八流方坯中间包控流技术研究

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中间包在现代钢铁冶炼过程中的作用举足轻重,上承精炼阶段下启连铸阶段。中间包是钢液最后一道冶金容器,在此阶段应尽可能促进夹杂物上浮去除;中间包也是连铸阶段的起始步骤,应利用中间包尽量均匀钢液成分温度等参数,保障产品的稳定性。可见发挥中间包应有的冶金作用对冶炼出高质量钢铁产品有较大积极影响。中间包内的控流特性对中间包冶金效果起到决定性的作用。针对某钢铁企业的八流方坯中间包,本文利用数值模拟仿真计算结合现场工业生产试验验证的方法,考察了湍流抑制器和挡墙对中间包控流特性的影响,并优化出最优控流方案组合。得出结论如下:(1)根据数值模拟结果可得,湍流抑制器能缓冲钢包长水口注入的钢液,起到降低动能的作用;优化挡墙能使钢液流股具有更好的流动特性。针对所研究的八流方坯中间包,有檐湍流抑制器稳流效果好于无檐湍流抑制器,即湍流抑制器A控流效果较好;设计优化的四孔挡墙均优于原在用挡墙,且挡墙方案C效果最优。(2)针对所研究的八流方坯中间包,最优的控流组合方案为方案4,即“挡墙C+湍流抑制器A”的控流组合方案。该方案流场分布合理,避免钢液流股扰动浇注液面,减弱直接耐火材料的侵蚀冲刷;RTD曲线及数据表明,在所有方案中该方案活塞区与死区比值最大,各流总体标准差较小,一致性较优;同时,温度场分布均匀,温度梯度较小。(3)根据工业试验与摸底调研数据对比可知,优化后中间包控流方案下的产品质量得到显著改善。优化后的中间包控流方案能明显降低铸坯中氧氮含量,42CrMo钢种工业试验全氧含量及氮含量分别比摸底调研取样降低了 4.30×10-6、17.85×10-6,降幅分别达到20%、28%;20CrMnTi钢种全氧含量及氮含量分别降低了 6.97×10-6、14.50×10-6,降幅分别达到40%、24%。优化后的中间包控流方案能明显降低铸坯中夹杂物数量密度,42CrMo、20CrMnTi两钢种总数量密度降幅分别达35%、38%,尤其是大粒径夹杂降幅更为明显。优化后的中间包控流方案能显著提升最终轧材产品的夹杂物合格率,细系和合格率提升26.6%,粗系和合格率提升2.34%,Ds类合格率提升2.60%,三项全和合格率提升26.08%。通过对中间包控流技术的研究,中间包冶金功能得到充分发挥,为现场生产提供了理论依据。
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