连铸钢包长水口操控方式分析探讨

对连铸钢包长水口现有操控方式和新操控方式进行分析比较,从装备、操控形式、投资及适应性等方面探讨三种操控方式的发展前景。

长水口吹氩生成微小气泡工业实验研究

在连铸生产中采用大流量长水口吹氩,并采用“冷钢片沾钢法”沾取中间包钢液试样,成功沾取了中间包钢液中微小氩气泡.冷钢片沾样表面气泡为中间包上部钢/渣界面和炉渣中氩气泡,尺寸主要位于1.0~3.0 mm,但该尺寸不能反映中间包钢液内部长水口吹氩生成气泡,冷钢片沾样内部气泡为钢液内部长水口吹氩生成的气泡.结合扫描电镜和共聚焦显微镜对沾取试样内部气泡形貌、尺寸和数量进行了分析,结果表明大部分气泡为独立圆形气泡,偶见少量粘连和聚合气泡;钢液内部氩气泡尺寸主要位于100~1000μm,平均尺寸为500μm左右;气泡在长水口出口及其下方较为弥散,气泡数量可达15.2 cm^(−2).采用扫描电镜结合能谱分析,发现部分气泡内粘附有夹杂物,有些气泡粘附多个夹杂物;气泡粘附Al_(2)O_(3)夹杂物的几率高于粘附CaO(‒MgO)‒Al_(2)O_(3)‒SiO_(2)复合夹杂物的几率.

钢包长水口形状对中间包内钢液流动特性的影响

通过物理模拟实验研究了在不同的中间包液位时使用喇叭形长水口和直通形长水口对单流板坯中间包内的流体流动特性的影响。实验结果表明:使用喇叭形长水口后的RTD曲线峰值较低,波动较小,流场较稳定,而且不存在短路流;使用喇叭形长水口后更有利于延长流体在中间包内的开始响应时间、平均停留时间和活塞流平均停留时间;中间包内的死区体积较小,活塞流体积较大,而且活塞流与死区体积的比值也更大。因此,在中间包液位上升时,使用喇叭形长水口后包内的流动模式组成更合理,这更有利于保证中间包内钢水的质量。

长水口热机械应力研究

长水口是实现钢水无氧化浇注的重要元件 ,在使用过程中常常因为热机械应力过大而损坏。运用有限单元法 ,模拟长水口在工作状态下的热应力场 ,研究了热冲击时间、预热温度以及材料的热导率对热应力的影响。计算结果表明 :热冲击时间的长短不影响应力峰值的大小 ;提高预热温度可以降低应力峰值 ;不同的热导率不会改变应力峰值的大小 ,只会改变应力的变化快慢。

从长水口吹入氩气对中包钢液传输行为的影响

为考察从长水口吹入氩气对中包内钢液流动行为的影响,采用数学和物理模拟的方法对中包内高湍流区流场、气体体积分布和停留时间曲线进行了测定,结果表明:从长水口吹入气体改变了高湍流区的流体流动特征,减弱了钢流对中包底部的冲击,但对示踪剂的停留时间没有明显的影响。

方坯连铸长水口-吹氩无氧化浇铸技术

采用所设计的方坯连铸时水口内部气氛的取样装置和气体分析仪 ,对涟源钢铁公司方坯连铸的不同密封方式的密封效果进行测试和分析。生产试验结果表明 ,只用长水口浇铸 ,无密封环保护 ,密封效果差 ,长水口内气氛中氧含量为 10 .0 %～ 18.0 % ,长水口 +密封环保护 ,密封效果明显提高 ,尤其第 1炉效果显著 ,长水口内气氛中氧含量在 1.0 %～ 15 .0 % ;长水口 +吹氩保护效果最好 ,各炉次长水口内气氛中氧含量小于 1.0 % ,达到无氧化浇铸的效果。因而发展了低氩气流量的长水口 +吹氩的无氧化浇铸技术。

铝锆碳质长水口损毁机制的研究

采用SEM、EDS对使用后的铝锆碳质长水口内壁及渣线部位材料的蚀损过程进行了分析研究。结果表明:1)铝锆碳质长水口内壁蚀损过程为碳首先被氧化和溶解形成脱碳层,之后钢水中的夹杂物FeO与脱碳层中的Al2O3反应形成铁铝尖晶石,随着FeO继续附着,在脱碳层表面形成FeO富集区并生成低熔点相,致使脱碳层在高速钢水的冲刷下逐渐蚀损;2)长水口渣线部位蚀损首先为碳向钢液中溶解,之后为中间包渣侵蚀材料中的氧化物,两个过程交替进行,从而导致了长水口渣线部位材料的蚀损;3)适当降低长水口制品中的碳含量,可以减少铝锆碳质长水口内壁以及渣线部位材料中碳的氧化及溶解所导致的材料结构的破坏,可望延长长水口的使用寿命。

国内连铸长水口密封结构的实践与看法

介绍了目前我国连铸用长水口密封结构的类型、作用。根据作者的实践，提出了改进密封结构的措施。

异型坯连铸长水口浸入深度对36t中间包流场和温度场的影响

通过建立的中间包钢液流动传热三维耦合数学模型,采用FLUENT软件模拟研究了H-型钢用三流异型坯连铸长水口浸入深度（100~200 mm）对36 t中间包Q235B钢水（0.12%~0.20%C）流场和温度场的影响。结果表明,随长水口浸入深度的增加,中间包内钢水自由液面波动有减少趋势;中间包各流出口钢水平均停留时间差和各流钢水出口温度差显著增大;该中间包异型坯连铸过程合适的长水口浸入深度约为125 mm。

连铸机长水口机械手典型故障分析及控制

根据连铸机大包长水口机械手液压系统的工作原理,对长水口机械手故障进行了分析,采取了一定的控制方法和措施,很好的解决了设备上的难题。

基于有限单元法评价长水口的抗热震性能

为正确评价长水口的抗热震性能,采用有限单元法对遭受热冲击试样的热应力进行了分析。首先研究材料物性参数和温差对普通及复合长水口热应力的影响,然后建立其热震断裂数学模型,最后对结果进行分析和验证。结果表明:有限单元法是评价长水口抗热震断裂性能的一种有效理论方法,它可以综合考虑其材质、结构和使用条件;普通长水口和复合长水口材质的抗热震性能可分别用第一和第二热应力断裂抵抗因子评价。

钢包长水口机械手液压系统故障分析与处理

分析连铸机钢包长水口机械手液压系统的工作原理,针对该液压系统长水口机械手悬臂在工作中出现的下滑故障现象进行了分析及处理,很好地解决了设备上的难题,确保浇钢作业安全。

钢水罐长水口把持器液压升降随动回路设计与分析

论述了连铸机钢水罐长水口把持器液压升降随动的重要性;详细介绍和分析了钢水罐长水口把持器液压升降随动回路的工作原理及设计技巧;最后给出了现场使用情况。

连铸过程中钢液增氮的控制与长水口密封结构

介绍了炼钢和连铸过程中钢液增氮的因素,探讨了氮的控制措施,认为长水口是控制增氮的最薄弱环节,采用吹氩密封可以控制钢液增氮。长水口吹氩密封结构主要有透气环式、环槽式和环狭缝式等,以及最新开发的汲取上述优点的组合式。使用组合式密封结构可以大大降低钢液增氮。

锆质长水口的研制及使用

以锆英砂、锆英粉、化学氧化锆为主要原料生产锆质长水口,由于在使用过程中对长水口各段的要求不同,将长水口进行分节生产,上中下三节的锆含量分别确定为80%、70%和95%,既保证了制品的质量,又节省了原材料费用,效果较好。

长水口插入深度对连铸中间包流体流动影响的研究

长水口插入深度对中间包钢液的流动状态有重要影响。以相似原理为基础,进行水模实验,测定了有无控流装置时中间包钢液的停留时间分布曲线(RTD);采用Fluent软件和数学模拟的方法,仿真计算获得了实际中间包内钢液的流动状态,分析比较了钢液流动的速度矢量图和流线图。从而确定了合理的长水口插入深度。研究结果表明,有、无控流装置时,建议长水口插入深度为110 mm左右。

在内衬材料中添加氢氧化铝提升长水口的抗热震性:内衬材料显微组织与性能及长水口颈部最大热应力数学模型

本工作旨在通过向内衬材料中加入氢氧化铝来提升长水口部件的抗热震性。以氧化铝空心球、烧结刚玉为主要原料,配以不同含量的α-Al2O3微粉和干基氢氧化铝,经过预混、成型、热处理,制备了一系列长水口内衬材料。利用XRD和SEM进行显微组织分析,发现氢氧化铝含量的变化并未改变内衬材料的相组成,材料中氢氧化铝呈孤岛状分布。对内衬材料开展了若干力学及热学性能测试,结果表明,随氢氧化铝含量的增加,内衬材料体积密度降低,气孔率升高,常温抗折强度、弹性模量、热导率和热膨胀系数均降低。之后通过有限元法与回归分析,进一步建立了内衬材料热膨胀系数α、弹性模量E、热导率λ三种因素与复合长水口颈部最大热应力σmax之间的数学模型,在该模型中,σmax与α、E和λ之间呈交叉线性关系。结合力学、热学性能测试结果,借助所得数学模型,预测氢氧化铝含量与σmax呈负相关关系(即与长水口抗热震性呈正相关关系)。最后,对比了普通硅质长水口内衬与Al2O3-Al(OH)3体系内衬的实际使用效果,前者与后者的侵蚀速率分别为0. 049 mm/min和0. 032mm/min。

连铸长水口密封元件的开发

以粒度<0.1mm的高铝熟料、<0.1mm的黏土、<0.01mm的石墨以及<0.1mm的金属铝粉为原料,采用黏度约6Pa.s的树脂A或黏度约10Pa.s的树脂B为结合剂制备了连铸长水口密封元件,考察了结合剂种类对常温保型性、高温密封性和高温使用时间的影响,以及石墨加入量(w)为0、1%、2%、4%时对水口密封元件脱模性、抗侵蚀性和抗氧化性的影响,并进行了现场试验。结果表明:(1)树脂B结合的试样强度虽然较低,但是具有良好的常温保型性;当温度高于600℃时,使用树脂B结合的试样使用时间更长;另外,采用树脂B结合的试样具有优异的密封性能。(2)当石墨加入量<2%时,随着石墨加入量的增加,试样的粘结强度和侵蚀深度都显著降低;当石墨加入量>2%时,石墨加入量的增加对试样的粘结强度和侵蚀深度影响降低。低温氧化时,由于氧化层疏松,石墨和树脂的氧化占主导地位,当加热温度>800℃时,生成致密的保护层而防止试样的进一步氧化,试样具有良好的抗氧化性。(3)现场试验结果表明,本研究开发的新型连铸长水口密封元件能够显著降低钢中的氮含量,具有优异的使用性能。

结合剂对氧化铝体系长水口内衬材料结构与性能的影响

为改善免预热长水口内衬氧化铝材料的使用性能,以氧化铝空心球、板状刚玉和α-Al_2O_3微粉为主要原料,分别以磷酸二氢铝溶液(磷酸二氢铝与水的质量比为7 3)和木质素磺酸钙溶液(木质素磺酸钙与水的质量比为1 1)-黏土为结合剂制备了长水口内衬Al_2O_3材料,研究了结合剂含量(磷酸二氢铝溶液的外加质量分数分别为2%、4%、6%、8%和10%,黏土的外加质量分数为4%,木质素磺酸钙溶液的外加质量分数分别为2%、4%、6%、8%和10%)和热处理温度(950和1 550℃)对试样结构与性能的影响。结果表明:950℃热处理后,两种结合体系的试样均以α-Al_2O_3相为主,以磷酸二氢铝为结合剂的试样中出现了AlPO_4相;两种结合体系的试样均未发生烧结;以木质素磺酸钙-黏土为结合剂的试样的体积密度、常温抗折强度和热导率随结合剂含量的增加而升高,线膨胀率基本相同;以磷酸二氢铝为结合剂的试样的体积密度、常温抗折强度和热导率随结合剂含量的增加先升高后降低,并且由于石英型AlPO_4相变作用,试样在500～600、700～800℃出现了急剧膨胀现象; 1 550℃热处理后,以磷酸二氢铝为结合剂的试样发生明显的烧结现象,体积密度和强度升高;以木质素磺酸钙-黏土为结合剂的试样由于碳的阻碍作用,强度随结合剂含量增加而下降。综合考虑各项性能,磷酸二氢铝溶液和木质素磺酸钙溶液适合加入量(w)分别为4%和2%。

As-i控制技术在连铸自动长水口操作器上的应用

本文主要介绍As-i网络并且以西门子产品为例介绍了As-i控制技术在连铸自动长水口操作器上的应用。