浸入式水口自动变渣线技术在莱钢宽厚板坯连铸机中的应用

浸入式水口是连铸机浇注过程中重要的环节之一,它承接钢水从中间包到结晶器,是实现连铸无氧化浇注的重要保证。本文提出的一种连铸机浸入式水口自动变渣线的技术,是通过自动调节水口渣线部位,严格控制水口在结晶器内局部浸蚀的时间,按时间段对水口渣线部位置进行自动调节。解决了现有技术中因采用人工方式进行变渣线操作不能准确的对浸入式水口进行精确控制操作,使得浸入式水口在结晶器内局部被过度侵蚀穿孔,导致连铸机液面不稳定的弊端并严重影响浸入式水口的使用寿命的问题。     

薄板坯连铸用平头浸入式水口的研究开发

通过研究薄板坯连铸机大通钢量条件下结晶器内钢水的流动特性,分析了浸入式水口出口射流对熔池温度分布、结晶器内液面波动等的影响。唐钢研发的一种薄板坯连铸机用平头浸入式水口,优化了浸入式水口钢液出钢孔端面的形状结构和在结晶器内的浸入深度,使高温钢水覆盖了整个结晶器表面,有利于保护渣的融化,解决了薄板坯连铸机拉速提高对结晶器流场、铸坯质量等方面的影响。     

改进浸入式水口吐出孔设计优化结晶器内钢液流态

为了优化连铸过程中结晶器内的钢液流态,世界各地的钢厂在改进浸入式水口吐出孔设计方面取得了一定的进展。该技术对于连铸工序实现高效生产高品质钢显得更为重要。一般说来,要实现连铸机高效生产,必须增大浸入式水口的内径和吐出孔尺寸,以增加通钢量,从而提高生产效率。但是,浸入式水口吐出孔尺寸增大后,钢液出口形成的非均匀流导致结晶器内钢水波动及保护渣卷渣夹杂,使钢质降低,且可能导致漏钢。叙述了塔塔钢铁英国公司带钢生产部门的塔尔博特港厂3号连铸机水口设计的技术进步。通过改进水口吐出孔设计,优化浸入式水口吐出孔钢液流态,进而降低结晶器内的钢液波动,减少卷渣夹杂。此外,还对塔尔博特港厂采用改进式水口后的结晶器内钢液流态和钢质进行了调查和评估。叙述了该厂3号铸机改善结晶器钢液流态所做的工作。     

板坯连铸机工艺技术的应用

韶钢新建的1号板坯连铸机采用了诸如结晶器液位自动控制系统、结晶器粘钢／漏钢预报系统、动态软压下和液芯控制系统、结晶器宽度和锥度浇注过程在线自动调整系统、结晶器液压振动系统及浸入式水口渣线自动改变系统等新的工艺技术，并且取得了良好的效果。     

一键式浸入式水口更换系统在首钢京唐连铸机的应用

炼钢连铸生产中结晶器浸入式水口在线更换时,人工方式操作存在作业环境差、操作繁琐、难以保证结晶器液位稳定等问题,为此,在首钢京唐钢铁联合有限责任公司连铸机项目中设计并投用了一键式浸入式水口更换系统,以实现根据计算板坯长度,准确判定合适的水口更换时机并自动完成更换的功能,同时通过适当调节结晶器液位和板坯拉速,最大限度降低液位波动,保证了连铸生产的稳定和成品质量。     

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。     

连铸结晶器内钢水流动控制技术

当今连铸机的成功应用可以说是由于浸入式水口、结晶器振动和熔融保护渣的使用所致。这些技术中结晶器内钢水流动控制技术是提高连铸生产率和铸坯质量的关键，本文就各种流动控制技术进行介绍。     

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。     

低碳连铸保护渣对水口耐材的侵蚀行为

 为达成“双碳”目标,目前国内钢铁企业致力于研发高性能的低碳、超低碳结晶器保护渣。低碳或超低碳结晶器保护渣具备适宜的物化性能,是高效、稳定连铸生产的基础保障,然而有关低碳保护渣对浸入式水口材料的润湿和侵蚀行为的研究甚少。通过高温润湿试验研究了中碳结晶器保护渣、低碳结晶器保护渣与ZrO₂-C水口耐火材料的润湿和侵蚀行为,结合微观结构分析阐明了低碳结晶器保护渣对浸入式水口渣线材料的侵蚀机理。研究结果表明,低碳结晶器保护渣与ZrO₂-C水口耐火材料的润湿性更好,且与传统型中碳结晶器保护渣相比较,在相同温度区间段内低碳结晶器保护渣与水口渣线ZrO₂-C材料的接触角小,熔渣在水口表面铺展更快;由微观结构分析可知,低碳结晶器保护渣对水口渣线ZrO₂-C材料的侵蚀程度较严重,且侵蚀深度更大。由于碳元素含量的影响,使得低碳结晶器保护渣与水口渣线ZrO₂-C材料润湿性更好,为低碳结晶器保护渣向水口内部溶解和渗透提供动力学条件。另外,相较于中碳结晶器保护渣,低碳结晶器保护渣与水口材料的碳浓度差更大,致使碳原子的扩散驱动力更强,进而影响两相界面的润湿、溶解以及化学反应。另外,通过工业试验结果表明,在连铸生产过程中,使用低碳结晶器保护渣时浸入式水口渣线部位颈缩更为严重,本研究结果可为连铸生产提供一定的指导和借鉴。     

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.     

小板坯连铸机浸入式水口结构优化的模拟研究

采用物理模拟方法,以鞍钢第二炼钢厂小板坯连铸机为原型,进行浸入式水口结构参数优化实验,得到了适合鞍钢第二炼钢厂生产需要的浸入式水口结构参数,并分析了浸入式水口的结构参数对结晶器内钢液流动状况的影响。     

南钢板坯连铸机浸入式水口结构优化的研究

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.水模实验结果表明,现行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,不能满足提高拉速的需要.在不改变水口其他结构参数和插入深度条件下,适当增加浸入式水口出口面积,既能保证液面活跃,化渣良好,又能消除卷渣现象.现场实际应用结果表明,优化水口既能实现提高拉速的目的,还能提高铸坯质量.     

合金钢连铸用保护渣结壳的分析与改进

针对合金钢连铸结晶器保护渣在生产使用过程中存在的结壳现象进行了分析,通过采用特殊钢种专用保护渣,改进保护渣添加操作方式及液渣层厚度控制,优化浸入式水口插入深度,规范浸入式水口更换操作,严格控制中间包钢水温度及结晶器液面,确保恒拉速生产等措施,保护渣结壳现象基本消除。     

板坯连铸用漩流浸入式水口的开发

在浸入式水口中产生漩流是一种稳定结晶器内流动的基本方法。漩流浸入式水口通过改善结晶器内流动的稳定性来提高浇铸速度,提高板坯和钢卷的表面质量。研究的目的是证实在现有连铸机所用的浸入式水口内部产生漩流的效果,采用的方法是在水口内部增设漩流片,该法是最简便的产生漩流的     

高速连铸用新型浸入式水口

连铸机结晶器内钢液的流动状态严重影响连铸坯的质量,尤其在弯月面处,钢液与结晶器保护渣直接接触,结晶器内弯月面不稳定引起的卷渣,是导致产品产生缺陷的主要原因之一,如冷轧薄板的线状缺陷和厚板的表面缺陷。在结晶器润滑不均匀时,还会增加漏钢危险。弯月面液面波动主要是由于浸入式水口吐出孔钢液剧烈的湍流和瞬态行为引起的。最近,在一台连铸机上浇注不同钢种已成为全世界钢铁生产商努力的一个主要方向。为了满足所有钢种的质量要求,对每个钢种都要求一定的浇注速度。对常规的浸入式水口而言,确保结晶器内有利的流动条件是一个难题。因此,比以往更需要一种新型浸入式水口,通过保持最佳的结晶器内钢液流动状态,以各种浇注速度浇注出多规格铸坯。介绍了测试新型浸入式水口流动性能的数值模型和物理模型的试验。采用URANS方法瞬态CFD模拟表明,新型浸入式水口流出的钢液瞬态行为稳定,因而弯月面以下钢液流速较慢,其效果还通过水模拟得到了验证。现场试验是在中国台湾的中钢公司进行的,试验结果表明,通过优化结晶器内钢液的流动行为,结晶器液面波动明显减小,从而提高了产品质量。     

鞍钢二炼钢厂小方坯连铸机浸入式水口结构优化研究

阐述了使用物理模拟方法，以鞍钢二炼钢厂小方坯连铸机为原型，进行了浸入式水口结构参数优化实验，得到了适合鞍钢二炼钢厂生产需要的浸入式水口结构参数，并分析了浸入式水口的结构参数对结晶器内钢液流动状况的影响。     

近终型异型坯连铸用扁平浸入式水口的设计开发

针对莱钢异型坯连铸机实现全保护浇注的要求,开发了一种超扁平形状的浸入式水口。该水口工作端采用了双侧孔结构,并结合不同浇注断面和拉速进行了导流方式优化,主要依据来自于结晶器内钢水流动、自由液面波动以及传热凝固等综合冶金行为的数值预报结果。热态生产试验表明,采用单支扁平形状浸入式水口实现异型坯连铸全保护浇注是可行的,所设计浸入式水口具有显著稳定结晶器熔池液面和促进保护渣熔化的作用,使用寿命初步达到要求,铸坯内外质量得到明显改善。     

板坯连铸结晶器内流场的水模型实验研究

通过在实验室进行水模实验,模拟了现场生产时结晶器内钢水的流场分布情况。重点研究了水口浸入深度、结晶器宽度、拉速和水口偏转角度对结晶器钢液流场和液面波动的影响,分析了浸入式水口参数变化在实际生产时的优缺点。通过选择合适的目标拉速和浸入深度,有利于减少结晶器卷渣和铸坯夹杂,降低卷渣漏钢的危险。     

板坯连铸机结晶器钢液卷渣的水模型研究

针对安钢超低头板坯连铸机结晶器液面卷渣现象 ,用 0 6∶1 0水模型 ,研究了水口浸入深度 30mm、6 0mm和 110mm时 ,铸坯拉速 1 0～ 0 7m min、水流量 2 6 2 4～ 18 4m3 min范围内水口浸入深度、拉速对结晶器内钢液卷渣程度的影响。提出卷渣指数J =V·h (t·H) ,式中V 拉速 ;h 1 10大波值 ;t 开始卷渣时间 ;H 水口浸入深度。结果得出 ,为防止安钢板坯结晶器液面卷渣 ,当水口浸入深度为 110mm时 ,拉速应≤0 90m min ;浸入深度 6 0mm时 ,拉速应≤ 0 85m min ;J应 <1 37× 10 - 2 mm s2 。     

浸入式水口变渣线的工艺优化

为延长浸入式水口（SEN）的使用寿命,提高连铸机作业率,济钢第三炼钢厂优化实施工自动变渣线操作,使SEN的平均使用寿命由原3．5h提高到5．0h,并改善了手动变渣线引起的液面波动、水口偏流及对钢包自动浇注影响的不足,减少了生产事故的发生,提高了铸坯质量。