钙处理钢水浸入式水口堵塞成因分析

基于对钙处理钢浇铸过程水口堵塞实物显微组织结构的观察,对钙处理钢水浸入式水口堵塞成因进行了分析,提出防止水口堵塞的措施.结果发现,CaO·6 Al2O3和CaO·2Al2O3是水口主要堵塞物;水口内壁氧化铝层一方面来源于水口内表层的基质料,另一方面来源于水口耐火材料与钢中[Al]s的反应产物,所形成的氧化铝层和钢中钙反应生成难溶的铝酸钙,同时吸附钢中铝酸钙夹杂而造成水口堵塞.防止水口堵塞的有效措施是进行钙处理、提高钢水纯净度以及改善水口材质和形状.     

CSP低碳铝镇静钢水中间包水口结瘤原因分析及预防措施

CSP低碳铝镇静钢Pt浇注过程中,中间包水口堵塞严重影响连铸机产量和铸坯质量。结合现场实际,论述了浇注铝镇静钢水口堵塞现象、机理、原因分析以及预防措施。     

提高高铝钢可浇性工艺技术研究

为了提高高铝钢可浇性,在转炉出钢及LF精炼过程对钢包渣进行改质处理,连铸采用专用高铝钢保护渣,中间包采用塞棒吹氩+密封圈等水口防堵工艺。工艺试验结果表明,夹杂物组成可控制在12CaO·7Al2O3、3CaO·Al2O3低熔点组成区域,浇铸时长为4.5~6h时,液面状况正常,无结团,渣条较少且无硬渣条,铸坯表面质量优良,连续浇铸炉数不低于6炉。     

SPHD钢可浇性的工业试验

针对某厂应用LD--RH--CC工艺生产SPHD低碳低硅铝镇静钢过程中,水口结瘤严重、连浇炉数较低的问题,通过现场试验研究了萤石的加入对钢中夹杂物及钢水连浇性的影响.试验结果表明:水口结瘤物的主要成分是Al2O3--CaO--MgO,其中Al2O3质量分数在70%以上.通过向RH炉真空室内加入一定量的块状萤石,可将出站精炼渣中钙铝质量分数比wCaO/wAl2O3控制在2左右,铸坯中Al2 O3夹杂物含量有所减少并且粒径变小,钙铝酸盐夹杂物比例有所提高,连浇炉数可达到3炉以上.     

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.     

小方坯连铸低碳低硅铝镇静钢可浇性

在分析水口堵塞的基础上,结合马钢三炼钢生产实际,采用正交实验法研究了钙处理的喂线速度、喂线量和中间包水口内径对140mm×140mm小方坯连铸低碳低硅高酸溶铝钢水口堵塞的影响.结果表明,提高喂线速度、加大喂线量和增加水口内径可避免水口的堵塞.采用以上工艺,连浇炉数达8～10炉,且铸坯内部和表面质量良好.     

三流异型连铸中间包结构优化的数值模拟

根据西宁特殊钢股份有限公司三流异型连铸中间包的结构和操作参数,提出中间包结构的优化方案,应用ANSYS CFX数值模拟软件计算不同控流装置下中间包内的流场和温度场分布,并建立物理模型对数值模拟的结果进行验证,确定最佳的优化方案。结果表明,原型中间包内流场和温度场分布不均匀,3个水口最大温差达3.11K,导致各水口处铸坯质量存在差异;使用U形挡墙后,中间包内钢液的流动特性得以改善,其成分和温度分布更为均匀,3个水口的最大温差仅为0.20K。     

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。     

连铸中间包内部结构优化的数理模拟及冶金效果

通过中间包水模型实验和数值模拟对4流中间包两种控流装置下包内流场进行了模拟研究.结果表明:原中间包内由于形成了短路流使得钢液在中部水口的停留时间短,与边部水口的停留时间相差大.改进型中间包能均匀钢液在不同水口的停留时间,减小中间包的死区比例,提高夹杂物的去除率.工业实验表明与原中间包相比,使用改进型中间包铸坯中的大型夹杂物含量和显微夹杂物数量分别降低44.9%和2.7%.     

离心式中间包流场的大涡模拟研究

为了研究离心式中间包的流动过程,采用大涡模拟(LES)方法针对3种不同情况,即(a)电磁力加直水口注流;(b)利用钢液的位能使用弯水口注流;(c)电磁力和弯水口注流共同作用,考察了影响旋流强度和中间包内流动结构的工艺参数.结果表明,LES方法可以成功模拟离心式中间包的三维湍流流场.与单纯电磁力或单纯弯水口相比,旋转电磁力和弯水口共同作用时可使水平面的旋流强度显著增强.在原有电磁力作用的基础上,使用弯水口注流可比原流场最大速度值增加约15%~19%.     

38CrMoAl高铝钢钢水可浇性控制

38CrMoAl高铝钢由于Al含量较高([Al]=0.7%～1.1%,质量分数),在连铸过程中容易导致水口的堵塞,因此需要对钢中Al2O3夹杂物进行形态控制,保证钢水的可浇性.热力学计算和实验研究结果显示:钢中高含量的Al对渣中即使少量的SiO2都具有较强的还原性;不采用传统的精炼喂钙线工艺,而进行转炉出钢过程渣洗操作,能将高熔点的Al2O3转变为低熔点的球状钙铝酸盐夹杂.同时,采用CaO--Al2O3基中间包覆盖剂,以避免钢渣反应导致钢中夹杂物含量增加.工业性试验结果表明,钢水洁净度较高,可浇性好,连续浇注5炉后,水口内壁基本无结瘤现象.     

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。     

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。     

中间包水口钢液流场的数值模拟

利用Fluent软件,采用数值模拟的方法,研究中间包水口在正常情况下和存在结瘤时流场的形态变化。模拟结果表明:以小方坯为研究对象,拉坯速度为2.3m/s,开口度为66%,夹杂物为Al2O3,无氩气吹入时,当水口结瘤少时,钢液通过结瘤位置时相对于正常情况下钢液流速增大的少;当水口结瘤多时,钢液通过结瘤位置时相对于正常情况下钢液流速增大的多。     

连铸中间包钢液中凝聚态氧化铝夹杂物运动行为的数值模拟

在Euler-Lagrange框架下,基于应用分形理论对凝聚态Al2O3夹杂物形貌结构进行定量分析的基础上,数值模拟研究了连铸中间包钢液中不同形貌凝聚态Al2O3夹杂物的运动行为.研究发现中间包钢液流场和夹杂物形貌尺寸共同影响夹杂物在钢液中的运动行为.随着尺寸的变大,簇群状和致密球形两种形貌Al2O3夹杂物上浮去除率都逐渐增加.在相同尺寸下,簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率比致密球形Al2O3夹杂物低;随着尺寸的增加,簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率相比于同尺寸致密球形Al2O3夹杂物降低得就越多.计算结果显示,与同尺寸的致密球形Al2O3夹杂物相比,直径为20、40、60和80μm的簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率分别降低了4.8%、5.7%、6.4%和12.5%.     

CAS€朞B钢水同时降低[Al],[O]和T.O的实验研究

为防止常规CAS?OB铝热法精炼钢水时[Al]s和T[Al]过高而导致连铸时中间包水口堵塞,对用Al?CaO处理钢水进行了实验.结果表明:用Al?CaO脱氧能够同时降低钢中溶解氧、总氧和酸溶铝量,并能控制钢中夹杂物的形态、数量和分布.     

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。     

轮式小方坯高速连铸机的新发展

开发了一种水平轮式连铸机,用以高速浇铸52～85mm小方坯。新铸机的结晶轮轴心与垂直线成3°～5°倾角。从中间包流出的钢水,通过密闭的水口进入结晶槽,避免了钢水被氧化,又省去了钢液面检测及控制装置。在直径3m的试验铸机上,以18～22m/min的速度浇出了50mm×63/67mm的小方坯,其表面及内部质量都令人满意。在此基础上,设计了用以浇铸70～85mm小方坯的水平轮式连铸机,其预期的最高出坯速度为28m/min,并能与高速线材轧机相配合,直接轧制成材。     

X70钢的清洁度在精炼与连铸过程中的变化

针对鞍钢炼钢厂"铁水预处理→LD→LF→VD→CC"X70生产流程,采用系统取样,综合分析的方法,对LF处理前后、VD处理前后、中间包、结晶器和铸坯中的T[O]、显微非金属夹杂物的类型、数量及尺寸分布进行了系统研究.研究结果表明:(1)铸坯中T[O]的平均值为17.33×10-6,铸坯中显微夹杂物数量为2.40mm-2;(2)LF处理前后钢水中显微非金属夹杂以长条及块状的Al2O3夹杂和球块状的硅酸盐夹杂为主,VD钙处理后,没有观察到纯的MnS夹杂与纯的Al2O3夹杂;(3)结晶器钢水、铸坯中有纯Al2O3夹杂再现;(4)钢中的氧化物及硫化物夹杂均没有达到完全变性的要求.     

IF钢生产过程非金属夹杂物行为研究

对首钢京唐生产IF钢的同一浇次前2炉的RH精炼、镇静和中间包浇铸过程进行了系统取样,并利用Aspex自动扫描电子显微镜分析统计了钢中夹杂物的成分、尺寸等信息.研究发现,Al2O3-TixO复合夹杂物在Ti合金化和二次氧化的情况下都会生成,并随着精炼的进行逐渐转变为Al2O3,这与热力学计算的结果一致;而Al2O3可以作为Al2O3-TixO的形核核心,形成Al2O3-TixO包裹Al2O3的夹杂物,并且在Al2O3-TixO转变为Al2O3的过程中会导致钢滴进入夹杂物内部,从而形成Al2O3包裹钢滴的夹杂物.