40tT型6流中间包结构优化对高碳钢中夹杂物的影响

通过几何相似1:3的水模型对原中间包和优化的增设挡墙中间包进行去除夹杂物的模拟试验,根据水模拟试验结果,优化了40 t钢包结构并进行高碳钢82A和72A的生产试验。结果表明,增设挡墙优化结构后,中间包内滞止时间和实际停留时间延长,活塞区比例提高,而死区比例减小;中间包结构优化后去除夹杂物的效果明显提高,采用优化的增设挡墙中间包生产的高碳钢Φ5.5 mm盘条中夹杂物数量由原来的2.06~2.52个/mm~2降至0.20~1.06个/mm~2,最大夹杂物尺寸由原来的(9.87~13.37)μm×(6.29~9.44)μm降至(4.01~8.33)μm×(3.41~7.62)μm;铸坯中大型夹杂物数量和尺寸也相应降低。     

6流非对称40t中间包挡墙和挡坝对帘线钢盘条夹杂物的影响

通过工业试验研究了6流非对称40t中间包不加挡墙、加挡墙和同时加挡墙挡坝对82A帘线钢Φ5.5 mm盘条夹杂物数量和尺寸的影响。金相检验和电解夹杂物分析结果表明,中间包不加挡墙,近流盘条中夹杂物数量多且尺寸大;加挡墙后,近流盘条中夹杂物数量明显减少且尺寸减小,但远流盘条中夹杂物数量增多且尺寸较大;当加挡墙和挡坝,远流和近流盘条中夹杂物数量和尺寸均明显下降。     

小方坯五流对称中间包流场优化与应用

针对铸坯中非金属夹杂物超标的问题,以某钢厂五流对称150 mm×150 mm方坯连铸中间包为研究原型,采用数值模拟的方法研究不同控流装置对中间包内流场的影响,并得到最优的挡墙结构。结果表明,原型中间包存在停留时间短,死区比例大,持续流动的钢液对中间包包壁冲刷侵蚀的问题;采用优化后的U型挡墙后,停留时间延长了257.11s,死区比例减小27.31%,且各水口均匀性明显改善。现场试验发现:中间包优化后T[O]含量降低45.81%,大颗粒夹杂物含量明显降低。     

大管坯连铸中间包钢液内夹杂物去除的研究

通过中间包水模型试验和工业试验研究了U型挡墙中间包和Y型挡墙中间包对夹杂物去除的影响.结果表明:Y型挡墙中间包能提高夹杂物的去除率.与U型挡墙中间包相比,从中间包到铸坯,钢中平均总氧去除率显著提高,铸坯中大于50μm的夹杂物显著减少,而显微夹杂数目变化不大;同时Y型挡墙中间包内各流夹杂物分布较均匀.使用U型挡墙中间包时,中间包到铸坯过程吸氮较少.     

管线钢夹杂物控制技术的改进

对宝钢管线钢精炼和连铸过程钢中夹杂物的变化规律进行了系统评估,得出了LF、RH、中间包和连铸坯过程中夹杂物的特点及变化规律。在此基础上,通过工艺技术的改进,使钢中夹杂物的尺寸、形貌和化学成分等得到了有效控制。10μm以上尺寸的稍大颗粒的夹杂物去除效果较好,铸坯中夹杂物的平均尺寸达到2μm以下;夹杂物的数量明显降低;夹杂物成分更集中于Ca系夹杂;高等级管线钢中间包成品氧含量平均达到11×10-4%。     

连铸中间包结构优化及夹杂物去除的水模拟研究

以25t中间包为原型,通过实验相似比λ=1:2.3的水模型,分析了4流近似T型中间包3种挡墙形式包内流场及夹杂物去除。结果表明,原挡墙控流下的中间包同一侧两流之间的流体流动特性差异很大,与内侧相比,外侧流的最短停留时间和峰值时间长、死区体积大,造成中间包内钢液温度不均匀,夹杂物不能有效地上浮去除;U-型挡墙能延长峰值时间,但是最短停留时间短,死区比例较大;采用Y-型挡墙可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮。30CrMo钢工业试验表明,采用Y-型挡墙钢中大型夹杂物较原用挡墙降低16.9%。     

20t 3流T形中间包流场优化

依据相似原理利用水模型试验测定了20 t 3流T形中间包不同试验方案下的RTD曲线,通过分析各方案的RTD曲线和混合模型计算结果,得出中间包挡墙最佳优化方案;优化后中间包钢液混匀时间由近250 s降低至约100 s,平均停留时间由500 s以上提高到1 000 s以上,包内死区体积比由近60%降至约20%,实测各流钢液温度差由5.33℃降至1.17℃,50μm以上铸坯大型夹杂物均不超过6.5 mg/10 kg;钢中小粒径夹杂物尺寸基本不超过6μm。生产实践表明,中间包新挡墙设置有利于均匀钢液温度以及增大夹杂物碰撞上浮去除的几率。     

连铸中间包内夹杂物去除的水模拟试验与工业实践

通过中间包水模型试验和工业试验,研究了U型挡墙中间包和Y型挡墙中间包对夹杂物去除的影响。结果表明：Y型挡墙中间包能提高夹杂物的去除率。与U型挡墙中间包相比,从中间包到铸坯过程钢中平均总氧去除率显著提高,铸坯中大型夹杂物含量显著减少,而显微夹杂数目变化不大;同时Y型挡墙中间包内各流夹杂物分布较均匀。使用U型挡墙中间包时,中间包到铸坯过程吸氮较少。     

单流中间包结构优化及工业试验

通过采用相似比为1∶2的水模型对某厂中间包控流装置进行全因素正交试验,研究了下挡墙高度与位置对中间包流场的影响规律,找到最优的控流方式,并在现场进行了优化前后工业对比试验。研究结果表明:合理的下挡墙位置与高度组合对中间包内钢液流动行为有着重要作用,将原型中间包下挡墙向注流区移动1 m后(B15方案),中间包平均停留时间较原方案提高14.3%,死区体积较原方案下降了10.58%,滞止时间较原方案增加了11.8%,并且包内钢水的流动状态得到较大改善;同时中间包后期w(T.O)较原型下降47.3%,铸坯中大型夹杂物含量下降了62.3%,优化后几乎没发现尺寸大于300μm大型夹杂物,铸坯中全氧含量控制较稳定,夹杂物去除效果得到明显改善。     

中间包挡墙优化的数值模拟与实践

为了改善首钢三炼钢2号铸机铸坯夹杂物水平,对中间包挡墙结构进行了优化,并对中包内钢水流场进行了三维数值模拟,分析了钢水流场对去除夹杂物的影响.模拟及生产实绩表明：高挡墙方案均具有改善中包冶金效果,V形高挡墙方案安装使用过程结构稳定性更好,采用带导流孔的全挡墙钢水流场分布更加合理,有利于夹杂物的去除.     

国内外电渣重熔H13钢中夹杂物的对比

为了找出国产电渣重熔H13钢在夹杂物控制方面存在的不足，采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和夹杂物自动分析系统(INCA Steel)对国内外不同产地的电渣重熔H13钢进行对比研究，重点分析了国内外H13钢在杂质元素和夹杂物控制水平上的差距。结果表明，在试验样品中，国产H13钢中硫和TO的质量分数均高于国外，其中硫质量分数高0.001 2%～0.002 0%，TO质量分数高0.000 6%～0.000 8%。所有试样中主要夹杂物均为Al2O3、MgO·Al2O3、CaO·Al2O3和CaO·MgO·Al2O3。国产H13钢与国外相比，尺寸大于5 μm的夹杂物数量较多，小于2 μm的夹杂物数量较少，夹杂物尺寸波动范围总体更大；国外H13钢夹杂物成分波动范围较窄，尺寸均匀，夹杂物形状接近球形的比例高。     

Q195热轧带钢大型夹杂物来源分析及控制

大型夹杂物对热轧带钢表面质量有着重要的影响。采用示踪剂试验、大样电解的方法,对某厂Q195热轧带钢中大型夹杂物来源、成分、含量进行研究,同时对生产过程中钢包、中间包顶渣进行分析。研究结果表明,研究中大型夹杂物主要为Al₂O₃-SiO₂-MnO、SiO₂-MnO复合夹杂和SiO₂夹杂物,粒度为50~2 000 μm,含量为(40 ~145) mg/10 kg,尺寸较大且含量较高,主要源于钢包、中间包顶渣、引流剂卷入。同时发现钢包、中间包顶渣氧含量较高,碱度较低。应对钢包、中间包覆盖剂进行优化,提升碱度,以达到顶渣吸附去除夹杂物的目的。     

H08A焊丝钢夹杂物演变规律分析

为了提高H08A焊丝钢的拉拔性能和焊接性能,对该钢种全流程进行取样分析,利用扫描电镜观察夹杂物的形貌,统计数密度,利用夹杂物自动分析系统对夹杂物成分变化和成分分布进行分析,利用FactSage热力学软件分析夹杂物低熔点区域分布。结果表明,钢中全氧含量可间接反映出夹杂物数密度水平,若没有LF精炼和中间包保护浇铸,铸坯中全氧很难达到要求的0.005%。夹杂物类型主要是硅锰铝氧化物的复合夹杂物,脱氧合金化后,夹杂物成分趋于稳定,大尺寸夹杂物多为MnO-SiO₂-Al₂O₃,尺寸最大达到70 μm。钙收得率不高,在夹杂物中没有发现典型钙氧化物夹杂物。夹杂物主要是球形,大尺寸夹杂物总量较多,中间包和铸坯中80 μm以下大尺寸夹杂物占比较小,80 μm以上大尺寸夹杂物占比为87.6%~87.9%。     

锆质过滤器对钢中夹杂物的影响

对南京钢铁联合有限公司炼钢厂中间包ZrO2质陶瓷过滤器进行试验研究,通过在装有过滤器的中间包取样,并用多种分析手段系统研究钢中全氧质量分数及钢中非金属夹杂物种类、质量分数、粒度组成等,从而评价中间包过滤器去除夹杂物的能力。试验结果表明,陶瓷过滤器对于钢液中的夹杂物过滤效果明显,中间包内30μm以上夹杂物去除率达41.6%,中间包去除夹杂物的能力有力保障了高品质钢的生产。但需要进一步合理控制钙处理工艺,减少钢液二次氧化,提高钢液洁净度。     

基于数值模拟的五流感应加热中间包流场优化

中间包配置感应加热器后的结构与原型中间包结构差异较大,不宜使用常规添加挡墙、挡坝或稳流器的方式优化流场。针对国内典型5流通道式感应加热中间包分流过热度高及边部流和中间流的温差大等问题,设计了改进方案,并通过数值模拟方法研究了不同结构的流钢通道对中间包流场和温度场的影响。结果表明,带有变径的分口式流钢通道的结构最佳,依此优化后的中间包各流间温差仅为1~2 ℃,各流示踪剂浓度的标准差仅为0.03,死区体积分数为16.6%,既保证了各流间钢液的均匀性,也有利于夹杂物上浮去除,改善了中间包冶金效果。     

六流小方坯中间包堵流浇注的数值模拟研究

在连铸生产中,时常会因钢水供应不足或设备故障对生产节奏调配而进行堵流操作.以某厂六流小方坯中间包为对象,采用数值模拟的方法,研究了其在堵1流和堵2流浇注的情况下的流场和温度场及夹杂物的去除率,来确定最佳的堵流操作,为现场生产提供理论指导.结果表明,堵1流和堵2流情况下,随着堵流从边缘靠近冲击区,中间包整体平均停留时间分...     

两流非对称中间包结构优化与应用研究

采用水模型实验、数值模拟相结合的方法分析了原型中间包和优化中间包在钢流流场、中间包流动特性方面的差异.结果表明:优化中间包2#水口平均停留时间延长了8.0%,两水口流体平均停留时间之差下降了36.3%.流体在优化中间包内流动轨迹更加复杂,延长了流体在中间包内停留时间.通过工业实验证实了优化方案的可行性.工业试验表明:采用圆形湍流控制器加单挡墙组成控流装置的原型中间包,两水口钢液平均温差为5℃,浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.7 mg;而采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包,两水口钢液平均温差为3℃或2℃,约为原型中间包两水口钢液平均温差的1/2;浇注得到的钢坯试样中,140~300μm夹杂物数量为0.2 mg,约为原型中间包的1/3.说明采用非对称长方形湍流控制器加多孔挡墙组成控流装置的中间包对两水口温度的均一性起到了显著作用,且更能有效地去除钢液中的夹杂物.     

酒钢板坯中间包等温钢液流场的数值模拟

 以酒钢板坯连铸中间包为研究对象,利用数学模拟方法,以挡墙与入口处、挡坝间的距离,挡墙和挡坝高度等为影响参数,对板坯连铸中间包流场进行优化设计,研究了中间包内钢液流场,对目前使用的中间包结构进行了优化,得出了有利于生产的设计数据。优化后酒钢二炼钢生产的铸坯在中板轧制时夹杂物缺陷下降了0.5%,提高了中间包的冶金功能。     

改质工艺对高强度低合金钢夹杂物特性的影响

利用300 t钢包炉工业试验研究了不同夹杂物改质工艺(包括未改质、稀土处理和钙处理)对铝镇静高强度低合金钢夹杂物特征的影响。结果表明,未改质处理炉次钢板中夹杂物为高铝含量的Al-Mg-Ca-O-S-Mn复合夹杂物,夹杂数量密度最小(仅为7.4和9.5个/mm2),但夹杂物平均尺寸大于3 μm,在轧板中检测到不小于20 μm的大尺寸夹杂数量多达0.1个/mm2。而稀土处理炉次钢板试样中夹杂物为球形La-Ce-O-S部分夹杂可能含少量Ca或Al。尽管夹杂数量密度最多达到32.5个/mm2,但夹杂平均尺寸最小(仅为2.3 μm),一个试样中未检测到不小于20 μm的夹杂,另一个试样中基本无不小于20 μm的大尺寸夹杂(仅0.01个/mm2)。钙处理炉次钢板中的夹杂物基本为球形夹杂,夹杂物成分为Ca-Al-S-O,部分夹杂可能含少量Mg或Mn,夹杂数量密度也较大,约为30个/mm2,夹杂平均尺寸为2.7 μm,稍大于稀土处理炉次,基本无尺寸不小于20 μm夹杂(0.01个/mm2)。高温共聚焦显微镜试验表明,稀土处理与钙处理的夹杂物在高温下不容易聚集成大尺寸夹杂物,而未改质炉次中的氧化铝由于与钢液界面张力大,容易聚集形成大尺寸夹杂物。     

流钢孔对中间包流体行为影响的数值模拟

以某钢厂双流中间包为基础,建立了相似比为1∶3的物理模型和三维稳态数学模型,研究挡坝控流装置上流钢孔的孔径、数量和倾斜角度等变化因素对中间包内流场的影响。结果表明,孔径大小和流钢孔的倾斜角度对中间包内钢液的流动特性至关重要。在中间包挡坝上开设的流钢孔孔径为120 mm、倾斜角度为15°时,可改变钢液流向,延长钢液流动轨迹,增加夹杂物去除概率,与原型相比,中间包内钢液平均停留时间增加近28 s,死区比例降低46.5%,理论残钢量降低79%。