钢包浇注过程环出钢口吹氩去夹杂及抑制排流沉坑行为实验研究

摘要

在连续铸钢生产中，钢包浇注过程的下渣会增加钢液的二次氧化，导致中间包内熔渣积聚，恶化钢水质量，降低钢水收得率并影响连铸生产的顺利进行。钢中的夹杂会对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能产生不利影响。为此，本实验对环出钢口底吹氩新工艺去夹杂及抑制排流沉坑下渣行为进行研究，为该新工艺的现场应用提供理论依据和指导。
　　本文以某钢厂145t钢包为原型，基于相似原理建立了1∶5的物理模拟系统，对钢包浇注过程环出钢口吹氩去夹杂及抑制排流沉坑行为进行研究。首先，考察了环出钢口吹入氩气后吹气量、吹气元件参数（内径和宽度）、出钢口偏心率和渣厚等参数对该过程夹杂物去除行为的影响规律。然后，研究了钢包浇注过程中排流沉坑的产生及变化过程，考察了环出钢口吹入氩气前后吹气量、吹气元件参数（内径和宽度）、水口偏心率、钢包渣黏度和渣厚等参数对排流沉坑产生临界高度及其下渣量的影响规律。主要得出以下结论:
　　(1)钢包浇注过程环出钢口吹入氩气后，当渣厚为24 mm时，1.12 Nl/min气量为该过程的临界卷渣气量。
　　(2)吹气量、吹气元件参数及出钢口偏心率均对环出钢口吹氩钢包浇注过程夹杂物的去除有影响。在大小气量范围内均有一个去夹杂最佳气量，较大的吹气元件内径有利于夹杂物去除;2/3R的出钢口偏心率要明显好于其他的偏心率。
　　(3)对于本实验，环出钢口吹氩去夹杂最佳工艺参数为:0.28 Nl/min气量、3#吹气元件和2/3R偏心率。
　　(4)环出钢口吹入气体可明显抑制排流沉坑造成的下渣。但在24 mm渣厚下，过大的气量或过高的初始吹气液面高度都可能会产生泡沫化现象，对本实验，在50 mm的初始吹气液位下以小于0.75 Nl/min的气最吹气才能避免泡沫化现象。
　　(5)环出钢口吹入氩气前，钢包浇注过程的排流沉坑临界高度几乎不受渣黏度、出钢口偏心率及渣厚的影响，其值在24～26.5 mm之间，即为钢包出钢口内径的1.33～1.47倍。
　　(6)不同渣厚和吹气元件下，环出钢口吹入氩气后其抑制下渣规律不同。10 mm渣厚下，气量的增加有助于减少下渣量;24 mm渣厚下，0.37 Nl/min和0.75 Nl/min的抑制下渣效果相差不大。1#吹气元件抑制下渣效果优于2#和3#的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 连续铸钢技术概况

1．2 洁净钢及其发展

1．3 钢包浇注过程去夹杂技术

1．4 钢包浇注过程的下渣控制

1．5 本文研究的内容、目的和意义

第2章 文献综述

2．1 钢中的非金属夹杂

2．1．1 钢中非金属夹杂的来源

2．1．2 非金属夹杂物对钢性能的影响

2．2 钢包浇注过程的排流沉坑及检测控制技术

2．2．1 排流沉坑行为研究

2．2．2 下渣检测技术

2．2．3 下渣控制技术

2．3 钢包浇注过程夹杂物行为研究

第3章 环出钢口吹氩去夹杂行为实验研究

3．1 物理模型的建立

3．1．1 相似准则

3．1．2 物理模型的构成

3．2 环出钢口吹氩参数的确定

3．3 模拟夹杂物选择

3．4 去夹杂行为实验方案

3．5 去夹杂行为实验结果与分析

3．5．1 环出钢口吹氩浇注过程的卷混行为

3．5．2 环出钢口吹氩前后不同参数下的夹杂物去除率

第4章 环出钢口吹氩抑制排流沉坑行为实验研究

4．1 排流沉坑行为实验方案

4．2 排流沉坑行为实验结果与分析

4．2．1 排流沉坑发展过程及吹氩后的抑制情况

4．2．2 环出钢口吹氩前不同参数下排流沉坑临界高度

4．2．3 环出钢口吹氩前后不同参数下排流沉坑下渣量

第5章 结论

参考文献

致谢

论文包含图、表、公式及文献