八流中间包控流装置的模拟优化

《八流中间包控流装置的模拟优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉科技大学硕士学位论文第1章文献综述1.1连铸中间包的作用及意义从上世纪50年代开始，标志着钢铁工业革命开始的连铸工艺兴起并开始发展。连铸技术具有金属收得率高、能耗低以及生产效率高等一系列优点而逐渐取代了传统的模铸技术。连铸工艺在我国起步较早，然而发展缓慢，直到上世纪90年代才得到推广与发展，因此也推动了中国钢铁的迅猛发展。在连铸工艺流程中，中间包占有特殊地位，其不仅是连铸过程的重要设备，而且是连铸生产过程中非连续操作向连续操作转变的重要环节。而作为一种冶金过程中的反应容器，中间包对钢的产量以及连铸坯

2、的质量有着重要影响。因此，不管是确保连铸过程顺利进行，或是保证钢液质量达到要求，中间包的作用都是至关重要的。图1.1为连铸过程中中间包的工作示意图。图1.1中间包工作示意图在连铸工艺出现的早期，中间包的用途仅仅通过作为连铸过程中的过渡容器而体现出来。而伴随连铸工艺的不断发展与完善以及人们对于钢材质量需求的日益提高，连铸技术的重要意义逐渐体现出来。钢液的高纯净度、合理精确的钢液成分以及在一段时间内保持相对稳定的温度以及过热度是连铸工序能够顺利进行[1]的重要保证。所以，中间包不应该仅仅是具有稳流作用的过渡

3、容器，其更重要的作用是能够促进钢液中夹杂物的去除，并把具有均匀成分及温度的钢液分配给各[2]个结晶器，以提高连铸坯的质量。1万方数据武汉科技大学硕士学位论文总的来说，中间包主要有以下作用：（1）储存钢液，保证多炉连浇的顺行；（2）减小钢液静压力，稳定注流；（3）对于多流连铸机，中间包将钢液分配到每个结晶器；（4）促进夹杂物上浮，净化钢液；（5）均匀钢液成分及温度，通过中间包内的控流装置改变钢液的流动状态，使钢液的成分和温度均匀；[3]（6）中间包冶金，即在中间包内实施部分炉外精炼工序。1.2中间包冶金技

4、术的研究为了满足对钢材质量日益增长的需求，各种炉外精炼技术被开发出来，以提高钢液质量。精炼后的钢液质量虽然得到了提高，但浇注到中间包后可能引起再次污染。因此，中间包不能被单纯地当作钢液过渡容器，更是连续的冶金反应器，一些炉外精炼技术可以转至中间包中完成，可以有效地防止钢液再次污染。为此，[4]中间包冶金技术被提出来，并受到人们极大的关注。工业生产中经常用到的改善中间包操作的措施有许多，例如对于中间包包体结构的设计与改进、设置控流装置、温度成分的控制、吹氩技术、再加热技术等等，如图1.2：图1.2中间包冶

5、金过程的主要改善措施1-过滤器；2-感应加热及电磁搅拌；3-长水口+吹氩；4-再加热装置；5-坝和堰；6-塞棒；7-覆盖渣；8-浸入式水口；9-底吹气2万方数据武汉科技大学硕士学位论文1.2.1中间包扩容技术中间包最早被提出来时只是被当做存储分配钢液的过渡容器，而对其容量的大小并没有严格的规定，因而为节省投资，钢厂一般采用容量较小的中间包。但由于对铸坯质量的要求日益提高，要求中间包具有更好的去除夹杂物的能力，通[5]常会采取增加中间包熔池深度的措施，因而中间包的容量也在渐渐增大。大容量中间包具有以下两个

6、优势：第一，能更方便地与结晶器的拉坯速度相配合，保证换包期间能够顺利浇注，能有效避免更换钢包期间铸坯质量差的问题；第二，可以延长钢液在中间包内的停留时间，使钢液中的夹杂物有充分的时间上浮，有利于提高钢液质量。对于已有的中间包，加深熔池深度是增大容量的一种有效方法。中间包的熔池深度加深，首先能够延长钢液在中间包内的停留时间，其次增大反应器的体积，这对于钢液成分与温度的混匀都是有利的。此外，中间包熔池的深度较深时，其液面上钢液的流动更平稳，液面波动较小，因此有利于避免钢液的二次氧化。图1.3表明增大中间包熔

7、池深度后，表面钢液流速和湍流强度减小的[6]情况。文献指出，增大中间包熔池深度后能够改善超声波探伤缺陷和裂纹缺陷，并降低漩涡产生。0.037m/s13%(T.I)0.106m/s43%(T.I)图1.3不同深度时表面流速和湍动强度（T.I.）表1.1中间包容量对钢液洁净度的影响夹杂物去除率/%洁净度容量/t宏观夹杂微观夹杂T.O宏观夹杂物微观夹杂物T.O/%-1-1物物/(mg(10kg))/(mg(10kg))-41045.552514.67.487×10-46071.116.867.49.25.

8、250×10有数据指出，克鲁斯公司中间包从25吨增加到45吨后，有效地抑制了铸坯内3万方数据武汉科技大学硕士学位论文[7]弧侧夹杂物聚集，同时氧化铝夹杂也得到了有效控制。某钢厂对其薄板坯中间包进行水模研究后发现：当扩大中间包容量时（不改变控流装置的情况下，提升钢[8,9]液的液位），钢液的停留时间延长，死区体积减少。有研究发现，在设置相同控流装置结构的情况下，60吨与10吨的中间包相比具有更好的去除夹杂物的能力，[10]因而钢水的洁净度也更