整体浇注钢包烘烤过程中内衬温度场和应力场分析

采用数值分析方法研究整体浇注钢包烘烤过程中内衬温度随时间变化情况,得出内衬各点温度随时间变化特征及不同点处温度分布,并通过现场测试验证模型结果正确性。采用有限元方法对烘包某一时间点内衬应力分析,探讨烘烤过程中整体浇注钢包应力分布集中情况及原因,为提高整体浇注钢包使用寿命提供一定的指导作用。

预浇注钢包底的使用与发展

引言 BHP钢公司的Port Kembla钢厂对BOF钢包用耐火材料的研究目的是为了使耐火材料包底寿命经济有效地与侧墙寿命匹配,从而可以提高使用率而不损害内衬的安全性。 BHP Port Kembla钢厂的年产量为4百万吨,使用三座BOS转炉,供应三个板坯连铸机(见图1)。产品配比和操作参数均示于表1。

添加不同种类氧化铝微粉对钢包浇注料性能的影响

通常在浇注料中通过添加氧化铝微粉来提高材料的致密度及高温性能。本文为对比添加不同种类氧化铝微粉对钢包浇注料性能的影响,以高铝骨料、刚玉、镁砂、硅微粉为主要原材料,分别添加5种不同种类的氧化铝微粉,加水搅拌后振动成型,加水量以保证物料足够施工流动性为宜,对比加入不同种类氧化铝微粉对浇注料的致密度、抗折强度、耐压强度及抗渣侵蚀性能的影响。结果表明,相比其他种类氧化铝微粉,添加AMA-20氧化铝微粉的浇注料具有最佳的综合性能。

浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂行为数值模拟

针对浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂工艺,以国内某钢厂130 t钢包为研究对象,建立VOF-DPM耦合数学模型,考察了浇注吹氩条件下钢液流场的发展过程以及余钢高度、吹氩流量、透气塞堵塞个数对钢包浇注过程夹杂物去除的影响规律。结果表明,浇注初期,随吹氩时间增加,气液两相区逐渐增大,钢包水口上方的2个循环流逐渐变大,当吹氩时间为12 s时,钢包内形成稳定的气液两相流;随余钢高度的降低,夹杂物的去除率逐渐增加,但当余钢高度从500 mm降至250 mm范围内时,夹杂物去除率增幅变缓;随吹氩流量的增加,夹杂物去除率存在2个局部最优点(30 L/min和60 L/min),在这2个局部最优吹氩流量前后,夹杂物的去除率均呈先增大后减小的趋势;与未堵塞相比,堵塞1个透气塞时,夹杂物的去除率相差不大,而堵塞2、3个透气塞时,夹杂物去除率下降明显。研究结果可为该工艺实际应用提供理论指导。

永久层浇注料种类对钢包保温性能的影响

以某钢厂90 t整体浇注钢包为研究对象,利用ANSYS软件建立三维有限元模型,采用数值模拟方法对钢包盛钢过程的温度分布规律进行研究,比较钢包内衬永久层采用铝镁浇注料和轻质浇注料两种材料时对钢包保温性能的影响。研究结果表明:永久层采用轻质浇注料替代铝镁浇注料后,钢水平均温度提高7 K,钢水温降速率降低0.35 K/min,永久层温度梯度增加17.5 K/mm,由于钢包外壳散热的减少每小时可以节能993.6 MJ,折合标煤为33.9 kg。数值模拟结果与测量数据基本吻合,其相对误差小于10%。

钢包浇注过程的流体力学数值模拟

浇注末期时会产生汇流漩涡下渣的流动现象,造成污染钢液、堵塞水口、侵蚀包衬耐材等危害。以某厂150t钢包为背景,对钢包浇注过程中钢液的流动行为进行了数值模拟研究,建立了钢包浇注过程的数学模型并得到钢包浇注末期流体的流动特点。在实际生产中,浇注末期通过长水口滑板开度来抑制钢包下渣,可以提高钢水洁净度和金属收得率。

AlON对Al_2O_3-MgO钢包浇注料抗渣性的影响

在Al_2O_3-MgO钢包浇注料中引入6％的AlON后,用静态坩埚法考察了添加AlON的浇注料在不同气氛条件下1600℃ 3h的抗渣性,采用SEM分析了试样的显微结构。结果表明:在埋炭保护条件下,添加AlON后浇注料的抗渣性得到改善;在大气气氛中,未加抗氧化剂的试样的抗渣性恶化;分别加入SiC、Si和B_4C作抗氧化剂后,抗渣性虽有所改善,但仍比空白试样和含AlON试样在埋炭保护条件下的抗渣性稍差。抗渣性与加入到浇注料中的AlON是否氧化和材料内部能否形成和保持由尖晶石、六铅酸钙和刚玉构成的相组合有关。

加入AlON或SiAlON对Al_2O_3-MgO钢包浇注料热震稳定性的影响

采用在不同热震温差下测残余抗折强度保持率和 1 1 0 0℃ 水淬冷两种方法 ,对分别加入阿隆(AlON)和塞隆 (SiAlON)于Al2 O3-MgO质钢包浇注料后 ,对其热震稳定性的影响作了考察。结果表明 ,加入AlON或SiAlON后 ,在较小的热震温差范围内 (30 0～ 5 0 0℃ ) ,浇注料的抗热震性有所改善 ;而在更大的热震温差范围内 ,浇注料的热震稳定性则比不加AlON或SiAlON时有所降低。显微结构分析表明 :不加AlON或SiAlON的Al2 O3-MgO浇注料的基质主要由MA尖晶石和CA6 相组成 ,并形成交织的结构 ,有利于浇注料受到热冲击时抵抗热应力 ;而加入AlON和抗氧化剂SiC或SiAlON和抗氧化剂B4 C后 ,浇注料的基质仅由刚玉、MA和少量杂质相组成 ,不再存在CA6相和交织的结构。

基质组成对Al_2O_3-MgO质钢包浇注料物理性能的影响

在Al_2O_3-MgO质钢包浇注料基质内引入不同配比的镁砂细粉、SiO_2微粉及预合成尖晶石细粉,固定MgO的总量约为5%(质量分数,下同),制成不同试样;研究各试样分别在400℃、800℃、1100℃、1400℃及1600℃处理3h后的物理性能以及随着温度升高而发生的物相变化。结果表明加入预合成尖晶石细粉的试样由于没有太多的膨胀反应及液相,其显气孔率、线变化率及热态抗折强度等物理性能相对较好;基质中反应生成的尖晶石、CA6以及CA6晶粒的长大会对浇注料的显气孔率及线变化率起到不利影响;基质中加入0.5%SiO_2微粉的试样,由于在高温下产生较多液相,使其在1400℃时的高温抗折强度发生明显下降,但对控制浇注料的高温膨胀还是有贡献的。

浇注钢包环出钢口四孔透气塞吹氩控制下渣工艺

针对浇注钢包环出钢口四孔透气塞吹氩控制下渣工艺,建立了某钢厂130 t钢包三维DPM-VOF耦合数学模型以计算浇注钢包下渣过程,并通过冷态实验验证了该模型的有效性。利用该模型研究了不同偏心率对下渣行为的影响,揭示了该工艺控制下渣的行为规律,并分析了吹氩流量对控制下渣的影响。结果表明,随着偏心率的增大,不同浇注高度下的最大切向速度减小,汇流漩涡临界高度降低。环出钢口四孔透气塞吹入氩气后,气泡流股的汇聚有效地减弱了水口上方钢液的周向旋转速度,大幅降低了汇流漩涡下渣临界高度。4个气泡流股的气液两相流会抑制流向水口钢液的径向流动速度,由排流沉坑引起的下渣也得到明显抑制。随着吹氩流量的增加,下渣临界高度呈降低趋势。就本研究而言,控制下渣的最佳吹氩流量为30 L/min。

铝凝胶结合钢包浇注料的研制与应用

为了进一步减少钢包浇注料中低熔物组分的含量,提高浇注料的高温性能,以特级高铝矾土熟料为骨料,以97电熔镁砂粉、亚白刚玉细粉、铝镁尖晶石细粉和α-Al2O3微粉为基质料,研制了一种以铝凝胶为结合剂的新型无水泥钢包浇注料,并重点研究了铝凝胶加入量(3%、5%和7%,质量分数,下同)和电熔镁砂粉加入量(6%、8%、9%和10%)对浇注料性能的影响。研制结果表明,加入5%左右的凝胶细粉和6%～8%的电熔镁砂粉研制的钢包浇注料,其各项性能指标都达到了使用要求。现场试验发现,研制浇注料的一次使用寿命比普通的铝镁浇注料有一定的提高。但是从产品的性价比来看,试验效果不太理想,原因是此浇注料的抗渣侵蚀性能较差,并且在高温使用中的体积稳定性能也较差,导致其使用寿命不太稳定,有待进一步的研究。

加入AlON或SiAlON对Al2O3-MgO钢包浇注料热震稳定性的影响

采用在不同热震温差下测残余抗折强度保持率和1100℃→←水淬冷两种方法，对分别加入阿隆(AlON)和塞隆(SiAlON)在Al2O3-MgO质钢包浇注料后，对其热震稳定性的影响作了考察。结果表明，加入AlON或siAlON后，在较小的热震温差范围内(300～500℃)，浇注料的抗热震性有所改善；而在更大的热震温差范围内，浇注料的热震稳定性则比不加AlON或SiAlON时有所降低。显微结构分析表明：不合AlON或SiAlON加入物的Al2O3-MgO浇注料的基质主要由MA尖晶石和CA6相组成，并形成交织的结构，有利于浇注料受到热冲击时抵抗热应力；而加入AlON和SiC抗氧化剂或SiAlON和B4C抗氧化剂后，浇注料的基质仅由刚玉、MA和少量杂质相组成，不再存在C气相和交织的结构。

低温预合成刚玉-尖晶石微粉在钢包浇注料中的应用

在对比研究1 200 ℃低温预合成刚玉-尖晶石复合微粉、活性α-Al2O3微粉流变性的基础上,研究了刚玉-尖晶石复合微粉对钢包浇注料性能的影响。结果表明:刚玉-尖晶石复合微粉悬浮液与α-Al2O3微粉悬浮液类似,均呈假塑性流体特性;分散剂WSM - R1的加入可显著降低刚玉-尖晶石微粉悬浮液的黏度;刚玉-尖晶石微粉可部分或全部取代α-Al2O3微粉作为浇注料基质的主要配料组成,以该微粉配制的刚玉-尖晶石浇注料具有良好的施工性能及体积稳定性,同时具有良好的抗热震性,较好的抗熔渣侵蚀和抗熔渣渗透性。

用后钢包浇注料的再生利用

简述了国内外对用后耐火材料再生利用的情况及发展趋势。重点介绍对用后钢包浇注料的回收工艺及回收物料在高炉铁口炮泥中的应用。

以微孔刚玉-尖晶石骨料替代刚玉骨料制备刚玉-尖晶石浇注料

为提高钢包工作衬用刚玉-尖晶石浇注料的保温性能,以微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了不同骨料对浇注料的体积密度、气孔率、力学强度、热导率、抗渣性等的影响。结果表明:采用微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料制备的刚玉-尖晶石浇注料,其体积密度和热导率均明显降低,抗渣性能与传统烧结刚玉骨料制备的浇注料相当。将其用于钢包工作衬,有助于钢包减重,提高钢包保温性能。

钢包浇注用引流砂特性分析

本文基于国外有关钢包引流技术的研究,并结合实验室试验,围绕石英基填砂的物化特性和使用性能关系展开讨论,提出了优化填砂使用性能的方法。

尖晶石钢包浇注料的生产及使用效果

尖晶石钢包浇注料的生产及使用效果袁建国，丁建华，陆万忠，梁道荣（新余钢铁有限责任公司新兴耐火材料公司，新余３３６５１３）ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｐｉｎｅｌＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＬａｄｌｅｌｉｎｅｒ￥ＹｕａｎＪｉａｎｇｕｏ...

钢包浇注料TRIZ优化

本文利用TRIZ理论对钢包内衬耐火材料进行性能优化,试验采用纯铝酸钙水泥为结合剂,以特级高铝矾土、高纯电熔镁砂、棕刚玉和尖晶石为主要原料,制成Al2O3-MgO质钢包浇注料,研究了尖晶石的不同加入量对矾土基高铝-尖晶石质浇注料各项性能的影响。利用TRIZ理论中的九屏分析法、功能分析法、提高理想度法则、最终理想解等方法对尖晶石及其他添加成分进行分析,最终通过检测这些成分对浇注料常温以及烧后抗折强度、耐压强度、显气孔率、体积密度,抗热震性、抗渣性和高温抗折强度等性能指标的影响。结果表明:当尖晶石细粉的加入量为6%时,钢包浇注料试样的各项性能指标相对较好,并且其抗渣性能良好。

采用钢包吹氩浇注600MW汽轮机主调门阀壳

介绍了采用钢包吹氩的方法生产６００ＭＷ汽轮机主调门阀壳铸件，对吹氩净化钢水的原理与方法作了较详细的叙述。