高效連鑄用功能耐火材料發(fā)展和研究動向-資料下載頁
2025-01-08 12:03本頁面
【正文】 流較復(fù)雜，各有兩渦心存在， I型、Ⅱ型流場上下回流各有一個(gè)渦心。Ⅳ型流場與前三者有明顯差別，下回流有一個(gè)渦心存在，沒有上回流生成，射流上部的流體大部分是下回流引起的，還有小部分是由水口上部出口貢獻(xiàn)。水口類型不同，結(jié)晶器液面不同位置的波動也會有所不同。在彎月面處工型水口波動較小，水口一側(cè)波動較??；Ⅱ和Ⅳ型水口在彎月面和水口處的波動較大，窄邊和水口中間位置波動較??；Ⅲ型水口在彎月面處波動較小，而在水口附近波動較大。通過 比較 可以看出，Ⅱ型水口的表面波動相對較大。 浸入式水口中鋼液偏流 (biased flow)在中包滑板控流的連鑄過程中是一較普遍存在的現(xiàn)象，其直接影響為：鋼液在結(jié)晶器中流動不平衡，造成保護(hù)渣厚度分布不均，液面易結(jié)冷鋼，是漏鋼的隱患；易造成液面卷渣，鋼水溫度不均，進(jìn)而造成鑄坯夾渣和表面裂紋，給生產(chǎn)安全，質(zhì)量控制均帶來較大的威脅，增加了高品質(zhì)鋼生產(chǎn)難度。 日本品川公司以水模擬研究為基礎(chǔ)開發(fā)出了段差式 (Annular Step)浸入式水口和內(nèi)壁有凸起結(jié)構(gòu) (Mogul)水口，有效解決了偏流及其影響，鑄坯 質(zhì)量得到了明顯的改善，使組織高品質(zhì)鋼 (如 IF鋼 )生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)，已在連鑄生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用 ［ 14， 15］。 水模研究結(jié)果顯示，常規(guī)水口 (直通式內(nèi)腔 )出鋼口處鋼液偏流，只形成一個(gè)大渦流，左右兩側(cè)出鋼口速度不平衡，出鋼口上沿附近甚至有回流現(xiàn)象，易引起卷渣。段差式結(jié)構(gòu)的浸入式水口內(nèi)腔直徑為分段變化的，流經(jīng)水口鋼液的流態(tài)在水口中發(fā)生變化，減小了渦流和水口內(nèi)表面的鋼液滯流層，穩(wěn)定鋼水在水口內(nèi)的流動，消除鋼液在水口出鋼口處的回流和偏流現(xiàn)象，取得較理想和與實(shí)驗(yàn)室水模擬試驗(yàn)結(jié)果吻合的現(xiàn)場使用結(jié)果，水口出鋼口速度有所均勻化 ，鑄坯質(zhì)量得到了明顯的改善。段差式水口是消除偏流和提高鑄坯質(zhì)量的有效措施，已大量采用。采用段差式結(jié)構(gòu)的浸人式水口同時(shí)還具有很好的防堵效用。 為獲得結(jié)晶器內(nèi)更理想的鋼液流場以水模擬研究為基礎(chǔ)又開發(fā)有效果更佳的 Mogul 結(jié)構(gòu)水口。與常規(guī)內(nèi)腔結(jié)構(gòu)水口相比， mogul水口處形成了多個(gè)小渦流，出口鋼液速度得到平衡，減小了結(jié)晶器寬面前后速度差、減小了鋼流對結(jié)晶器窄邊的沖擊力，消除了出鋼口上沿回流可能。 為改善鋼坯質(zhì)量，減少非金屬夾雜， Foseco公司采用數(shù)值模擬 (CFD)和水模擬 (PIV測定流場速度分布 )研究了 水口出鋼口結(jié)構(gòu)對 150x1000～ 1300板坯連鑄結(jié)晶器流場影響，并依據(jù)水模、數(shù)模研究結(jié)果，設(shè)計(jì)了新結(jié)構(gòu)水口 ［ 16］。與原結(jié)構(gòu)水口相比，新結(jié)構(gòu)水口彎月面鋼流速度得到優(yōu)化，最大值由 0． 32 m／ s(150 x1000)降低到最大值 0． 18 m／ s(150 xl000)和最大值 0． 24 m／ s(150 x1300)，更趨于最佳值范圍內(nèi) (0． 20— 0． 23 m／ s。 )；流場速度分布的非均勻性明顯改善，出鋼口處的鋼流不平衡性、回流和死區(qū)等現(xiàn)象得到了有效減小。由于采用新設(shè)計(jì)的水口彎月面流速合理，流場分布均勻，結(jié)果連鑄 生產(chǎn)中鑄坯質(zhì)量提高，降級處理減少 10％，非金屬夾雜由 1． 56降到 1． 40，超聲探傷缺陷由 0． 46降到 0． 10，連鑄爐次增加 20％。 諸多實(shí)踐顯示，采用水模擬和數(shù)值模擬研究優(yōu)化水口結(jié)構(gòu)和優(yōu)化流場有顯著的效果。 4 連鑄用功能耐火材料的發(fā)展方向 高效和高品質(zhì)是連鑄技術(shù)發(fā)展的方向，對功能耐火材料的發(fā)展要求是在使用的安全可靠性、使用壽命、對鋼種和新的連鑄工藝技術(shù)的適應(yīng)性上達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。為此需要在功能耐火材料的發(fā)展上有新的思路，發(fā)展高性能、多功能、長壽命的新型功能耐火材料，適應(yīng)連鑄技術(shù)發(fā)展的需求。應(yīng)加強(qiáng)的 研究是： 1)加強(qiáng)功能耐火材料的數(shù)值模擬、水模擬研究，以根據(jù)功能耐火材料在服役時(shí)的溫度場和應(yīng)力場分布優(yōu)化功能耐火材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)化鋼液在結(jié)晶器內(nèi)的流場分布。 2)依據(jù)連鑄用功能耐火材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用特點(diǎn)，發(fā)展結(jié)構(gòu)復(fù)合和功能復(fù)合功能耐火材料：復(fù)合結(jié)構(gòu)浸入式水口、復(fù)合結(jié)構(gòu)塞棒、復(fù)合結(jié)構(gòu)長水口，強(qiáng)化制品關(guān)鍵工作部位的使用性能，提高使用壽命，實(shí)現(xiàn)連鑄“三大件”的壽命不再成為限制連鑄爐次提高的瓶頸。 3)依據(jù)連鑄用功能耐火材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用特點(diǎn)，研究功能耐火材料關(guān)鍵部位使用性能在線服役原位提 升新技術(shù)； 4)開發(fā)無硅無碳、具有防堵塞、不增碳、潔凈鋼液等多種作用的功能耐火材料，適應(yīng)潔凈鋼及超潔凈鋼的高效連鑄需求。
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