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《八流中間包控流裝置的模擬優(yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、武漢科技大學碩士學位論文第1章文獻綜述1.1連鑄中間包的作用及意義從上世紀50年代開始，標志著鋼鐵工業(yè)革命開始的連鑄工藝興起并開始發(fā)展。連鑄技術具有金屬收得率高、能耗低以及生產(chǎn)效率高等一系列優(yōu)點而逐漸取代了傳統(tǒng)的模鑄技術。連鑄工藝在我國起步較早，然而發(fā)展緩慢，直到上世紀90年代才得到推廣與發(fā)展，因此也推動了中國鋼鐵的迅猛發(fā)展。在連鑄工藝流程中，中間包占有特殊地位，其不僅是連鑄過程的重要設備，而且是連鑄生產(chǎn)過程中非連續(xù)操作向連續(xù)操作轉變的重要環(huán)節(jié)。而作為一種冶金過程中的反應容器，中間包對鋼的產(chǎn)量以及連鑄坯
2、的質量有著重要影響。因此，不管是確保連鑄過程順利進行，或是保證鋼液質量達到要求，中間包的作用都是至關重要的。圖1.1為連鑄過程中中間包的工作示意圖。圖1.1中間包工作示意圖在連鑄工藝出現(xiàn)的早期，中間包的用途僅僅通過作為連鑄過程中的過渡容器而體現(xiàn)出來。而伴隨連鑄工藝的不斷發(fā)展與完善以及人們對于鋼材質量需求的日益提高，連鑄技術的重要意義逐漸體現(xiàn)出來。鋼液的高純凈度、合理精確的鋼液成分以及在一段時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定的溫度以及過熱度是連鑄工序能夠順利進行[1]的重要保證。所以，中間包不應該僅僅是具有穩(wěn)流作用的過渡
3、容器，其更重要的作用是能夠促進鋼液中夾雜物的去除，并把具有均勻成分及溫度的鋼液分配給各[2]個結晶器，以提高連鑄坯的質量。1萬方數(shù)據(jù)武漢科技大學碩士學位論文總的來說，中間包主要有以下作用：（1）儲存鋼液，保證多爐連澆的順行；（2）減小鋼液靜壓力，穩(wěn)定注流；（3）對于多流連鑄機，中間包將鋼液分配到每個結晶器；（4）促進夾雜物上浮，凈化鋼液；（5）均勻鋼液成分及溫度，通過中間包內(nèi)的控流裝置改變鋼液的流動狀態(tài)，使鋼液的成分和溫度均勻；[3]（6）中間包冶金，即在中間包內(nèi)實施部分爐外精煉工序。1.2中間包冶金技
4、術的研究為了滿足對鋼材質量日益增長的需求，各種爐外精煉技術被開發(fā)出來，以提高鋼液質量。精煉后的鋼液質量雖然得到了提高，但澆注到中間包后可能引起再次污染。因此，中間包不能被單純地當作鋼液過渡容器，更是連續(xù)的冶金反應器，一些爐外精煉技術可以轉至中間包中完成，可以有效地防止鋼液再次污染。為此，[4]中間包冶金技術被提出來，并受到人們極大的關注。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的改善中間包操作的措施有許多，例如對于中間包包體結構的設計與改進、設置控流裝置、溫度成分的控制、吹氬技術、再加熱技術等等，如圖1.2：圖1.2中間包冶
5、金過程的主要改善措施1-過濾器；2-感應加熱及電磁攪拌；3-長水口+吹氬；4-再加熱裝置；5-壩和堰；6-塞棒；7-覆蓋渣；8-浸入式水口；9-底吹氣2萬方數(shù)據(jù)武漢科技大學碩士學位論文1.2.1中間包擴容技術中間包最早被提出來時只是被當做存儲分配鋼液的過渡容器，而對其容量的大小并沒有嚴格的規(guī)定，因而為節(jié)省投資，鋼廠一般采用容量較小的中間包。但由于對鑄坯質量的要求日益提高，要求中間包具有更好的去除夾雜物的能力，通[5]常會采取增加中間包熔池深度的措施，因而中間包的容量也在漸漸增大。大容量中間包具有以下兩個
6、優(yōu)勢：第一，能更方便地與結晶器的拉坯速度相配合，保證換包期間能夠順利澆注，能有效避免更換鋼包期間鑄坯質量差的問題；第二，可以延長鋼液在中間包內(nèi)的停留時間，使鋼液中的夾雜物有充分的時間上浮，有利于提高鋼液質量。對于已有的中間包，加深熔池深度是增大容量的一種有效方法。中間包的熔池深度加深，首先能夠延長鋼液在中間包內(nèi)的停留時間，其次增大反應器的體積，這對于鋼液成分與溫度的混勻都是有利的。此外，中間包熔池的深度較深時，其液面上鋼液的流動更平穩(wěn)，液面波動較小，因此有利于避免鋼液的二次氧化。圖1.3表明增大中間包熔
7、池深度后，表面鋼液流速和湍流強度減小的[6]情況。文獻指出，增大中間包熔池深度后能夠改善超聲波探傷缺陷和裂紋缺陷，并降低漩渦產(chǎn)生。0.037m/s13%(T.I)0.106m/s43%(T.I)圖1.3不同深度時表面流速和湍動強度（T.I.）表1.1中間包容量對鋼液潔凈度的影響夾雜物去除率/%潔凈度容量/t宏觀夾雜微觀夾雜?T.O宏觀夾雜物微觀夾雜物?T.O/%-1-1物物/(mg(10kg))/(mg(10kg))-41045.552514.67.487×10-46071.116.867.49.25.
8、250×10有數(shù)據(jù)指出，克魯斯公司中間包從25噸增加到45噸后，有效地抑制了鑄坯內(nèi)3萬方數(shù)據(jù)武漢科技大學碩士學位論文[7]弧側夾雜物聚集，同時氧化鋁夾雜也得到了有效控制。某鋼廠對其薄板坯中間包進行水模研究后發(fā)現(xiàn)：當擴大中間包容量時（不改變控流裝置的情況下，提升鋼[8,9]液的液位），鋼液的停留時間延長，死區(qū)體積減少。有研究發(fā)現(xiàn)，在設置相同控流裝置結構的情況下，60噸與10噸的中間包相比具有更好的去除夾雜物的能力，[10]因而鋼水的潔凈度也更
