八流中间包控流装置的优化分析

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1、第4页武汉科技大学硕士学位论文(1)中间包流场不合理。钢包注流与中间包注流之间距离过近。浇注冲击区高度紊流，使中间包出流为麻花状，不利于结晶器内液面的稳定；(2)中间包液面低，更换钢包时，中间包液面很快降至临界液面下，产生旋涡，把中间包渣卷入结晶器，使铸坯表面央渣严重；(3)随着拉速的提高，钢水在中间包内的平均停留时间变短，直径小的央杂物上浮困难，铸坯央杂指数较大；(4)中间包包龄低。钢包注流对底部的冲击较大，耐材消耗高。因此，人们用增大中问包容量来优化中间包流场；加大熔池深度；减轻表面波动：杜绝旋涡；增加钢水平均停留时间；最终提高铸坯的纯净度、

2、降低生产事故。冲间包的设计和外形有很多种，&一形，V二形，T．一形，C-一形，H．一形。许多局部条件决定中问包结构的最终选择，钢液的洁净度要求就是其中之一【4。7】。通过对中间包内钢液流动和夹杂物行为大量的模拟和模型研究，稳态浇注下的中间包内大颗粒央杂物是可以得到上浮去除的，但小颗粒夹杂物却不行。钢包液流和浇注I：1之间距离较远的中间包(C一形，H-一形)，即使钢液深度较浅，但去除央杂物的效率较高。然而，对于要求超高洁净度(央杂物尺寸小于509m)的钢种来说，没有哪个类型的中间包对夹杂物的去除是足够有效的，必须采用其它的优化手段。对从钢包进入中间

3、包的钢液进行完全保护是非常必要的，特别是非稳态浇注时。此时夹杂物的来源，主要是由于敞开浇注空气氧化钢液、钢包下渣、中间包旋涡和卷渣形成的夹杂物。(2)防止钢液氧化和渣、耐火材料的污染对连铸过程中央杂物的可能来源，图1．3给出了较全面分析。i这些来源为：(1)钢包水口出流旋涡卷渣；(2)由盛钢桶到中间包注流被空气氧化；(3)注流冲击中间包液面引起卷渣；(4)中间包耐火材料被侵蚀；(5)中间包水口吸入空气；(6)浸入式水口结瘤脱落形成大颗粒夹杂：(7)结晶器保护渣卷入钢中。l一下渣2⋯．空气再氧化』孓一卷渣*--hi火材料腐蚀，～吸入空气垂～SEN堵

4、塞(大型夹杂来酒)7---卷入保护渣图1．3连铸过程中产生夹杂物的来源武汉科技大学硕士学位论文第5页为了避免由钢包进入中间包的钢液流暴露在大气中，最常用的方法是采用一个耐火材料制成的水口连接到钢包底部，并用氩气密封保护，钢液通过水口进入中间包。为了减少钢流对中问包底的冲刷，可以在包底安装冲击槽和冲击鼙。在非稳态浇注(如开浇、换钢包、快换水口和浇注最后一包钢水)情况下，中包液面不稳定，易出现卷渣，钢液面裸露，从而严重影响钢液洁净度。中间包耐火材料内衬和钢液直接接触也可能导致钢液的污染，除了要考虑延长中包连浇的时间外，还要考虑有利于提高钢液洁净度。很

5、多中间包采用氧化镁和硅酸镁耐火材料(喷涂料、喷补料、浇铸料)，必须注意优化这些耐火材料的操作使用(烘干、预热、修补)，以确保钢中低的氧化物含量。(3)促进夹杂物的去除保证钢液的洁净度的途径一是避免钢液的二次氧化及受渣、耐火材料的污染，二是优化中包内的流场。夹杂物在中包内的行为与中包流场密切相关，中包主体内钢液流动越平缓，钢液停留时间越长，夹杂物上浮到钢渣界面进而被渣吸收的几率就越大。对中间包内钢水流动进行大量研究后，人们发明了采用坝、堰、挡墙和其它装置促进央杂物的去除。对于板坯铸机和大容量的中间包来说，在中间包中央，靠近冲击区域的地方采用坝和堰是

6、有争议的。在稳态浇注时，通过配置坝和堰来促进夹杂物上浮的成本很高，且在多数情况下效率很低；非稳态浇注时，配有坝和堰的中间包不利于夹杂物的上浮去除。对于两流的大中间包来说内部结构的优化设计更经济实用。对于小型或多流中间包情况就不同了，这些控流装置的采用对钢液洁净度有很大的提高。与板坯铸机相比，大方坯、小方坯铸机更多采用这些优化中间包内钢水流动的措施。通过中间包底部吹氩能进一步促进央杂物上浮。许多研究者对中间包中吹气的作用进行了研究。研究表明，向中间包中通入惰性气体可以减少死区的体积，增加夹杂物的去除效果。吹气的效果与通入气体的位置、气泡数量和流量有

7、关，中间包的几何尺寸和挡板结构不同，吹气的参数就不同，应该由试验来确定。覆盖剂也是中间包冶会的一部分。中间包覆盖剂是由含CaO、Si02、A1203和Mgo等组分的矿物类原料再添加适量的助熔剂，经破碎、磨粉、混合、制粒和包装等工序加工而成，覆盖剂加到中间包钢水表面具有隔热保温，减少钢液面热损失：隔绝空气，防止钢水二次氧化；溶解上浮至钢液面上的非金属央杂物，净化钢水等功能。按照碱度分类，中间包覆盖剂主要有酸性、中性和碱性三类。传统的酸性类粉剂(如稻壳)有很好的绝热作用，但已经不再适用于洁净钢生产。碱性材料替代了酸性稻壳，高碱度的中问包覆盖剂对内衬及

8、相关耐材制品的影响很小，可减少因内衬或相关耐材制品的熔损对钢液造成的污染。其保温效果较好，可有效防止钢水的二次氧化，减少覆盖剂本身污染钢