连铸中间包冶金技术研究冶金论文

连铸中间包冶金技术研究冶金论文内容摘要：

物可以采取简便的净化措施 ,将其与钢水分离 ,使大颗粒夹杂物上本论文由无忧论文网 整理提供浮排除。 而过滤器是用来捕捉小颗粒夹杂物 ,以净化钢水。 但过滤器因微孔容 易堵塞 ,钢水通过过滤器的流量小且成本高 ,在应用上受到限制。 2 . 5 . 3 中间包底部透气砖在密闭的中间包中吹氩 ,可以使中间包内的气氛在开浇和浇注过程中处于惰性气氛中 ,可以防止钢水的二次氧化和吸入空气。 透气砖被设置在中间包底部 ,位于钢包注流区和中间包水口之间 ,底吹气体一般为氩气。 当通过透气砖吹氩气时 ,气泡吸附夹杂物并与夹杂物一起上浮 ,从而提高钢水的清洁度。 这种技术的弊端是吸附夹杂物的气泡有可能被卷入铸坯 ,造成较严重的缺陷。 2 . 5 . 4 中间包湍流控制器湍流是由进入中间包内的 高速钢水流引起的 ,不但能将中间包覆盖剂卷入钢水中 ,形成夹杂 ,或卷入空气发生二次氧化 ,而且高速钢水流冲击中间包包底 ,侵蚀耐火材料 ,影响中间包寿命。 湍流控制器能抑制钢水流对中间包包底的冲击。 湍流控制器位于钢包注流下方。 钢水从钢包长水口高速流出 ,进入到湍流控制器中 ,受湍流控制器的限制 ,再从湍流控制器的上口反向流出。 湍流控制器的作用如下 :• 对钢包注流的冲击起缓冲和限制作用。 • 改善中间包钢水的流动特性 ,延长停留时间 ,有利于钢水中的夹杂物上浮分离。 • 钢包开浇和更换时 ,减轻钢包注流冲击中间包 钢水造成的钢水飞溅 ,减少中间包衬的侵蚀。 • 增加中间包钢水流动的活塞流体积 ,降低死区体积。 研究专家对安装了不同控流装置的中间包流场和温度场进行水模和数模实验后得出了结论 :与装有堰和导流隔墙但无控流装置的中间包相比 ,装有湍流控制器和挡墙的中间包活塞流区更大 ,能更有效地消除钢水表面的湍流和扰动现象 ,有利于降低吸气量 ,促进夹杂物上浮。 同时减缓出口流速 ,从而降低注入流温度波动对中间包冶金效果的影响。 还有 ,湍流控制装置的几何结构对中间包钢水流动特性有明显影响[ 7 ]。 方形无顶缘和圆形无顶缘的湍流控制 装置对抑制钢包注流动能的作用不大 ,而方形带顶缘和圆形带顶缘的湍流控制装置能够较好地改善中间包内流体的流动特性。 但是 ,实际生产中曾出现过不尽人意的结果。 加防湍流垫后 ,在浇注后期 ,由于湍流控制器经受不住高速钢水流的连续冲击 ,不断被侵蚀而熔解本论文由无忧论文网 整理提供到钢水中 ,反而污染钢水。 美国多家钢厂采用了新型防涡流垫 [ 8 ]。 如 LT V 钢公司将其与堰、 坝一起使用 ,表明防涡流垫对中间包钢水流动状态有明显改善。 稳定浇注时 ,结晶器内钢水总氧质量分数下降了 20%。 更 换钢包时下降了 30%。 由于钢水中夹杂物的减少 ,中间包水口堵塞现象减少了 57%。 中间包控流装置的根本目的 ,是有效地延长钢水在中间包内的平均停留时间 ,最大程度地减小滞留区的钢水体积。 使用上述多种控流装置能显著提高钢水的洁净度 ,但是考虑到耐火材料是中间包内夹杂物的来源之一 ,以及耐火材料的消耗 ,因此应在保证钢水质量的前提下 ,尽量减少各种控流装置的使用。 3 防止中间包浇注过程的二次污染日本住友金属鹿岛厂的实验结果表明 ,从冶炼设备经钢包和中间包出钢 ,如不加以保护 ,钢水中将有约 70%的夹杂 (内在夹杂和外来夹杂 )来自于中间包。 这些夹杂在中间包内如不加以分离 ,本论文由无忧论文网 整理提供将对铸坯质量和冶金工艺产生严重危害。 过去 ,为了去除中间包内夹杂物 ,采用的技术主要是防止钢水再污染 :换包时尽量减少钢包渣的卷入、 钢包到中间包采用长水口浇注、 防止钢水与包衬耐火材料发生反应、 中间包加盖等保护技术。 近年来 ,为进一步满足市场对高质量产品的需求 ,当今国内外围绕中间包开发了一系列提高浇注钢水质量的相关技术。 3 . 1 控制中间包开浇的二次污染头坯中含 N、 全氧质量分数 (wT . O )、 MA (重要缺陷 )、 M I(次要缺陷 )数量均比稳态浇注时高得多 ,见表 2。 为了提高头坯的洁净度 ,采用中间包密封吹氩操作。 有试验研究指出 ,开浇时在中间包吹氩 ,二次氧化大大减少。 与中间包不吹氩相比 ,钢中 wAls 损失由 80 10 6 减少到 10 10 6。 吸氮由 25 10 6 减少到 3 10 6。 wT . O 增加量由 22 10 6 减少到 12 10 6。 国外不少工厂采用中间包密封吹氩操作 [ 9 ]。 其中克鲁斯公司生 产 IF 钢时 , 68 t 中间包 ,吹氩量 10～ 20 m3/min,中间包气氛中氧含量质量分数低于 1%,减轻了水口堵塞 ,铸坯缺陷率降低 38%。 迪林根公司 , 50 t 中间包 ,吹氩 6 . 5 m3/min,中间包气氛中氧质量分数低于 1%,氮质量分数低于 5%。 在浦项 ,中间包吹氩时 ,气氛中氧质量分数低于 1% ,夹杂物明显减少。 中间包密封吹氩技术在欧洲板坯生产中占 6% ,大方坯生产中占 9% ,北美很少使用 ,日本采用较多。 3 . 2 控制中间包内钢水卷渣中间包包衬材料中含有的 Si O2 会被钢水中的 Al 还原成 Al 2O3 ,使钢水洁净度降低。 因此要求包衬耐火材料中 Si O2 低于 2% ,也就是使用碱性材质包衬。 对开浇、 换包和异钢种连浇等非稳态浇注下的中间包来说 ,钢水卷渣仍然是影响钢水质量的严重问题 ,因此必须对其加以抑制。 钢水卷渣的原因与防止措施见表 3[ 10 ]。 北京钢铁研究总院的水模研究 ,通过减小中间包水口直径、 使用塞棒和适当降低拉速等 ,对中间包的结构参数和操作工艺参数进行优化 ,在一定程度上减轻了汇流旋涡的影响 ,同时成功研制了汇流旋涡抑制器。 某钢厂在无控流条件中间包和现行条件中间包 (即具有上、 下挡墙与塞棒的中间包 )中使用汇流旋涡抑制器的效果如表 4 所示 (其中各高度值为原型的 1 /4)。 表 4 中 ,旋涡产生高度、 开始卷渣高度本论文由无忧论文网 整理提供和旋涡全通高度分别是中间包中产生旋涡、 旋涡开始贯通和旋涡全部贯通时对应的中间包钢水临界液面深度。 采用汇流旋涡抑制器可使现在普通使用的具有上、 下挡墙的中间包中旋涡的各特征高度减小 1 倍以上 ,这样既增大了钢水的收得率 ,又提高了钢水质量。 3 . 3 采用碱性包衬 采用 BOF RH 大方坯工艺生产轴承钢时 ,中间包采用不同材质对钢水中的氧含量进行分析 ,结果如表 5 所示。 在生产铝镇静钢时 ,中间包采用不同材质对钢水中氧的影响的研。