晶器内的流场,重点研究了不同水口吹气量对结晶器内卷渣、渣层分布、液面波动、流股冲击深度等的影响.研究结果表明,随着水口吹气量增加,结晶器内的卷渣次数先减少后增加,水口附近的液面波动逐渐增强,流股冲击深度逐渐变浅.     

保护渣熔化炉用耐火材料的选用

青岛利建矿产有限公司多年从事连铸结晶器保护渣的生产,年产各类保护渣5 000 t,产品全部出口韩国。该厂生产保护渣的熔化炉结构如图1所示。煤气发生炉产生的煤气通过喷火口在熔化炉内部燃烧,将保护渣原料加热到1 400~1 600℃,保护渣完     

Novel Stopper Designs to Improve Argon Purging Efficiency in Slab Casting

In order to ensure consistent argon flow in the stopper gas channel and improve argon bubble performance in the slab casting mould,two patented new technologies CSC(Clean Stream Cartridge) and SHP(Slot Hole Plug) were applied in the argon purging stopper designs.The novel stopper designs can maintain a stable back pressure and argon flow in the argon line during long sequence casting,eliminate pressure increasing at the start of the casting,even distribute gas bubbles in the mould leading to improved mould flux melting and lubrication,reduce mould level fluctuation and so on.     

连铸结晶器内非金属夹杂物运动行为模拟

通过联立求解Navier-Stokes方程和颗粒运动轨迹方程来确定非金属夹杂物在钢液中的上浮速度,对板坯结晶器内夹杂物的运动规律进行了模拟,并用个别实验结果进行了验证. 结果表明: 夹杂物颗粒粒径越大,浮力作用越明显,其下潜深度越小,停留时间缩短,夹杂物上浮的可能性越大. 为保证夹杂物顺利上浮至渣层被去除,在本计算条件下, 连铸机垂直段长度应大于2.5 m.     

表面改性技术在连铸结晶器上的应用进展

表面处理是提高结晶器耐磨性和高温耐腐蚀性的有效手段,通过对镀层的改进可以达到提高连铸坯质量、延长结晶器寿命、提高铸坯的表面质量和降低生产成本的目的。综述了国内外最新的涂、镀层在结晶器上的应用情况及其特点。主要有热喷涂Ni-Cr镀层、超厚Ni-Fe镀层、Ni-Co合金、Ni-Fe-W-Co镀层、Ni-P复合镀层、陶瓷涂层、Hipercoat和Hiper H3镀层、纳米复合镀层等。同时指出采用稀土和纳米复合镀层等一些新型复合镀层是今后结晶器镀层的发展方向。     

吹氩宽厚板坯连铸结晶器内液面波动行为的水模型研究

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下宽厚板坯结晶器内的液面波动行为,考察了吹气量、水口侧孔倾角及水口浸入深度对结晶器内液面波动行为的影响.结果表明,结晶器吹氩后,各气量下液面平均波高均增加了1.2倍以上;结晶器内液面平均波高随吹气量的增加先增大后减小;随水口侧孔倾角及浸入深度的增大,液面平均波高均先减小后增大.从实验条件下得到的控制液面波动的最佳工艺参数为4 L/min的吹气量,-15°的水口侧孔倾角,140 mm的水口浸入深度.     

下引式连续定向凝固薄壁铜管中具有温度梯度的结晶器对固液界面位置影响的数值模拟与分析

根据凝固原理建立了下引式连续定向凝固薄壁铜管过程中具有温度梯度的结晶器下二维稳态温度场的物理、数学模型,并通过数值计算与绝热结晶器、恒温结晶器下工艺参数对固液界面位置的影响进行对比分析,结果表明在保证熔体温度稳定的条件下,使用具有温度梯度的结晶器能够获得相对较宽的适宜工艺参数范围以及较高的极限拉坯速度.     

316不锈钢连铸工艺参数对结晶器内坯壳厚度影响模拟

为研究连铸过程中拉速及过热度对凝固传热的影响,采用商业有限元软件ANSYS,对316不锈钢板坯厚度生长情况进行了模拟. 采用2-D模型,分别计算了拉速为0.4, 0.5, 0.6 m/min及过热度为30, 40, 50℃时坯壳出口温度、坯壳厚度及表面温度的变化,探讨了坯壳生长及厚度变化规律. 结果表明,拉速从0.4~0.6 m/min变化,坯壳出口温度升高83℃、坯壳的出口厚度平均减薄3.2 mm、表面温度随拉速提高而升高;过热度从30~50℃变化,坯壳出口温度升高20℃、表面温度平均升高20℃、坯壳的出口厚度平均减薄1.35 mm.     

异钢种连浇交接坯长度与位置预测模型

以重钢1#板坯连铸机为对象,通过水力学物理模拟研究了通钢量和中间包余钢量与铸坯长度方向无量纲浓度的关系. 结果表明,增大通钢量和降低余钢量都会减小交接坯长度,在重钢浇注条件允许的最大通钢量及余钢量变化范围内,通钢量对同一时刻无量纲浓度影响的最大差为21%,余钢量不同产生的最大差为73%,说明余钢量对交接坯长度影响更显著. 在水模实验基础上通过数学回归和插值法,建立了异钢种连浇过程铸坯交接坯位置和长度的预测模型,并通过实际交接坯取样分析对模型进行了修正. 修正模型预测结果与现场取样结果比较,预测精度达95%,高于相关文献水平.     

窑炉火焰空间辐射传热数学模型探讨

本文从能量平衡原理出发,以多孔推板窑为例,提出了窑炉火焰空间传热过程的二维通量辐射数学模型并进行了求解。作为应用探讨,文中给出了多孔推板窑设计计算实例,从而为窑炉火焰空间辐射传热过程数字模拟指明了方向。     

板坯连铸凝固过程动态耦合数值模拟

基于实际生产测得的数据,采用连续动态三维耦合模型对板坯连铸凝固过程的流场、温度场和凝固进行模拟. 结果表明,由浸入式水口进入的钢液在结晶器内冲击形成上下两股回流,凝固促进了流动速度的衰减,提高拉速扩大了回流区域;结晶器内铸坯宽面偏角部100~150 mm处存在局部过热,在结晶器出口,拉速由0.02 m/s增加到0.025 m/s,坯壳厚度减小约3 mm.