连铸新型中间包可行性分析

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1、连铸新型中间包可行性分析关键词：改变中间包内部结构，提高钢水纯净度,减少中间包残水余钢水。鞍山商赛高级耐材制造有限公司一、项目提出的目的及现状在生产工艺流程中，中间包是从钢的熔炼到精炼制成固态连铸坯，保证铸坯质量的关键一环，是冶炼工艺一项特殊的炉外精炼技术。为保证铸坯质量，中间包钢液的温度要保持均匀，钢液过热度合理，钢液在中间包停留足够长，以保证夹杂物的充分上浮去除。因此，在钢的冶炼过程中,作为最后一个耐火材料容器的中间包受到更多的关注。日前，薄板制品（如：高级轿车板、食品罐头铁皮）要求具有很好的深冲性；轮胎钢丝（0.15mm-O.25mm）要求具有很好的冷拔性；轴承钢要求

2、具有很好的抗疲劳性等等。而影响这些产品性能的主要原因是钢中不变形的AhOa,而在连铸生产过程中，采用钢包精炼和现有中间包冶金技术仅可能去除大于50pm大颗粒夹杂，而小于50pm夹杂在中间包去除是很困难的。钢液进入结晶器之前，如何在中间包内进一步去除小颗粒夹杂已引起了广泛重视，正在处于技术开发阶段。现连铸中I可罐内部的结构基本有五种形式A：有直注式（无挡墙，无坝无湍流器）图一B：有挡墙并在挡墙上开口图二C：有挡墙（坝）[kJ图三D：有挡墙（坝）和防湍流器4图四E：有湍流器图五由中间包容量与中间包钢液流量求出的钢液停留时间称为理论停留时间，然而在实际生产中，中间包内钢液流动是不

3、均匀的。有的地方快，有的地方慢，尤其是中间包底部区域存在不活跃的钢液停滞区，夹杂物上浮困难，钢液在中间包的实际平均停留时间要比理论平均停留时间要短些。为充分有效地利用中间包容积，提高夹杂物上浮量，采取的措施是在中间包设置挡墙和坝。其目的：A消除中间包底部的区域流动存在死区B改善钢液流动轨迹，使钢液流动沿钢渣界面进行缩短夹杂物上浮距离，有利于钢渣吸收排除。C促使热流分布合理，使各水口处钢液的温度差减少到最低程度。D挡渣墙还能将钢包注流冲击所引起的强烈涡流限制在局部区域防止絮流，扩散引起表血波动把钢渣卷入钢液中对于高效连铸而言，由于它比一般连铸拉坯速度更快其钢包浇注速度也就更快

4、，这样在中间包内产生的湍流现象就更为严重。中间包内急剧的湍流，一方面会冲破渣层将钢渣卷入到钢液内，并使钢液暴露于空气屮被二次氧化。另一方面湍流还会严重的冲刷中间包侧墙，将其耐火材料卷入到钢液内，降低了中间包工作层的使用寿命。此外，在开浇时，钢液飞溅严重还会促使中间包内结渣。为解决上述问题，东北人学首先在国内部分钢厂推出防湍流冲击板(它使从钢包冲击的钢流向注流中心折回，防止湍流的产生)。采取这一方法，在一定程度上提高了铸坯质量。在实际生产过程中，由于连铸连浇换罐时钢液液面波动过大，大罐引流砂进入屮间包或连浇时间长，钢液液面低于下扌当坝或扌当墙所开的孔时，使大量钢渣和夹杂进入浇

5、注区，影响铸坯质量。蔡开科教授经多年研究，认为釆取挡坝和挡墙等方法只能去除夹杂颗粒直径大50pm,小于50pm很难去除。中间包夹杂颗粒直径分布r=l-35ijmn(r)=2.OX10,3exp(-0.576r)r=36-75pmn(r)=7.75X106exp(-0.188r)r>75

6、Llnin(r)=0式屮，n为夹杂物浓度(单位：个/n?)二、中间包夹杂去除机理在中间包内夹杂物去除基本通过四种去除。一是大颗粒夹杂通过上浮由钢液中排除。二是夹杂通过碰撞长大上浮排除。三是包衬壁上的粘附使夹杂物去除。四是通过化学方法使杂物排除。传统去除夹杂物方法是：利用钢液密度(7.08g/

7、cm3)与夹杂物密度(0—3.5g/cm3)之间的差别。使夹杂物上浮被钢渣吸收。夹杂物上浮去除速度，服从斯托克斯(stokes)公式。u二(P-一PJgd?p18p式中u为夹朵物上浮去除速度，为钢液的密度，Ps为夹杂物密度,g为重力加速度,dP为夹杂物直径，P为钢液黏度系数。用上式计算,dp=100mm的夹杂物上浮速度u^0.36cm/s0从木质上来说，斯托克斯(stokes)公式所计算的颗粒上浮速度是在克服介质摩擦阻力而达到的终速度，其初速度比该值还要小的多。在中间包内流体本身的流动速度往往比上浮速度高出很多。在冲击区域平均速度达0.12—0.15m/s,浇注区域平均速度

8、为0.005-0.007m/s中间包夹杂颗粒跟随钢液流动，只有在流速较低的区域大颗粒有时间上浮，而小颗粒很难做上浮运动去除。夹杂物上浮到熔池表面，由于其界面张力的不同，由钢液排出的倾向也不同。对钢液不润湿的夹杂物，能市钢液屮分离出来。⑴中间包内钢液的流动特征，决定了其中物质和能量传输过程，为充分发挥中间包的各种冶金功能必须掌握中间包钢液流动的规律。A液-液射流中间包内钢液流动的动量来源于盛钢桶内液面-中间包液面-结晶器内弯月面在浇铸吋的高度茅，通过下降注流传递给中间包内钢液。下降的钢液注流是中间包内注入区钢液运动状