大包长水口浸入深度对三角形四流中间包钢水质量的影响.pdfVIP

2014年第 1期 现 代 冶 金 l5 大包长水 口浸入深度对三角形四流中间包钢水质量的影响 (加拿大)K．Chattopadhyay等 摘 要：为了研究长水口浸入深度对钢水流动和钢水质量的影响，在等比例中间包水模中完成了物理和数学模拟。 在等比例中间包水模中，在各种不同水 口浸入深度条件下 ，完成了卷渣试验。采用聚乙烯玻璃粉 (920Kg／m )模拟 炉渣相，并且在换包过程中搜集每个浸入深度条件下，借助卷渣说明其相对性能。开发了一个三维数学模型、并且 在各种不同大包长水口浸入深度条件下，检测湍流等高线 (湍流动能 (TKE)等高线)。当浸入深度位置较低时，中 间包内的湍流现象较为严重，结果导致更多的卷渣。与之相反，当浸入深度位置较高时，中间包内的湍流现象较 轻，由此产生的卷渣数量也较少。因此 ，采用长水口浸入位置较高的中间包操作可能取消湍流抑制器的使用，并降 低耐火材料的消耗和成本。 关键词：浸入深度；卷渣；TKE；数学模型 对于所有炼钢人而言，提高连铸过程 中的钢水 满，尽快使中包 内的液体高度达到0．5m。在此操 质量是一个极具挑战性的任务，他们采取足够多的 作过程中，大包长水 口暴露外面约0．1m，碰撞的射 措施以获得需要的成分和洁净度。Chattopadhyay等 流使渣相分离，因此导致其中的一些炉渣颗粒被卷 人在一篇综合评论文章 中报道 了在过去十年 中 入到浸入式水 口处。在中间包 内的射流入口区存在 (1999—2009)有关模拟炼钢中间包操作的内容： 较高的湍流，为了减少这种流动，常采用湍流抑制器 Guthrie强调了在液态金属处理过程中的熔体流动 或冲击板。在现有研究 中，将 中间包 内的液位从 重要性以及它对液态金属洁净度和质量的影响；Joo 0．5nl增加对0．6m、0．7m和0．8m，从而改变了长 和Guthrie对提高钢质方面做出了巨大贡献：Sahai 水 口的浸入深度 。增加中间包 内的液位，相应会延 在 Brimacombe纪念专题座谈会过程 中总结 了连铸 长液体停留时间，因此增强了夹杂物上浮时间。随 中间包 内的钢水流动模型，他着重强调为了获得高 着液体体积的增加，有助于吸收人 口射流的动量导 质量的结净钢，在中间包 内设计 良好的熔体流动重 致减少射流人 口区的湍流。考虑了裸 中间包和有冲 要性，并且提到通过有效的中间包设计 以及最适宜 击板的中间包两种情况，采用0．02in厚的聚乙烯玻 钢水容积流速，可获得此效果。Guthrie及其同事报 璃粉 (密度 920kg／m ，直径2～3mm)模拟炉渣相。 道了有关中间包卷渣的现象，并且提出对于工业生 在不同长水 口浸入深度条件下，完成了卷渣试验 ，图 产来说，在设计新的流动调节器中，卷渣是其中非常 2给出了分析结果。对于更换大包操作时暴露的长 重要的参数。 水 口，从中可清晰看到：裸露中间包中卷渣的数量多 采用等比例水模完成了物理模拟，容量 120t、 于有冲击板的中间包。在图2a中，为了确定在其它 形状三角形、四流方坯中间包，其是模拟加拿大魁北 试验中卷入炉渣的最少数量，保持 y轴的最大值为 克省Sorel—Tracy市的RTIT(QIT)厂操作。图1给 20。在裸露中间包操作 中，从 内部铸流 中收集的玻 出了中间包轮廓示意图，在正常操作过程中，中间包 璃粉数量为 600，而在有冲击板的中间包从收集的 的液位范围从底部计算为0．51TI，长水 口浸入深度 数量仅为 l0。因此，采用冲击板的中问包非常有助 为0．05m，典型的换包时间大约为3min。为了在 于减少卷渣的数量。然而，当增加长水 口浸入深度 ， 物理 模 型 中模 拟 此 现 象，进 水 流 速 采 用