中间包气幕挡墙水模与工业试验研究

通过水模型实验和工业试验,研究了中间包底吹氩气对中间包流场和去除铸坯大型夹杂物行为的影响。水模型实验结果表明:中间包底吹气可以改善中间包流场,减少死区体积比,增加平均停留时间。不同实验参数对中间包流体流动特征值的改变程度不同。工业试验结果表明:中间包采用气幕挡墙后,中间包长水口处到铸坯的全氧质量分数降幅提高60.62%;每10kg试样夹杂物总含量由3.85mg降至2.88mg,去除大型夹杂物效果明显,尤其是尺寸小于140μm的夹杂物。     

气幕挡墙中间包夹杂物去除的水模型研究

以连铸1500mm×250mm板坯的中间包为原型,几何相似比1/3,采用自制多孔透气砖进行中间包底吹气的水模型试验。结果表明,气幕挡墙中间包中,夹杂物通过斯托克斯机理上浮,气泡吸附和钢液上扬流动而上浮去除;当吹气量≥0.08m~3/h,距入口中心533～800mm处形成有效的气幕挡墙,显著改善钢液流动性,夹杂物去除率由不吹气的44.86%增加至72.86%,并改善小颗粒夹杂物的去除。工业试验表明,采用气幕挡墙,使T[O]降低12%以上。     

连铸中间包底吹氩物理模拟和工业实践

通过实验室物理模拟和工业应用实践,研究了透气砖底吹氩对本钢中间包内流体流动行为和去除钢中夹杂物行为的影响.物理模拟研究结果表明,底吹氩可以显著改善中间包内钢水的流动特征,延长钢水在中间包内的停留时间,提高中间包内钢水的混合程度,减少死区体积分率;吹气位置越靠近中间包水口侧对流体特征参数的改变效果更佳;吹氩形成的微气泡群可以显著改善中间包内流体的运动轨迹,流体运动的路线更加曲折,并且全程流动靠近液体表面.工业实践表明,底吹氩形成的“气幕挡墙”对夹杂物效果去除效果明显,与不吹氩相比,铸坯中夹杂物指数从7.33～8.98 mg/（10 kg）降低至4.21～4.33 mg/（10 kg）,且大颗粒夹杂物数量明显减少,没有发现尺寸大于30～50μm的夹杂物.     

板坯连铸中间包气幕挡墙夹杂物去除的研究

分析了中间包不加气幕挡墙和加气幕挡墙吹氩时夹杂物上浮速度与气泡直径、夹杂物直径和密度的关系。气泡尺寸对夹杂物的上浮速度影响比较明显,夹杂物的密度对上浮速度的影响不大。进行了中间包气幕挡墙的工业试验,试验表明:中间包底吹气对钢液中小夹杂物的去除作用不明显,而对大型的夹杂物去除效果显著。     

150 t钢包底吹氩工艺优化

对梅山钢铁公司150 t钢包建立水力学模型,试验研究不同喷嘴布置方式(单喷嘴、双喷嘴90°夹角布置和双喷嘴 180°夹角布置)、布置位置(喷嘴距包底中心0.40R、0.55R、0.70R)和吹气量(35～60m3/h)对钢包内钢液混匀时间及卷渣的影响,得出150 t钢包底吹氩的优化工艺参数为单喷嘴0.55R布置,吹气量控制在45 m3/h.应用生产后,单包钢水在中间包两次测温的平均温差仅2.66℃,吹氩处理前后夹杂物含量下降了30.1%,Al收得率较工艺优化前提高了50%.     

吹氩连铸中间包内钢液流动特性的水模型实验研究

建立了模拟连铸中间包底吹氩流动过程的水模型.通过测定分析水模型的RTD（停留时间分布）曲线研究了吹气流量、吹气位置及控流元件对中间包内流动特性的影响规律,并对此进行优化.结果表明：条形透气梁安放位置对中间包内的流动特性影响最为显著,均匀开孔的多孔挡墙和条形透气梁喷吹氩气二者的配合使用能获得理想的流动特性.     

四流中间包气幕挡墙水模拟研究

采用不同参数的多孔透气砖进行了25 t四流中间包的底部吹气水模拟实验,结合RTD曲线和标准差分析,研究透气砖面积(210～105 mm×56～28 mm) 、4种吹气位置和吹气量(60～120 L/h)对中间包液体流动特性的影响,并与不吹气的情况进行了对比。结果表明,中间包吹气能改善液体的流动特性,均衡其在不同水口间的停留时间,并能延长峰值时间和降低死区体积。透气砖靠近挡墙,采用小气量和小面积更有利于改善现有中间包流场。     

方坯中间包包盖吹氩数值计算研究与应用

连铸过程中，通过包盖向中间包内吹入氩气可降低中间包内氧气质量分数，增强中间包保护浇注效果，减少钢水二次氧化。以6流方坯中间包为对象，针对其空包阶段与稳浇阶段包盖吹氩过程建立数值计算模型。为验证模型准确性，采用手持烟气分析仪测定了不同吹氩流量和不同吹氩时刻中间包氧气含量，并与计算值进行了对比，发现两者相对误差小于7.5%。基于该模型计算分析了采用不同工艺方案(包括吹氩管布局、氩气流量、吹氩时间)进行包盖吹氩时中间包氧气含量变化规律，据此确定了合理的包盖吹氩工艺方案为，吹氩管布放于包盖孔两侧，烘烤孔密封、塞棒孔畅通，空包吹氩阶段氩气流量不小于120 m³/h,中间包稳浇阶段氩气流量不小于60 m³/h。采用该工艺方案开展了工业试验，中间包内的氧气质量分数可稳定维持在0.1%以下，RH出站至中间包钢水增氮降低18.3%,由7.1×10^-6降低至5.8×10^-6,钢轨B、C类夹杂物评级得到改善。研究结果为设计中间包包盖吹氩工艺、增强中间包保护浇注效果提供了理论指导。     

150t 钢包底吹氩喷嘴布置优化的水模型研究

针对钢厂150 t底吹氩钢包于0.2R圆周上成90°布置的双孔吹氩,钢水成分和温度均匀性较差的问题,进行了几何相似比1:4,双孔吹氩位置0.2~0.8 R,夹角45°~180°。吹气量54.6~491.4 L/h(相当于150 t钢包吹气量50~450 L/min)的水模型试验。试验结果表明,最优方案为双孔半径0.6 R圆周,夹角180°,每孔流量382.2 L/h(相当于150 t钢包350 L/min),混匀时间比原钢包的喷嘴布置减少28.6%。     

4流连铸中间包钢水流场的物理数学模拟与应用

以某钢厂4流对称360 mm×480 mm方坯连铸中间包为研究原型,采用1∶3水模型试验和数值模拟相结合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,在中间包未添加控流装置时,2个水口停留时间很小,死区比例达到50.09%;采用优化后的Y型挡墙后,活塞区比例增大了14.22%,死区比例减小了32.49%,2个水口停留时间标准差较小。通过现场试验发现:中间包优化后,钢水w(T.O)降低45.61%,夹杂物总量从改造前的0.46 mg/kg降低到0.17 mg/kg。     

中间包吹氩技术的研究进展

讨论了中间包吹氩技术去除夹杂物的机理以及影响夹杂物去除率的因素,并综述了中间包吹氩时气液两相流体流动的数学模型,讨论了几种不同的中间包吹氩技术,指出了我国中间包吹氩技术的现状。     

60 t LF钢包底吹氩行为的物理模拟

基于相似原理和莱钢60 t LF钢包,建立了一套水模拟试验装置,水模型和钢包原型的几何相似比例为1∶4,用该装置进行了钢包底吹氩行为的物理模拟研究.结果表明,底吹气体流量越大,混匀时间越短;吹气流量对混匀时间的影响程度远远大于透气砖位置的影响.60 t钢包适宜采用单透气砖,其硬吹气体流量应>0.133 m3/h,软吹气体流量应<0.02 m3/h.     

Fluid Flow and Interfacial Phenomenon of Slag and Metal in Continuous Casting Tundish With Argon Blowing

The fluid flow and the interfacial phenomenon of slag and metal in tundish with gas blowing were studied with mathematical and physical modeling, and the effects of gas flowrate, the placement of porous beam for the generation of bubbles, and the combination of flow control devices on the flow and slag-metal interface were investigated. The results show that the position of gas bubbling has a significant effect on the flow in tundish, and the placement of porous beam and gas flowrate are the two main factors affecting the entrapment of slag in tundish. The closer the porous beam to the weir, the more reasonable is the flow, which is in favor of the control of slag entrapment in tundish.     

吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态

 采用1[∶]1水模型和工业插钉法研究了吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态,并讨论了通钢量、吹氩量、水口浸入深度与水口结构对结晶器流态的影响。水模型结果发现,结晶器内宏观流态主要包括双股流和单股流,钢水通量和吹氩量是影响结晶器内钢水流态的决定性因素。为得到双股流,应采用高通钢量和低吹氩量,缩小断面、增大浸入深度和使用凸底水口有利于双股流形成。基于水模型结果,为维持结晶器内双股流态,在实际浇铸中提出减少连铸过程吹氩量低于临界吹氩量,在宽断面和低拉速下使用凸底水口等措施。工业插钉试验结果与水模型吻合较好,这表明水模型结果可指导现场浇铸实践。     

吹氩技术及其对中间包流场影响的研究

研究了基于有限元分析软件对吹氩技术、中间包流场的影响,结果表明在中间包注入流与堰之间安装多孔透气砖可促进夹杂物的去除。确定透气砖在距水口中心700 mm、气量在7 L/min时,中间包内流体的流动特性最佳,可有效提高了钢水质量。     

汽车钢DC03夹杂物产生原因分析及改进措施

通过采用扫描电镜、金相分析等手段,结合现场实际生产过程探讨了邯宝炼钢厂生产汽车钢DC03产生夹杂的原因分析,并针对其原因提出了改进措施。研究结果表明：DC03钢板产生的夹杂有两类：一类是钙铝酸盐夹杂,主要原因是来源于炼钢过程中大颗粒耐火材料脱落物或中间包卷渣;另一类是伴有钠、氟元素氧化铝夹杂,主要原因是保护渣卷入。为此,采取了优化保护渣成分、增加浇次开浇中间包质量、改进中间包包盖的吹氩管路、优化中间包覆盖剂成分和中间包吹氩量等措施,取得了良好的效果,低碳钢平均夹杂率由改进前的0.47%减少至0.32%。     

透气砖布置和吹氩流量对钢包内钢液流动行为的影响

针对攀钢200t钢包,采用物理模拟与数值模拟相结合的方式,研究了透气砖布置方式和吹氩流量对钢液流动行为的影响规律。结果表明,当两透气砖呈120°布置在距包底中心0.62R(R为包底半径)处时,钢液的平均流速和平均湍动能大,"死区"范围小,混匀时间短,是合理的透气砖布置方式,其临界吹氩流量为27m3/h;与单透气砖相比,双透气砖喷吹的能量利用率高,"死区"范围小,单透气砖的吹氩流量需控制到45m3/h才能达到与双透气砖吹氩流量为27m3/h时相同的搅拌效果。实践证明,研究得到的透气砖布置方式和吹氩流量能保证熔池的搅拌效果,使转炉钢水经吹氩处理后,钢包不同位置温差小于10℃,Δw[C],Δw[Si],Δw[Mn]小于0.03%;在一定的软吹氩流量条件下,吹氩时间大于等于8min,可以使钢中wT[O]小于25×10-6。研究表明,用离散相模型对钢包底吹氩过程进行数值模拟,可以得到与物理模拟试验和生产实践较为吻合的结果。     

中间包上水口环形吹氩下气泡大小和迁移行为研究

摘要：通过水模型实验研究了上水口环形吹氩工艺下中间包和结晶器内气泡形貌,并结合数值模拟分析了透气砖位置、拉坯速度和吹氩量对中间包和结晶器内气泡尺寸、气泡迁移和中间包近液面钢液流动的影响。结果表明：上水口环形吹氩形成以塞棒为中心的圆台状气泡羽流,气泡浓度沿径向向外逐渐减少;附壁效应使得气泡羽流偏向塞棒壁面流动,增大气泡的碰撞聚并概率和近塞棒壁面的羽流上升速度,对中间包液面产生较大冲击作用;同时,部分细小气泡会随钢液进入水口及结晶器内部;增大吹氩量,中间包内环形气泡羽流中气泡数目明显增多,中间包近液面钢液上升速度增大;增大拉坯速度,环形气泡羽流的宽度和气泡数量逐渐减小,近液面速度减小;增大透气环距水口中心距离,中间包内气泡弥散度增大,环形气泡羽流宽度也随之增大,气泡羽流对中间包液面冲击作用减弱;增大吹氩量和拉坯速度、减小透气环距水口中心距离,进入结晶器的气量和气泡尺寸逐渐增大。实验条件下,透气环内外径为110mm/140mm、拉坯速度为1.2m/min时,吹氩量为4L/min较为合适。