【正文】 離的常用方法，通過過濾操作以獲得純凈的液體，或獲得作為產(chǎn)品的固體顆粒。l 匯流旋渦控制設(shè)備復(fù)雜，在澆鑄后期由于鋼液的侵蝕磨損，抑制功能下降。l 1. 采用長水口或套管注入鋼液l 中間包保持正常液位時(shí)，鋼包敞開澆鑄，注流有極大的流速，產(chǎn)生的沖擊力引起液面強(qiáng)烈波動(dòng)，沿鋼渣界面產(chǎn)生剪切力，把渣子卷入鋼液。l 所以，最好的辦法還是減輕二次氧化，降低鋼液中的 Al2O3夾雜物。水口吹氬的缺點(diǎn)l 吹氬還對減輕結(jié)晶器內(nèi)鋼液的二次氧化有利。l 中間包吹氬的另一作用是防止長水口 結(jié)瘤 堵塞，為此要把氬氣直接吹如長水口，氬氣隨鋼液進(jìn)入結(jié)晶器后上浮逸出。受熱平衡的限制，中間包吹氬流量不能很大。l 吹氬量越大、氣泡直徑越小，吹氬深度越深，則式中的const越大，亦即夾雜去除率越高。l 但是中間包吹氬最明顯的效果是去除夾雜物。l 湍流碰撞：夾雜物具有脈動(dòng)速度造成的。l 在流動(dòng)的鋼液中，夾雜物顆粒容易碰撞而凝聚成大顆粒，液態(tài)的夾雜物凝并后成為較大液滴；顆粒的碰撞凝聚是夾雜物去除的重要形式。l 在中間包內(nèi)，流體本身的流動(dòng)速度比上述速度高出很多，小的夾雜物顆粒，在中間包中將跟隨流動(dòng)的鋼液一同運(yùn)動(dòng)，只有大顆粒夾雜物在鋼液流速較低的區(qū)域能夠上浮。l 在中間包內(nèi)，夾雜物依然可以通過上浮由鋼液中排除。l 鋼包集流水口的防護(hù)裝置，接口用插座和墊圈來密封。圖 壩 底部溢流孔 優(yōu) 化前后流 場顯 示圖 堰 壩組 合 優(yōu) 化方案中 間 包流體流 動(dòng) 狀況圖 堰 壩組 合 優(yōu) 化方案中 間 包流體流 動(dòng) 狀況圖 堰壩組合優(yōu)化方案中間包流體流動(dòng)狀況4 中間包夾雜物控制l 連鑄坯夾雜物來源l l l l l 5吸入空氣l （大型夾雜）l l 鋼液注流保護(hù)澆鑄包括鋼包注流保護(hù)澆鑄和中間包注流保護(hù)澆鑄，通常有耐火材料保護(hù)套管、長水口及惰性氣體屏蔽等方法，生產(chǎn)高清潔度鋼時(shí)則可綜合采用上述方法。l 對溢流孔尺寸進(jìn)行優(yōu)化之后，從右圖可以看出，底流明顯減小。由于壩高和堰深對中間包內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)路線有顯著影響，以下部分將在上述優(yōu)化堰壩位置的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究堰壩幾何尺寸對中間包內(nèi)流體流動(dòng)特征的影響，從而尋求最佳的堰壩幾何尺寸。由于此時(shí)的死區(qū)體積分率仍然較大，需要進(jìn)一步優(yōu)化堰壩中心距。l 實(shí)驗(yàn)過程中對 X1的 8個(gè)水平和 X2的 7個(gè)水平進(jìn)行了全因素實(shí)驗(yàn)，共 56組。l 但緩沖器不能改變中間包內(nèi)鋼液流場的整體態(tài)勢，還需要和其他控流元件相配合。l 內(nèi)側(cè)水口的距離 L短，夾雜物去除的機(jī)會(huì)少。l 在一個(gè)將上下游完全隔開的耐火材料壁上設(shè)置若干個(gè)不同尺寸和傾角的孔洞，使鋼液根據(jù)需要的方向流過孔洞，這就是導(dǎo)流隔墻。 擋墻（堰）、壩和導(dǎo)流隔墻的應(yīng)用l 設(shè)置檔墻可以阻止表面回流，并使鋼液湍動(dòng)顯著的部分集中在注入流區(qū)，下游形成流動(dòng)平穩(wěn)的熔池。l 優(yōu)點(diǎn)：l 一是使鋼液在中間包內(nèi)有較長的停留時(shí)間，以利于夾雜物上浮，提高鋼液的清潔度。具體措施：l 增大中間包容量：增大小間包容積，使平均停留時(shí)間增加，有利于夾雜物去除。在連續(xù)澆鑄換包時(shí)，經(jīng)常發(fā)生。l 中間包水模型流場測量的結(jié)果表明，中間包內(nèi)鋼液流場中含有由液－液射流、駐點(diǎn)流動(dòng)、匯流出流及旋渦等流動(dòng)現(xiàn)象。l 設(shè)置一個(gè)擋墻和一個(gè)壩時(shí)中間包內(nèi)的流場測量結(jié)果。l 系統(tǒng)分析內(nèi)容：l (1)用化學(xué)法分析渣中 CaO、 Al2O MgO、 SiO MnO、 FeO等；l (2)用光學(xué)顯微鏡觀察金相試樣中的夾雜物，每個(gè)試樣觀察 200個(gè)視場，按夾雜物的類型和尺寸的統(tǒng)計(jì)平均值評價(jià)鋼的清潔度；l (3)用大樣電解法分解鋼中粒徑大于 50um的氧化物夾雜，對典型夾雜物進(jìn)行照相和電子探針分析；l (4)用掃描電境分析夾雜物形貌、構(gòu)成和成分。對這些復(fù)雜的現(xiàn)象進(jìn)行模擬是相當(dāng)困難的。但應(yīng)用的較少。我們在觀測快速流動(dòng)過程時(shí)，用它來放大時(shí)間標(biāo)尺，使人們能直接觀看并研究某一特定時(shí)刻的空間一時(shí)間圖像。要求示蹤劑的密度和流體應(yīng)盡量接近或者粒子的粒度非常細(xì)小，可以和流體同步流動(dòng)。l 流場顯示技術(shù)是研究各種復(fù)雜流動(dòng)的有效方法。l 在實(shí)驗(yàn)中，往往利用兩者的差別來判斷中間包內(nèi)死區(qū)的大小。圖 2－ 2為各個(gè)分子在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間的分布規(guī)律，大多數(shù)分子的停留時(shí)間在中等范圍波動(dòng)，壽命極短及極長的分子都不多，這種分布曲線稱為停留時(shí)間分布函數(shù) E（ t）。l (3)脈沖式加入刺激信號(hào)，示蹤劑應(yīng)瞬時(shí)加入。此方法在類似于中間包這類非理想流動(dòng)的反應(yīng)器個(gè)得到了廣泛采用。鋼包注流的沖擊，水口處對鋼液的抽吸以及中間包內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形狀，使中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)很復(fù)雜。l 常用的中間包物理模擬方法：l 同時(shí)考慮 Fr數(shù)和 Re數(shù)相等；l 只考慮 Fr數(shù)相等， Re數(shù)處于同一自?；瘏^(qū)（即 Re都處于大于第二臨界值時(shí)，湍流程度和流速不受 Re的影響）；l 同時(shí)考慮 Fr數(shù)和 We數(shù)相等：考慮中間包覆蓋劑的卷入間題時(shí)，需要考慮液體表面張力的作用。l 系統(tǒng)只要滿足幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力學(xué)相似即可，而運(yùn)動(dòng)是動(dòng)力所驅(qū)動(dòng)的，所以中間包鋼液流動(dòng)的物理模擬，需要滿足模型和原型幾何相似和動(dòng)力學(xué)相似。在開發(fā)新工藝以及改進(jìn)現(xiàn)有工藝時(shí)，模型研究是一種成本低、見效快的可靠工具。l 數(shù)學(xué)模擬： 用計(jì)算流體力學(xué)方法求解中間包流場。l (4) 控制好鋼液溫度，必要時(shí)增加加熱措施，使鋼液過熱度保持穩(wěn)定。l “中間包冶金 ”的概念是在 20世紀(jì) 80年代初期提出的，研究成果已為工程時(shí)間所應(yīng)用和檢驗(yàn)。板坯連鑄用中間包用于大型板坯連鑄，板帶類產(chǎn)品對清潔度要求最為嚴(yán)格，所以國內(nèi)外關(guān)于矩形板坯連鑄中間包的研究最多。鋼液在中間包內(nèi)的停留時(shí)間和中間包容量及鑄速有關(guān)，為使鋼液在中間包內(nèi)有必要的停留時(shí)間，應(yīng)根據(jù)鑄速來核算中間包的容量。要求提高中間包耐火材料壽命，以及在線快速更換易損毀元件等。通過中間包液面的覆蓋劑，長水口以及其他保護(hù)裝置，減少中間也中的鋼液受外界的污染。盛鋼捅內(nèi)液面高度有 5—6m ，沖擊力很大。對于多流澆鑄，由多水口中間包進(jìn)行分流。中間包冶金主講教師：閔 義連鑄理論及工藝1. 前言 中間包的作用l 中間包是煉鋼生產(chǎn)流程的中間環(huán)節(jié)，而且是由間歇操作轉(zhuǎn)向連續(xù)操作的銜接點(diǎn)。 中間包的作用l (1)分流作用。 l (3)減壓作用。l (4)保護(hù)作用。l 滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求：轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)的推廣應(yīng)用后，轉(zhuǎn)爐壽命大幅度增加，中間包壽命成為連續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。l 為了保證多爐連澆時(shí)的鑄坯質(zhì)量，其儲(chǔ)存的鋼液，應(yīng)大于換包所需的時(shí)間。l 如果按其結(jié)構(gòu)分類，大體上可分為板坯連鑄用中間包和小方坯連鑄用中間包。l 所以，鋼液通過中間包的過程中，發(fā)生某些物理和化學(xué)的變化是不可避免的。l (3)選擇合適的包襯耐火材料和覆蓋劑，既減輕熱損失又有利于吸收分離和上浮的夾雜物。主要研究方法有：l 物理模擬： 主要是用水模型的方法來研究中間包流場特征，如速度場，控制元件對流動(dòng)特征的影響，夾雜物去除的影響等。l 直接測量高溫下的鋼液的流速，不僅在測量技術(shù)方面有難度，而且研究費(fèi)用也很高。l 中間包中鋼液的流動(dòng)，是鋼液在重力作用下從盛鋼捅水口流人中間包，然后從中間包水口流出，在這種情況下．一般可視為粘性不可壓縮穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，忽略化學(xué)反應(yīng)的影響。但選用 1： 1模型成本較高，而且試驗(yàn)場地受到限制。 停留時(shí)間分布的測定l 中間包是連續(xù)反應(yīng)器。 刺激－響應(yīng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)l 測量停留時(shí)間分布，通常應(yīng)用 ’刺激一響應(yīng) ”實(shí)驗(yàn)。 應(yīng)用原則l 響應(yīng)信號(hào)要能夠真正反映反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)：應(yīng)用刺激－響應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：l (1)刺激－響應(yīng)過程必須是線性過程，刺激估號(hào)在數(shù)量上的變化導(dǎo)致響應(yīng)在相應(yīng)量上的變化是成比例的 l (2)作為刺激信號(hào)的示蹤劑不能參與反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的任何化學(xué)反應(yīng)，即不會(huì)因反應(yīng)導(dǎo)致示蹤列物質(zhì)的增加或減少。但反應(yīng)器中反應(yīng)物分子數(shù)眾多，分子在反應(yīng)器內(nèi)的壽命分布應(yīng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。也就是說，鋼液在中間包內(nèi)的實(shí)際停留時(shí)間應(yīng)等于所測得的 E(t)的數(shù)學(xué)期望。 流場顯示及流速測量的實(shí)驗(yàn)技術(shù)l 但是建立了合適的模型，還必須有合適的實(shí)驗(yàn)技術(shù)才能得到良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。示蹤粒子一般在流動(dòng)的上游即中間包上方注流處加人。 高速攝影在流場顯示中的應(yīng)用l 高速攝影是把高速運(yùn)動(dòng)變化過程的空間信息和時(shí)間信息緊密聯(lián)系在一起進(jìn)行圖像記錄的一種攝影方法。l 此外還有激光多普勒測速和熱線流測速等技術(shù)。用水模型研究鋼液流動(dòng)時(shí)，也需要用適當(dāng)?shù)牧Ｗ觼砟M非金屬夾雜物在流動(dòng)介質(zhì)中涉及夾雜物去除的現(xiàn)象有：夾雜物的碰撞長大、夾雜物上浮、鋼液對夾雜物的潤濕性以及渣層和包襯捕獲夾雜物的能力等。l (1)選擇 BaO、 SrO、 La2O3等氧化物作為爾蹤劑加人中間包渣及結(jié)晶器保護(hù)渣中以追蹤夾雜物的可能來源；l (2)按一定時(shí)間和規(guī)則在中間包鋼液中取大樣、小樣及渣樣；l (3)按一定時(shí)間和規(guī)則在結(jié)晶器未凝固鋼液中取小樣、鉛筆樣及渣樣；l (4)在鑄坯上按一定部位取長條樣、大樣。3 中間包內(nèi)鋼液流動(dòng)現(xiàn)象 中間包鋼液流動(dòng)特性l 注入?yún)^(qū)的流速很高，達(dá)到 1m/s以上，高速注流抽