高品质IF钢连铸中间包降低残钢量的水模型研究

为解决某钢厂生产高品质IF钢中间包死区较大,夹杂物不能充分上浮,浇注结束时残钢量过多等问题,通过中间包水模拟实验对挡坝结构进行了优化.结果表明:增加挡坝高度,并开向上角度通钢孔,可有效提高钢液向钢液面的运动趋势,延长钢液运动路径,钢液滞止时间提高12.5%,死区减少36%;浇注结束时部分钢水从通钢孔流出,避免了挡坝间残留大量钢液而渣全部进入浇注区现象的发生,理论残钢量从9 t降到4.5 t,金属收得率提高.     

长水口吹氩对中间包流场和渣层行为影响的数值模拟研究

通过建立中间包内多相流非稳态数学模型,研究了长水口吹氩对中间包内流场的影响,分析了吹氩流量与渣眼面积和卷渣量之间的关系。结果表明,在扩张型长水口吹氩时,氩气泡流容易聚集于长水口的喇叭口处。由于浮力作用,吹氩造成的气泡流在湍流抑制器上方会产生较强的上升流,钢液涡度分析显示,这有利于夹杂物的碰撞长大和上浮去除。对于该50 t两流中间包,在拉坯速度为1.2 m/min条件下,当长水口吹氩流量为1.5×10^-4 Nm³/s时,既能有效促进夹杂物的上浮去除,也可使渣眼面积控制在较低范围内;而吹氩流量大于2.5×10^-4 Nm³/s时,会加剧渣眼形成和卷渣程度,导致钢液发生严重的二次氧化。     

硅微粉对提高中间包浇注料使用性能的研究

根据中间包浇注料的使用条件和损毁原因,探讨了硅微粉的加入对中间包浇注料的热震稳定性、抗渣侵蚀性和热膨胀性的影响.结果表明,硅微粉的加入量为4a%时,中间包浇注料的上述性能良好.     

中间包下挡墙溢流卷渣行为

通过采用数值模拟、水模型实验和工业试验相结合的方法研究了中间包内钢水液面在下挡墙时的卷渣行为.数值模拟结果发现:当钢液面接近下挡墙时,上下挡墙问钢液面容易暴露,造成钢水氧化,在下挡墙出口区一侧容易造成钢渣乳化和卷渣,在出口区下挡墙与中间包壁形成的角部区域卷渣趋势更大;溢过下挡墙的流体对下挡墙冲蚀较严重,在实际生产中将缩短中间包寿命;当中间包液面降低到下挡墙附近时在下挡墙处形成的卷渣很难在中间包内上浮去除,容易进入结晶器.水模型实验和工业试验同时验证了这一结果.     

新型中间包结构数学模拟

为了延长钢水在中间包内的停留时间、减少卷渣和改善夹杂物的上浮排出,提高铸坯的质量,通过对中间包结构发展的分析,提出了新型中间包结构——导流隔墙和导流管结合。同时,应用FLUENT软件对新型的中间包结构进行了数学模拟,计算了新型中间包结构内的钢液流动。结果表明,新型中间包结构内钢液流动合理,有利于中间包内夹杂物的上浮排除。     

硅微粉对提高中间包浇注料使用性能的研究

根据中间包浇注料的使用条件和损毁原因，探讨了硅微粉的加入对中间包浇注料的热震稳定性、抗渣侵蚀性和热膨胀性的影响．结果表明，硅微粉的加入量为4a％时，中间包浇注料的上述性能良好．     

新型中间包结构数学模拟

为了延长钢水在中间包内的停留时间、减少卷渣和改善夹杂物的上浮排出,提高铸坯的质量,通过对中间包结构发展的分析,提出了新型中间包结构--导流隔墙和导流管结合.同时,应用FLUENT软件对新型的中间包结构进行了数学模拟,计算了新型中间包结构内的钢液流动.结果表明,新型中间包结构内钢液流动合理,有利于中间包内夹杂物的上浮排除.     

7流方坯连铸中间包结构优化

在实验室建立了7流中间包流体流动的物理模型,研究不同的控流装置组成的中间包结构对流体流动特性的影响.研究结果表明,采用原设计的导流隔墙,中间包的流体流动特性差,最小停留时间和峰值时间小,特别是第3,4流.各流的平均停留时间短,死区体积分数大于49%.中间包结构优化后,中间包流体流动特性得到很大改善,各流的停留时间分布曲线由尖窄形变成了宽矮形,最小停留时间在44.75～73.75s之间,平均停留时间延长,均在400s以上,死区体积分数显著降低,在14.45%～21.10%之间.多流中间包应有合适的冲击区体积,设计的控流装置应考虑中间包两端的控流作用.     

宝钢炼钢厂4#连铸机中间包包盖结构优化及应用

通过对宝钢炼钢厂4#连铸机中间包包盖实际使用状况与破损形式分析,对包盖钢壳结构及耐材浇注方式进行改进,适当增加耐材厚度,并增设隔热层以降低包盖表面温度,减小包盖变形,大幅度提高了4#连铸机中间包包盖使用寿命。     

连铸中间包耐火材料的冲蚀特性与控流装置的优化设置

中间包内耐火材料的损毁是化学反应、热应力与钢液流动的协同作用所致,中间包内控流装置发生侵蚀的主要原因是钢液对耐火材料的冲蚀.对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝的中间包耐火材料的冲蚀特性进行数值模拟计算与分析,结果表明,中间包内冲蚀最严重的部位是在湍流控制器及冲击区包壁上部1/3处,其次是挡渣堰迎向钢液流动一侧壁面;随着挡渣堰与钢液入口距离的增加,钢液对挡渣堰、挡渣坝的冲蚀强度下降;根据停留时间分布(RTD)曲线设置中间包控流装置时,应考虑钢液对耐火材料的冲蚀特性.     

超低头连铸板坯的夹杂物

采用硫印法,X光透射法、大样电解法和金相法,对钢包、中间包和连铸坯中的夹杂物进行了系统调查研究。对浇注过程中夹杂物类型、数量、组成和分布以及二次氧化进行了讨论。所得结果,对改进生产操作和提高铸坯纯净度具有指导意义。     

连铸过程中钢液增氮影响因素的试验研究

研究了中包覆盖剂及连铸结晶器保护渣对82B及35K钢液吸氮的影响,结果表明:只要连铸钢液与大气接触就会增氮;熔点高于连铸钢液温度的中包覆盖剂不利于防止钢液吸氮;在同样的条件下,35K钢液吸氮量比82B大.     

扩张型长水口对中间包冲击区钢液流动的影响

建立中间包浇铸过程钢-渣-气多相流数学模型,研究稳态浇铸和换钢包过程非稳态浇铸时,扩张型长水口对中间包冲击区钢液流动行为的影响。结果表明,稳态浇铸时,使用扩张型长水口可以有效减小冲击区内钢液湍动能和液面流速,降低钢液面裸露和钢渣卷混的倾向;换钢包非稳态浇铸时,随着扩张型长水口内径增大,钢液面裸露面积整体逐渐减小,但长水口内径扩张2倍时,会由于排除气体量大,造成钢液面较长时间的裸露;使用内径扩张1.5倍的长水口时,钢液面裸露面积小,没有明显的钢渣卷混,有利于提高钢液纯净度。     

CCSD36钢显微夹杂物

针对唐山某钢铁公司生产的CCSD36钢的生产工艺,采用示踪剂示踪、系统取样、综合分析的方法,对50炉CCSD36钢中氧氮含量进行分析研究,同时对LF处理前后、中间包及铸坯中的显微夹杂的变化进行了系统的分析。研究表明：钢中T[O]、[N]偏高,应加强控制。钙处理前LF炉钢水中的显微氧化物夹杂主要为块状Al2O3夹杂、硅酸盐夹杂,钙处理之后球形钙铝酸盐的数量增加,Al2O3夹杂减少。钙处理效果显著。中间包和铸坯中的夹杂物主要是球形钙铝酸盐及钙铝酸盐与CaS组成的复合夹杂。LF处理前后钢中的显微夹杂数量为102.15个/mm2和55.16个/mm2,去除率达46%,中间包内显微夹杂平均值为39个/mm2,比LF出站时降低29.3%,正常坯显微夹杂物数量的平均值为36个/mm2,与中间包显微夹杂含量相比,只降低7.8%。结合其能谱分析表明,大包到中包及中间包到结晶器二次氧化严重,应加强保护浇注。     

SPHC铸坯中大型夹杂物行为

探讨了BOF—LF—CC流程生产的SPHC连铸坯中大型夹杂物的类型、数量、尺寸及分布,并通过示踪剂追踪分析了钢中夹杂物的来源。结果表明：铸坯中大型夹杂物主要的三类复合夹杂物为Al2O3-CaO-MgO-MnS类、CaO-Al2O3类和MgO-CaS类,含量分别为56%、26.8%和17.2%,此外,含Al2O3大型夹杂物约占总数的82.8%。头坯中大型夹杂平均含量为245.8mg/10kg,稳态浇注下为85.75mg/10kg,换包过程中铸坯中大型夹杂物的平均含量为120.25mg/10kg,在非稳态浇注下,铸坯中非金属夹杂物含量较高。铸坯中大部分夹杂物来源并不单一,由脱氧产物与中间包覆盖剂、中间包打结料及结晶器保护渣集聚络合形成。     

渣洗对45^#钢中夹杂物的影响

为了生产出低成本高质量的钢种,对唐钢公司采用转炉出钢渣洗工艺生产的45#钢进行了研究。结果表明：渣洗工艺能够很好的对Al2O3夹杂进行变性处理。渣洗前后、中间包及铸坯中显微夹杂物含量分别为15.308个/mm^2、8.705个/mm^2、6.563个/mm^2、4.373个/mm^2,夹杂物去除效果好;非稳态铸坯中大型夹杂物含量为100.34mg/10kg,是稳态浇铸时夹杂物含量的2.37倍;经能谱分析知非稳态铸坯大型夹杂物中含K、Na结晶器示踪元素的夹杂物占到总量的72%,表明非稳态浇铸对钢液洁净度有很大影响,浇铸过程中应注意结晶器液面波动等非稳态因素对铸坯质量的影响。     

半固态扩展挤压A2017合金工艺过程的模拟与实验

半固态扩展挤压A2017合金过程中,从扩展腔中心区域向两边侧壁合金速度逐渐减少,有时在从中心向两边侧壁的中间区域出现涡流的过渡区;设计无台阶α且较小倾角θ的扩展挤压模较为合理,在定径带断面的长向与宽向上尺寸应尽量相等;浇注温度高于790℃时,由于合金与模具的粘结以及热应力的作用使制品表面出现裂纹,而浇注温度低于690℃时,制品表面产生浪形,比较合理的浇注温度为710～750℃;通过控制浇注温度得到了表面状态良好的断面尺寸为14mm×25mm的A2017扁型材,其断裂强度比标准值提高了100MPa,延伸率提高了29%·     

连铸异型坯中夹杂物研究

采取示踪剂追踪等手段研究了采用半敞开方式浇铸异型坯中夹杂物的类型、数量等情况。结果表明：大型非金属夹杂物主要来源于脱氧产物,其次为结晶器保护渣,然后是钢包渣和中间包覆盖剂,中间包衬的熔损。由结晶器卷渣、中间包覆盖剂卷入、中间包衬熔损和钢包渣卷入造成的夹杂比例约为100：39：28：67。     

连续铸造复合轧辊结晶器流场的数值模拟

采用湍流两方程模型,对连续铸造复合轧辊组合结晶器内钢液的流场进行了数值模拟研究,分析了拉坯速度及浇注倾角等工艺参数对组合结晶器内钢液流场的影响.结果表明:钢液进入组合结晶器后分为三个流股,其中的两个流股对称地沿周向流动的同时向上反卷,在组合结晶器的上部形成两个对称的漩涡;另一个流股沿周向流动的同时向下流动,最终以几乎相等的流速流出结晶器.涡心位置随着拉坯速度的增大而下移,同一拉坯速度下,漩涡涡心在浇注倾角为60°左右时最低.在相同的拉坯速度下,随着浇注倾角的增大,钢液流股的穿透深度也随之增大.浇注倾角为15°时,钢液对辊芯的冲刷速度较大,而浇注倾角为90°时,钢液对辊芯的冲刷速度较小.     

低碳钢头坯洁净度研究

采用氧氮分析、金相分析、大样电解分析、扫描电镜及能谱分析等,研究LD—Ar站—CC生产的低碳钢头坯不同浇铸长度处的洁净度变化规律,并与正常坯洁净度水平进行对比分析。结果表明,头坯中T[O]和氮含量均随着浇铸长度的增加呈明显的下降趋势;头坯中显微夹杂物数量和大型夹杂物数量随着浇铸长度的增加大体都呈减少趋势;头坯中显微夹杂物主要来源于脱氧产物和二次氧化,大型夹杂物来源于二次氧化、结晶器卷渣、中间包卷渣和钢包引流砂;与正常坯洁净度相比较,头坯洁净度在浇铸长度大于3m以后与正常坯水平相一致。