双层带填料挡墙对中间包流场的影响

采用物理模拟的方法,研究了双层带填料挡墙对中间包流场的影响。用刺激-响应法测定不同实验方案下的RTD曲线,计算不同挡墙方案对中间包内钢液流通的影响。结果表明,使用未带填料的双层挡墙对应的整体平均停留时间比原用挡墙的长;五种带填料的双层挡墙方案,随着填料粒度的依次增加,整体平均停留时间随之增加;且随着填料粒度的增加,死区体积分数依次减小。     

五流T型中间包控流装置的优化

采用数值模拟的方法,研究了不同开孔挡墙的控流装置对五流T型中间包内钢液流场、温度场和夹杂物去除率的影响。结果表明:五流T型中间包添加控流装置之后,明显改善了中间包内的流场和温度场,且包内的死区范围减少,促进了钢液成分的均匀;中间包加开孔挡墙且孔向上倾斜45°,30μm的夹杂物去除率提高了11.5%,50μm的夹杂物去除率提高了9.1%,70μm的夹杂物去除率提高了5.8%,提高了钢液的质量。     

气幕挡墙对中间包流场和夹杂物去除的影响

为了减轻高钛含量下钢水连铸过程夹杂物产生的不利影响,建立了中间包流场、夹杂物运动及去除模型,考虑了气泡对夹杂物的吸附,重点研究了气幕挡墙及其安装位置对流场和夹杂物的影响。结果表明,小粒径颗粒在钢水带动下跟随性好,且自身浮力小,在无吹气情况下,1～10μm粒径的夹杂物去除率较低。当吹气流量为5 L/min时,Al₂O₃和TiN夹杂物的去除率均明显提高,在粒径范围1～10μm内,Al₂O₃的去除率为21.7%～34.6%,TiN的去除率为22.7%～33.14%。当气幕挡墙位于湍流抑制器和上挡墙之间时,由于钢液形成的回流速度大,夹杂物和气泡碰撞的概率增加,进而被气泡捕获的概率增加,更有利于夹杂物的去除。本研究为高钛钢连铸过程夹杂物去除提供了理论指导。     

控流装置对四流中间包钢水洁净度的影响

为了研究控流装置对中间包钢水洁净度的影响,采用数值模拟和工业试验验证结合的方法对钢厂方坯连铸中间包进行优化。通过在原型中间包基础上增加U型挡墙,使得响应时间增加5 s,峰值时间增加371 s,改善了钢液在中间包内的短路流现象;平均停留时间增加53 s,死区体积分数减小4.1%,活塞区体积分数增加17.3%,改善了夹杂物上浮的条件;各流一致性水平也得到了提高。工业试验结果表明,在受钢区与浇注区之间增加U型挡墙,使得中间包钢液中夹杂物去除率增加了29.05%,中间包各个区域夹杂物最大尺寸最大可减小26 μm,铸坯上夹杂物去除率增加38.42%,铸坯上夹杂物最大尺寸降至16 μm以下。在中间包中使用U型挡墙,提高了钢水的洁净度以及铸坯实物的质量。     

中间包底部吹气过程去除夹杂物效果的模拟研究

采用数值模拟手段,结合水模型实验模拟,研究了中间包底部吹气过程对中间包内流场及夹杂物传输行为的影响.结果表明,在吹气条件下中间包采用挡墙控制有利于改善中间包流场,促进夹杂物上浮在实验条件下双板斜孔挡墙控制去除夹杂物效果优于堰-坝挡墙控制形式.     

IF钢板坯内最大夹杂物粒度的预测

介绍了极值法推测钢中夹杂物的原理和应用,采用极值法对IF钢板坯内最大夹杂物粒度进行预测。金相试样观测到夹杂物最大粒度为128μm,采用极值法预测铸坯内最大夹杂物粒度为197μm,大样电解试验得到板坯内最大夹杂物粒度为220μm。极值法预测与大样电解结果误差在10%内,可以认为极值法能够对钢中最大夹杂物粒度做出有效的推测。     

Ce2O3微粒对低碳钢夹杂和晶粒度的影响

通过在钢中外加Ce2O3微粒的方法,研究Ce2O3微粒对钢材夹杂物和晶粒度的影响。结果表明,Ce2O3粒度不大于1.13μm时,钢中夹杂物含量不会增加,粒度大于2.34μm时夹杂物含量会明显增加。外加Ce2O3微粒可以和钢中硫化物夹杂和脱氧产物结合,起到加稀土合金的部分作用。Ce2O3微粒可以细化铸态晶粒的粒度,晶粒平均尺寸由180μm降低到90～75μm;也可显著降低轧态组织的晶粒度,使晶粒度由6.5级降低到11级。当添加Ce2O3微粒粒度为1.13μm,加入量为金属量的0.5%时,可以取得最好的经济技术指标。     

底吹氩中间罐夹杂物运动行为的数模研究

采用欧拉一拉格朗日随机轨道模型及Monte-Carlo法,利用CFD软件,对中间罐内夹杂物颗粒运动轨迹及去除率进行了数值模拟研究.计算结果表明:中间罐底吹氩技术,可以有效促进夹杂物的去除,特别是50μm小颗粒夹杂物去除率显著增加;吹气量及吹气位置对底吹氩中间罐内夹杂物颗粒去除率有重要影响,当吹气量为0.90m3/h,吹气位置距离中间罐入口中心1600mm时,夹杂物总去除率最高.     

中间包流场控制技术的进展

合理控制中间包的流场有利于促进钢液中夹杂物上浮、均匀钢液成分和温度。水模型试验和数值模拟是两种主要的中间包流场研究方法,各有优缺点应相互补充。数值模拟成本低廉速度快,但受限于边界条件的不确定性和湍流模型的局限性难以完全真实反映中间包内的流场。水模型试验能够较为准确地模拟中间包内流场,但无法准确模拟温度场、水口结瘤、覆盖剂和吹气等对中间包流场的影响。研究表明,湍流控制器对降低长水口钢液射流的湍动能、均匀钢液温度和成分、聚拢射流让其转向向上流动降低死区体积分数、延长平均停留时间和优化流场结构具有很好的作用。湍流控制器、堰、坝和导流挡墙合理组合,协同发挥的控流效果,优于单一控流装置的效果。合理调节堰与包底距离、挡坝高度、堰与挡坝距离、堰与出流口距离、挡坝开孔的个数、尺寸和角度,可以优化中间包流场,促进夹杂物去除。气幕挡墙对钢液进行气洗可以提高钢液洁净度。环形气幕挡墙解决了条形气幕挡墙夹杂物去除率低、且不稳定的问题,提高了夹杂物去除率。最后,中间包流场数学模型精细化,并考虑连铸过程中更多工艺与边界条件的影响是未来发展的趋势。对于中间包流场研究的特定问题,针对性设定优化指标,会使得优化研究工作事半功倍。水模型试验作为中间包控流技术的另一种重要研究手段,同样越趋精确化,不断有研究者以提高试验精度为目的在试验方法和测量原理上进行探索和创新。     

板坯连铸中间包气幕挡墙技术开发与应用

分析了影响气幕挡墙夹杂物去除率的主要因素,依据水模型试验结果,优化组合中间包气幕挡墙与控流装置的工艺布置,研制弥散式镁质气幕挡墙,开发气幕挡墙吹氩智能控制技术、气幕挡墙吹氩液面覆盖技术等,攻克了制约气幕挡墙夹杂物去除率低的几个关键技术难题,应用气幕挡墙吹氩比不吹氩的轧材中夹杂物数量同比减少50%以上。