【正文】 降低了7℃，拉漏現(xiàn)象的發(fā)生率降低40％以上，拉坯成型率提高了8%，并且無(wú)水口阻塞現(xiàn)象。3．過濾器有些研究人員認(rèn)為：中間包中安裝過濾裝置，其過濾效果主要表現(xiàn)在：鋼液被過濾后全氧量降低，鋼中夾雜物數(shù)量減少，軋材質(zhì)量改善，以及操作事故減少，特別是水口堵塞現(xiàn)象明顯改善。 湍流控制器能改變中間包鋼液的流動(dòng)，減少了中間包注流區(qū)的表面湍流現(xiàn)象，減少了出口回流的生成。防湍流墊的使用消除了穩(wěn)定澆注狀態(tài)下鋼包長(zhǎng)水口周圍的液面湍流。防湍流墊對(duì)中間包永久襯是沒有特別的影響，不過損耗的分布更加均勻，而以往則主要集中在隔墻之間。圖14 抑湍器加單壩控流裝置 中間包目前普遍存在的問題及改進(jìn)措施 中間包存在的問題目前我國(guó)使用的中間包存在較多的問題，尤其是方坯連鑄機(jī)用的中間包存在問題更為突出。1．中間包內(nèi)腔形狀不合理，見圖15。圖15 中間包示意圖2．中間包容量小熔池深度淺，不適合高速鑄機(jī)。3．中間包水口位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，尤其是靠?jī)蓚?cè)邊的水口離兩個(gè)側(cè)邊太近，易造成兩個(gè)側(cè)邊水口澆注不順。7．中間包底部到結(jié)晶器上口距離選擇不當(dāng)。1．中間包內(nèi)結(jié)構(gòu)總體形式的改進(jìn)傳統(tǒng)的中間包為T形或矩形：T形中間包主要應(yīng)用在澆鑄流數(shù)較少的小容量冶煉爐情況下，由于中間包為T型，增加了大包注流到最近水口的距離，同時(shí)也就增加了鋼液在中間包內(nèi)的滯留時(shí)間，增大了夾雜上浮的機(jī)會(huì)，其缺點(diǎn)是中間包的四個(gè)角部死區(qū)較大。改進(jìn)后的矩形中間包由于兩個(gè)端部的截面積較小，有利于提高兩個(gè)端部鋼流的速度，減少死區(qū)面積和溫度損失。2) 中間包底部吹惰性氣體對(duì)鋼液吹惰性氣體來(lái)改善夾雜上浮，這種形式在鋼包處理已得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了較大的效果，已經(jīng)成為鋼包處理的必備手段。結(jié)晶器冶金是去除夾雜物、改善鋼材質(zhì)量的最后機(jī)會(huì)。連鑄用結(jié)晶器應(yīng)具有以下五種性能：1. 良好的導(dǎo)熱性，使鋼液在結(jié)晶器內(nèi)迅速凝固成足夠厚度的初生坯殼；2. 結(jié)構(gòu)剛性好，力求簡(jiǎn)單，易于制造、拆裝、調(diào)整和維修方便；3. 較好的耐磨性和較高的壽命；4. 在保證剛度的前提下，質(zhì)量要小；5. 足夠高的強(qiáng)度和硬度。 結(jié)晶器浸入式水口浸入式水口(Submerged Entry Nozzle，簡(jiǎn)稱SEN)是鋼液從中間包流入結(jié)晶器的通道。目前，廣泛使用的SEN有單孔直筒型、雙側(cè)孔型和箱型三種，見圖16。薄板坯澆注往往采用箱型水口。1．浸入式水口內(nèi)徑對(duì)結(jié)晶器流場(chǎng)的影響流股并不是完全充滿整個(gè)出口截面，射流傾度也不等于水口的出口傾角，而是比水口的側(cè)孔傾角更向下一些。在相同的水口長(zhǎng)度下，小內(nèi)徑的水口噴出射流的速度明顯高于大內(nèi)徑的水口，但是如果浸入式水口兩個(gè)側(cè)孔的總面積小于水口的橫截面積，使流股在出口處受到壓縮，這時(shí)浸入式水口橫截面積對(duì)出口流股的平均速度的影響不明顯。水口的橫截面積和側(cè)孔總面積是相關(guān)因素，浸入式水口截面積較大的話，其頂部則形成一個(gè)壓力差，導(dǎo)致局部滯流，引起結(jié)晶器內(nèi)鋼液向水口出口的上部產(chǎn)生回流，出口流股向下的傾角隨出口面積的增大而增大，射流出口平均速度隨側(cè)孔面積的增大而減小。但孔徑過小，鋼流的沖擊深度增大，對(duì)夾雜物的去除不利。研究表明，使用凸型內(nèi)底的水口由于流股從水口上部向下沖到水口底部后，被水口底部的尖部直接劈開為兩部分，從而使流股在結(jié)晶器內(nèi)向下的沖擊速度變大，流股沖擊深度加深。圖17 水口底部形狀A(yù)平型底部結(jié)構(gòu) B凹型底部結(jié)構(gòu) C 凸型底部結(jié)構(gòu)水口內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的改進(jìn)分兩個(gè)方面：一是指在水口內(nèi)壁面上安裝導(dǎo)流板，使流股出水口后在結(jié)晶器內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，起到電磁攪拌的作用。二是在水口內(nèi)壁設(shè)置臺(tái)階，限制偏流現(xiàn)象引起的水口出孔附近的倒吸現(xiàn)象(甚至卷渣)的發(fā)生，如圖18所示。圖18 階梯式水口示意圖4．浸入式水口出孔形狀[31] 水口出孔的形狀主要有長(zhǎng)方形、正方形、圓形和跑道形等四種。在出孔面積比S過小時(shí)，跑道形出孔的頂部會(huì)出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，造成鋼液不穩(wěn)定流動(dòng)。也有研究顯示，正方形出孔的鋼液出流角度比出孔傾角要小。無(wú)論怎樣定義，浸入深度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)、結(jié)晶器液面波動(dòng)、坯殼的生長(zhǎng)以及夾雜的上浮都具有顯著的影響。因此，保護(hù)渣覆蓋良好，不易發(fā)生卷渣，但穿透深度增加，鋼液向熔池上表面?zhèn)鬟f的熱量下降。對(duì)具體的結(jié)晶器和浸入式水口來(lái)說(shuō)，浸入深度必定有一個(gè)合適的范圍，在此范圍之內(nèi)，既能保證表面鋼流活躍、彎月面較活躍，又不至于表面波動(dòng)過大，同時(shí)也要能控制流股的沖擊深度，利于夾雜物上浮以及保證坯殼的均勻生長(zhǎng)。當(dāng)ɑ=0時(shí)，鋼液從出孔沖擊到結(jié)晶器壁面的行程較水口出孔正對(duì)結(jié)晶器角部時(shí)要短，碰壁后的流股動(dòng)能損失也大一些，同時(shí)，流股在結(jié)晶器中以不同的反射角度彈回，形成不同的流場(chǎng)。數(shù)學(xué)模型和水模型的結(jié)果表明：在一定的浸入深度下，拉速不同時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)基本相似，流場(chǎng)的基本特征沒有變，但對(duì)液面波動(dòng)、夾雜物行為和凝固傳熱影響卻較大。 結(jié)晶器電磁攪拌(即M—EMS)強(qiáng)度E對(duì)流場(chǎng)的影響[33]結(jié)晶器內(nèi)電磁攪拌形成的鋼液流動(dòng)，能折斷樹枝晶端并凈化凝固前沿。故電磁攪拌也起到凈化鋼液、去除非金屬夾雜物的作用，減少樹枝晶凝固時(shí)形成的氣孔。相反，攪拌強(qiáng)度太大，攪拌過于激烈，坯殼可能會(huì)過薄，或生長(zhǎng)得厚薄不均，出現(xiàn)裂紋傾向，且白白地消耗大量的電力。在此流速下，柱狀晶迎著流動(dòng)方向生長(zhǎng)，造成其不垂直于坯表面而發(fā)生傾斜。需要指明的是，施加電磁攪拌時(shí)，結(jié)晶器角部及四周彎月面突起而中部下凹的程度與作用在彎月面區(qū)的攪拌強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)攪拌強(qiáng)度過大，而SEN的插入深度或出孔的下傾角不合適時(shí)，就極易發(fā)生如圖20所示的卷渣。圖20 方坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌示意圖 電磁攪拌技術(shù)的類型[35]盡管電磁攪拌器的形式和結(jié)構(gòu)是多種多樣的，但是經(jīng)過幾十年的發(fā)展優(yōu)勝劣汰，目前處于實(shí)用的幾乎都是交流感應(yīng)式的。結(jié)晶器電磁攪拌主要是在鋼水凝固初期，通過電磁攪拌作用，使初凝固殼趨于均勻并促進(jìn)夾雜物的上浮，對(duì)連鑄坯的表面及皮下質(zhì)量有良好的作用。二冷區(qū)電磁攪拌：安裝在鑄機(jī)的二冷段，包括足輥下攪拌器(I—EMS)。此外，當(dāng)電磁力處于垂直于鑄坯軸線的平面內(nèi)時(shí)，鑄坯將會(huì)出現(xiàn)V型偏析。由于攪拌是在凝固末期進(jìn)行，得到的等軸晶組織少，攪拌效果不佳，所以經(jīng)常與其他攪拌器結(jié)合使用。按照小鋼錠結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，會(huì)導(dǎo)致中心部分的搭橋，阻礙鋼液的補(bǔ)充，從而導(dǎo)致中心縮孔和中心偏析。很顯然，通過減少兩種不利因素，即小鋼錠結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裂紋，就可以提高連鑄產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。為了提高板坯的質(zhì)量和產(chǎn)量，作為制造高質(zhì)量板壞的關(guān)鍵技術(shù)之一——電磁制動(dòng)技術(shù)越來(lái)越得到廣泛的關(guān)注[37]。另外，由于存在著較大的溫度梯度，易形成發(fā)達(dá)的柱狀晶，而不利于等軸晶的形成。圖23 電磁制動(dòng)原理圖 電磁制動(dòng)技術(shù)在冶金應(yīng)用上的效果在板坯連鑄中，隨著拉坯速度的提高，從浸入式水口噴出的鋼流流速增大，使得鑄型內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，同時(shí)彎月面波動(dòng)也比較劇烈，容易使夾雜物卷入，而且出水口的射流對(duì)鑄型的窄面的沖擊也很大，有可能使初生凝固殼發(fā)生重熔。這些，對(duì)于抑制卷渣、提高鑄坯表面質(zhì)量起到積極作用。減少了彎月面以下金屬液體的流速，降低了彎月面的波動(dòng)高度，防止保護(hù)渣等夾雜物被卷入金屬液內(nèi)部，有利于消除夾雜缺陷，減少表面裂紋，改善連鑄坯的表面質(zhì)量。鋼液進(jìn)入中間包后鋼液流場(chǎng)受到中間包內(nèi)部形狀、注流、中間包容量、控流裝置（擋墻、導(dǎo)流擋板、過濾器和湍流控制器）的影響，不合理的中間包流場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致鋼液二次氧化，耐火材料侵蝕和鋼包渦流卷渣，降低了鋼液純凈度，使鋼液流場(chǎng)不穩(wěn)定，通過對(duì)中間包進(jìn)行合理優(yōu)化，改進(jìn)存在問題，可達(dá)到中間包冶金效果，為鋼液進(jìn)入結(jié)晶器做好準(zhǔn)備。 High oxygen steel[J].UNITECR，2005，(2)：86—91.[2] [J]. 冶金設(shè)備，2001，129(5)：22—25.[3] 石凱，[A].國(guó)際耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文，1998.[4] [J].國(guó)外耐火材料，1997，(8)：47—49.[5] 史 緒 波 ， 孫 文 立 ， 王 廷 力 等 . 鋼 包 滑 動(dòng) 水 口 裝 置 ： 中 國(guó) ，[P/ZL].2008—6—11.[6] 熊 銀 成 ， 何 維 祥 ， 史 緒 波 等 . 一 種 鋼 包 滑 動(dòng) 水 口 機(jī) 構(gòu) ： 中 國(guó) ，[P/ZL].2008—5—14.[7] Feng K and App1ication of Slide Gate Refractories[J]. 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