钢包浇注过程中旋涡临界高度控制

为了有效控制钢包浇注过程中汇流旋涡的临界高度,以150 t钢包为原型,基于相似原理,采用1∶3的物理模型,通过水模拟研究了钢包初始液位、静置时间、水口位置、水口结构和阻旋装置对汇流旋涡形成过程的影响。结果表明,初始液位对旋涡的形成影响较小,而静置时间和水口位置的影响显著。在逆时针注水情况下,随着静置时间的增加,旋涡起旋高度逐渐增加,临界贯通高度先增加后减小;随着水口偏心率的增加,旋涡的临界高度逐渐降低。比较现用水口、新设计的梯形水口和正方形水口发现,梯形和正方形水口可以略降低旋涡的临界高度。研究提出了一种实心圆柱体阻旋装置,当其高度为80 mm、安装在水口靠近包壁的一侧时可以显著抑制旋涡的产生,贯通高度比现用钢包降低78.2%。工业实践表明,使用该抑旋装置可将高拉速下(1.4~1.6 m/min)Q195L钢的变流率由原来的8.6%~12%降为1.96%。

非对称控流结构中间包流场一致性的物理模拟

国内某钢厂使用的两流板坯连铸中间包因受固定位置排渣口的限制,包内控流装置采用左右不对称布置。生产实践发现,排渣口侧的水口对应铸坯大型夹杂物含量高、热轧卷探伤合格率低,疑与中间包流场的一致性有关。为此,采用1∶3.5的水模型对中间包流场进行了模拟研究,并基于流体动力学原理对其控流效果进行了优化。结果表明,原型中间包两个水口的滞止时间差高达36 s,钢液在排渣口侧的1号水口形成短路流,因而导致两流铸坯洁净度的差异。经水模优化后,方案F1下两流平均停留时间标准差和滞止时间标准差分别可降到0.12和0.35 s,明显改善了中间包内两流浇铸流动特性的一致性,且死区比例较原型降低8.87%、平均停留时间延长了30 s。