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【新刊速览】​吴晨辉:​方坯中间包包盖吹氩数值计算研究与应用

时间:2023-09-13 来源: 浏览:

【新刊速览】​吴晨辉:​方坯中间包包盖吹氩数值计算研究与应用

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方坯中间包包盖吹氩数值计算研究与应用
吴晨辉 1 ,李阳 1 ,白旭旭 1 ,石鹏 2 ,桂天浩 1
(1. 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司材料工程技术研究所, 四川 攀枝花 617000; 2. 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 四川 攀枝花 617000)

01

摘 要  

连铸过程中,通过包盖向中间包内吹入氩气可降低中间包内氧气质量分数,增强中间包保护浇注效果,减少钢水二次氧化。以6流方坯中间包为对象,针对其空包阶段与稳浇阶段包盖吹氩过程建立数值计算模型。为验证模型准确性,采用手持烟气分析仪测定了不同吹氩流量和不同吹氩时刻中间包氧气含量,并与计算值进行了对比,发现两者相对误差小于7.5%。基于该模型计算分析了采用不同工艺方案(包括吹氩管布局、氩气流量、吹氩时间)进行包盖吹氩时中间包氧气含量变化规律,据此确定了合理的包盖吹氩工艺方案为,吹氩管布放于包盖孔两侧,烘烤孔密封、塞棒孔畅通,空包吹氩阶段氩气流量不小于120 m 3 /h,中间包稳浇阶段氩气流量不小于60 m 3 /h。采用该工艺方案开展了工业试验,中间包内的氧气质量分数可稳定维持在0.1%以下,RH出站至中间包钢水增氮降低18.3%,由7.1×10 -6 降低至5.8×10 -6 ,钢轨B、C类夹杂物评级得到改善。研究结果为设计中间包包盖吹氩工艺、增强中间包保护浇注效果提供了理论指导。

02

关 键 词  

连铸; 方坯; 中间包; 吹氩; 洁净; 夹杂物

03

引 言 

连铸是重轨钢生产过程的一个关键工序,而中间包作为连铸机的关键冶金容器,其冶金功能直接影响着钢水洁净度。连铸过程中,若中间包保护浇注效果较差,浇钢过程中钢水与空气中的氧气接触会发生二次氧化,这将成为影响钢水洁净度的一个重要因素。
氩气作为一种保护性气体,已被广泛应用于连铸过程。为了增强连铸过程中间包内保护浇注效果,一些冶金工作者开发应用了包盖吹氩工艺。该工艺通过布放于包盖等位置的氩气管路向中间包吹入氩气,将其内的空气排出,使中间包内氧气质量分数降低至1%以下,可以有效改善中间包保护浇注效果。STORY S R等的试验结果表明,采用中间包吹氩工艺后,开浇阶段钢水酸溶铝烧损Δw(Als)可大幅降低约87.5%。鉴于中间包吹氩工艺优势,日本及欧洲部分企业已采用了该技术并取得良好应用效果。其中,Corus公司生产的IF钢铸坯缺陷率降低38%,POSCO公司铸坯长度方向夹杂物明显减少。目前,国内一些企业和研究人员也采用了中间包吹氩工艺,如邯钢采用该工艺将含铝钢水口堵塞率由8%降低至3%以下,高菊等采用该工艺将深冲件表面缺陷率由7.78%降低至2.62%。
虽然中间包吹氩工艺已在部分企业得到应用,但针对该工艺的理论计算研究尚未见报道。目前,现场多通过反复工业试验确定中间包吹氩工艺参数,试验周期长且成本较高。鉴于此,以某厂方坯连铸机中间包为研究对象,建立包盖吹氩数值计算模型,针对不同吹氩工艺方案开展计算,据此制定包含吹氩管布放位置、包盖孔密封位置及吹氩流量的中间包吹氩工艺方案,并开展工业应用试验。

04

精 选 图 表  

    

05

结  论

1) 为取得较好的包盖吹氩效果,若吹氩管布放于烘烤孔位置,则需密封塞棒孔与烘烤孔(方案4);若吹氩管布放于包盖孔两侧,则需密封烘烤孔,保持塞棒孔畅通(方案6)。
2) 基于现场最大氩气流量等工艺参数,确定方案6为开展包盖吹氩较优工艺方案,且空包阶段吹氩流量需不小于120 m 3 /h,稳浇阶段氩流量需不小于60 m 3 /h。
3) 开展了中间包包盖吹氩工艺工业应用试验,结果表明,采用包盖吹氩后,稳浇阶段中间包内的氧气质量分数可以维持在0.1%以下(吹氩流量不小于60 m 3 /h),RH出站至中间包增氮由7.1×10 -6 降低至5.8×10 -6 ,钢轨B、C类夹杂物评级有所改善。

来源:《中国冶金》2023年第8期

END

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