Al_(2)O_(3)夹杂物在浸入式水口内衬材料上的成核与反应性研究

浸入式水口复合无硅无碳内衬材料是减缓结瘤堵塞的重要措施。为深化研究Al_(2)O_(3)夹杂物在浸入式水口内衬表面的结瘤现象,采用晶格失配计算及高温模拟试验验证的方法研究了钢液中Al_(2)O_(3)夹杂物在氧化锆质、尖晶石质、刚玉质、莫来石质内衬材料上的成核趋势及反应;基于显微结构观察分析了异质形核机理和沉积过程。结果表明:Al_(2)O_(3)夹杂物与刚玉质、氧化锆质、尖晶石质、莫来石质内衬材料的二维失配度分别为0%,30.97%、8.43%、11.14%,表明Al_(2)O_(3)夹杂物易于在刚玉质内衬上成核,难以在氧化锆质内衬上成核,氧化锆基材料适宜作为浸入式水口防堵内衬材质。高温模拟试验结果与二维失配计算结果相一致,氧化锆基内衬不易与钢液发生反应且表面Al_(2)O_(3)结瘤程度较轻,仅为刚玉质、尖晶石质、莫来石质内衬上Al_(2)O_(3)结瘤厚度的1/2。本工作基于晶格失配理论提出了一种抗Al_(2)O_(3)结瘤内衬材料优选策略,可为开发高性能功能耐火材料提供科学指导。

浸入式水口结瘤机制及优化措施

在钢铁实际生产过程中,浸入式水口结瘤会对结晶器流场的稳定性产生严重影响。这种现象不仅影响了连铸过程的顺利进行,还可能导致结瘤物剥落,从而降低铸坯质量。阐述了浸入式水口结瘤机制的研究现状,从优化水口结构、优化水口材质、提高钢液洁净度以及施加外部电场共4个方面总结了防止浸入式水口结瘤的措施,并对浸入式水口防结瘤未来的研究方向进行了展望。

230 mm厚度断面板坯连铸结晶器浸入式水口结构的优化研究

为提高板坯连铸结晶器浸入式水口寿命,采用CFD模拟计算包括常规浸入式水口在内的3种浸入式水口对230 mm厚度断面板坯连铸结晶器流场的影响,并进行了工业试验。结果表明:a号、b号、c号3种水口的结晶器内宽面流场均为左右对称的上、下环流;b号和c号水口冲击深度比常规水口提高了11%~16%,结晶器液面速度比a号水口减小10%,寿命比a号水口提高0.6倍;c号水口夹杂改判率比a号、b号水口降低0.27%。综合考虑,c号水口的寿命较长,产品的质量稳定性较好,具有更好的应用前景。

浸入式水口结构影响板坯连铸结晶器钢液流动行为的研究进展

浸入式水口(SEN)是板坯连铸结晶器钢液流动的引导装置.优化浸入式水口结构、改善钢液流动行为,对生产优质铸坯具有重要意义.首先,对板坯连铸工艺中广泛应用的浸入式水口结构进行总结.其次,梳理了浸入式水口结构影响钢液流动行为的国内外研究:明确了水口的内孔、侧孔、底孔/底部等结构参数及其浸入深度对钢液流速、液面波动及流动模式等的影响规律;讨论了近几年伴随新的工艺要求出现的创新型浸入式水口结构及其应用限制.最后指出:一方面,浸入式水口结构优化应随着板坯连铸结晶器最佳钢液流场的确定而进一步发展;另一方面,考虑水口结瘤的实际情况,应开展浸入式水口结构动态变化的相关研究,从而精准控制钢液流动,促进连铸坯质量提升.

IF钢连铸浸入式水口结瘤机理分析及措施

借助扫描电镜分析了连铸中间包浸入水口结瘤物的分布结构及化学组成,分析结果:结瘤物主要为Al_(2)O_(3)夹杂物。通过在钢水洁净度提升、连铸保护浇注优化、钢水稳态流场控制等方面查找原因建立改进措施;同时,进一步建立水口评级制度,规范指导现场水口使用。措施优化后,浸入式水口堵塞现象显著改善,产品卷夹杂物缺陷发生率由原来的0.98%降低到目前的0.13%。实现了铸坯与轧钢产品表面质量匹配,确保最终产品质量满足用户需求。

快速更换浸入式水口板面夹钢的原因及其措施

随着连铸中间包寿命的不断提高,对中间包下水口寿命的要求也越来越高,快换浸入式水口可以实现不停浇更换水口作业,方便快捷且降低生产成本,得到广泛使用,但更换水口时,上下板面之间容易夹钢,导致水口板面吸氧,钢水氧化,严重的会导致钢水从板面穿出,发生漏钢事故。本文具体分析了浸入式水口板面夹钢的原因,并提出了具体的解决措施,通过实际应用取得了良好效果。

低碳铝脱氧钢浸入式水口结瘤物分析与控制

对浸入式水口结瘤物进行分析,水口内壁结瘤物呈现为片状、块球状、多面体状,尺寸为5~20μm,其主要是由钢液中的小尺寸Al_(2)O_(3)富集在水口内壁相互烧结形成的。水口外壁底部结瘤物为多面体状、片层状,尺寸一般在20μm以上,其为钢液在浇注过程中因二次氧化的Al_(2)O_(3)夹杂物不断长大形成的。通过转炉终点高拉碳,使转炉终点氧含量平均降至5.50×10^(-4);加强保护浇铸,中间包钢液全氧平均含量降至40×10^(-6)。采取优化措施后,有效减少了钢液中Al_(2)O_(3)夹杂物的生成量,同时避免了钢液的二次氧化,钢液可浇性明显提升。

连铸板坯结晶器浸入式水口试验研究

结合某厂两种断面的结晶器内腔尺寸 ,采用 1∶ 0 .6水模型研究方法 ,系统地研究了浸入式水口结构参数、吹气量、拉速等工艺操作参数同结晶器液面波动、流股对结晶器窄面的冲击力及涡心高度之间的关系 ,得出了适用于两种断面的合理的凹型浸入式水口。并利用水模拟实验和工厂试验进行了对比研究 ,结果表明 ,应用凹型浸入式水口取得了良好的效果。

浸入式水口堵塞的机理及其改善措施

研究了武钢第二炼钢厂浸入式水口堵塞的形成机理。浸入式水口中 Al2 O3的堵塞降低了连铸生产率 ,也是引起钢材表面缺陷的一个原因。堵塞沉积主要是由于氧化物颗粒附着到浸入式水口耐火材料的内表面 ,继而烧结在一起所致 ,小沉积颗粒的烧结形成不规则的网状物 ,耐火材料和钢水间反应层的形成加速沉积 ,尤其是当耐火材料中含有可还原组分 (Si O2 )。提出了改善水口堵塞的措施 ,主要有改善水口材质、改善和维护水口形状、改善钢水清洁度、对钢水夹杂物进行变性处理。

板坯连铸浸入式水口出口速度对结晶器流场影响的数值模拟

以宝钢一连铸板坯结晶器为研究对象,采用大型商业软件CFX4.3,将模拟计算出的浸入式水口的出口速度直接赋给结晶器作为入口条件,计算了结晶器内钢液的流动情况.结果表明:速度矢量在水口出口截面分布不均匀、方向与水口倾角不一致.因此,有必要将水口计算结果与结晶器模型结合起来以更好地反映钢液的流动情况.

含钛不锈钢连铸浸入式水口结瘤的研究

为了解决含钛不锈钢连铸过程中浸入式水口的结瘤问题,采用扫描电镜和 X射线微区衍射等方法分析了AISI 321不锈钢连铸水口结瘤物的物相,探讨了浸入式水口的结瘤机理。结果表明:水口结瘤物中的物相主要有CaO·TiO2 -MgO·Al2O3 和金属,其中CaO·TiO2- MgO·Al2O3 主要来自于钢液中的夹杂物。喂钛线后吹氩搅拌过强使钢液面裸露和浇铸时的二次氧化会显著增加钢中CaO·TiO2- MgO·Al2O3 双相夹杂物的数量,导致结瘤层明显变厚。冶炼过程中采用低铝硅铁(ωAl=0 05%)还原,且不加铝、Ca- Si脱氧,或者在加 Ca Si后通过喂钛线前的吹氩弱搅拌尽可能排除钢中CaO- SiO2、CaO- SiO2 Al2O3 等夹杂物,严格控制二次氧化,可使喂入钛线后钢中CaO·TiO ·Al O 双相夹杂物数量明显减少,从而改善水口结瘤现象。

CSP连铸浸入式水口结瘤案例研究

研究了CSP连铸浸入式水口结瘤两种案例。案例曲线表明,塞棒开度和结晶器液面波动是钢水浇铸过程中最重要的特征参数。薄板坯连铸铝镇静钢中间包水口结瘤是高熔点夹杂在水口内壁的聚集。生产不稳,积压钢水在LF多次处理,产生细小的高熔点夹杂难以去除;软吹钢水“露眼”和开浇烧氧再生高熔点夹杂来不及去除都会导致水口结瘤。钙处理主要是球化夹杂,改善钢水可浇性。即使Ca/Als(钙/酸溶铝)和Ca/Alin(钙/酸不溶铝)都合适,夹杂物绝对量大,钢水可浇性仍较差,水口容易结瘤。

浸入式水口Al_2O_3附着堵塞机理及防止办法

综述了国内外浸入式水口Al2 O3 附着堵塞机理的研究现状 ,分析了水口堵塞的影响因素 ,提出了防止Al2 O3 附着堵塞的基本原则和研究方向 ,并对几类具有防止Al2 O3 附着作用的材料和防范措施进行了重点介绍 。

铝碳质浸入式水口氧化铝结瘤机理的研究

分析了实际使用后的铝碳质浸入式水口的结瘤情况 ,对氧化铝结瘤机理提出了新的看法 ,为研究抗氧化铝结瘤的新方法和新材料提供了一定的理论和实验基础。

连铸用浸入式水口防结瘤研究进展

介绍了水口结瘤产生的原因、结瘤物的形成过程、防止水口结瘤的方法,重点综述了电场对浸入式水口结瘤的影响,包括浸入式水口荷电的基础理论和测量、浸入式水口荷电初步研究、电场条件下钢液对耐火材料润湿行为的影响、电场对熔融金属中的氧化物夹杂的影响。基于流体力学、化学等因素对耐火材料材质、结构及夹杂物颗粒传递、黏附的影响规律,通过优化工艺条件、内壁复合防堵塞材料、创新浸入式水口结构、施加物理场等开展了较多的研究,使水口结瘤问题得到了一定程度的解决,但适用性不强、结瘤机制研究不深入等问题仍然很突出;利用电场调控防止浸入式水口结瘤堵塞作为一种新兴的防堵技术,虽然已在连铸现场试验中取得了一定的效果,但施加电场方式、电场参数及设备等工艺问题还需逐步完善,对夹杂物、浸入式水口材料在高温下的表面特性还需进一步深入研究。最后指出材料与外加电场结合将成为浸入式水口防堵塞技术的重要方向。

浸入式水口底部结构对板坯结晶器内钢液流场和温度场的影响

用PHOENICS软件计算了板坯结晶器内流体的三维流场和温度场。比较和分析了浸入式水口底部结构对结晶器内流场和温度场的影响,为优化浸入式水口结构参数提供参考。

含钛铁素体不锈钢连铸浸入式水口结瘤机理研究

采用光学显微镜和扫描电镜,对00Cr18Ti铁素体不锈钢钢样中夹杂物类型和浸入式水口结瘤物的物相进行分析,研究水口结瘤机理。结果表明,钢液中存在大量TiO2夹杂物,并不断附着沉积在水口内壁,造成浸入式水口氧化钛型结瘤;通过控制钢中w[Al]-w[Ti]值在铝钛竞争氧化反应平衡曲线之下,使w[Ti]/w[Al]4/3<273.55,能够防止大量TiO2夹杂物的生成,避免氧化钛型水口结瘤。

薄板坯连铸机新型浸入式水口

基于相似原理，采用１：１的水模型，模拟了薄板坯连铸结晶器内钢液的流场．采用ＳＧ８００水工数据采集系统对结晶器内液面波动和注流冲击深度进行了定量测量．针对薄板坯连铸高拉速的需要，开发了一种新型的耗散型浸入式水口．通过研究耗散水日上下出口面积比、出口角度以及拉坯速度对结晶器液面波动和对结晶器窄边冲击情况的影响，找出了其中的变化规律，为优化耗散式水口的结构和工艺参数提供了理论依据．通过与普通双侧孔水口的试验比较，证明耗散型水口是一种适合薄板坯连铸高拉速生产的新型水口．

409L不锈钢连铸浸入式水口结瘤分析和改进措施

采用扫描电镜和X射线衍射法,分析了EAF-AOD-VOD精炼409L不锈钢(%:0.009～0.011C、11.36～11.63Cr、0.15～0.22Ti、0.0074～0.0112N)连铸水口结瘤的物相。结果表明:水口结瘤中的物相主要有TiO2和金属。喂钛线后吹氩搅拌过强时,由于钢水的二次氧化会显著增加钢中TiO2夹杂物的数量,导致结瘤层明显变厚。喂钛线后采用吹氩弱搅拌,能尽可能排除钢中TiO2夹杂物;同时应避免连铸时铸流二次氧化,从而减少水口结瘤的发生。

薄板坯连铸机浸入式水口的结构优化

以兰州钢厂薄板坯连铸机为原型，采用信噪比正交实验设计的方法，通过流场显示、波高测量及冲击力测量，研究了高拉速条件下，浸入式水口的出口角度、出口面积和插入深度对结晶器内流场变化的影响及变化规律．试验结果表明：出口面积比为1．3，出口角度向下倾斜5°，浸入深度为280mm，可以满足提高技速后生产的需要．