105中間包控流裝置對(duì)鑄坯潔凈度的影響

1、CCC08發(fā)展中國(guó)家連鑄會(huì)議論文集1中間包控流裝置對(duì)鑄坯潔凈度的影響唐海燕1李京社1高錦國(guó)1寧建成2左著2田漢蒲2(1.北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083；2.華菱集團(tuán)湖南衡陽鋼管有限公司湖南衡陽421002)摘要：通過中間包水模型實(shí)驗(yàn)對(duì)4流圓坯中間包兩種擋墻形式下包內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究，通過工業(yè)試驗(yàn)研究了原擋墻中間包和改進(jìn)型擋墻中間包對(duì)鑄坯潔凈度的影響。結(jié)果表明：改進(jìn)型擋墻中間包能增加鋼液在中間包內(nèi)的停留時(shí)間，減小中間包

2、的死區(qū)比例，提高夾雜物的去除率。與原型擋墻中間包相比，從中間包到鑄坯過程鋼中總氧去除率顯著提高，鑄坯中大型夾雜物含量降低51.9%，顯微夾雜物降低10.81%；同時(shí)改進(jìn)型擋墻中間包內(nèi)各流總氧和夾雜物分布更加均勻。關(guān)鍵詞：中間包，潔凈度，夾雜物，控流裝置TheEffectofFlowControlDevicesofTundishonCleanlinessofBilletsTANGHaiyan1LIJingshe1GAOJinguo1NIN

3、GJiancheng2ZUOZhu2TIANHanpu2(1.SchoolofmetallurgicalecologicalengineeringUnivercityofScienceTechnologyBeijingBeijing100083China；2.HunanHengyangSteeltubeCp.HuaLingGroupHengyang421002HunanChina)Abstract:Thefluidflowoffours

4、trtundishofroundbilletundertwodifferentweirshasbeenstudiedbywatermodelexperiments.Theeffectoftundishescontrolledbyiginalimprovedweirsoncleanlinessofbillethasbeenstudiedbyindustrialtrial.Theresultsshowthattheimprovedweirc

5、anincreaseresidencetimeofmoltensteelintundishremovalrateofinclusiondecreasedeadvolumefractionsofparedwiththeiginalweirtheremovalpercentofthetotaloxygenfromtundishtobilletisobviouslyincreasedthemacroinclusioncontentthemic

6、roinclusionnumberinbilletaredecreasedby51.9%10.81%respectively.Alsothetotaloxygeninclusiondistributionatdifferentstrsofimprovedtundisharemehomogeneous.Keywds:tundishcleanlinessinclusionflowcontroldevice1引言隨著中間包冶金技術(shù)的發(fā)展與完善

7、，中間包不僅是把鋼水均勻分配給各個(gè)結(jié)晶器和實(shí)現(xiàn)多爐連澆的中間容器，而且承擔(dān)著去除夾雜物、合金微調(diào)、控制過熱等冶金功能[1~3]。中間包內(nèi)合理控流元件的設(shè)置以及合理的鋼水流動(dòng)狀態(tài)對(duì)延長(zhǎng)鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間、均勻鋼水溫度和成分、減少卷渣和促進(jìn)夾雜物上浮有重要作用。不合理的中間包控流裝置會(huì)導(dǎo)致夾雜物上浮不充分或局部聚集，從而影響鋼的質(zhì)量和性能。國(guó)內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)的大斷面連鑄坯全部用來軋制石油套管、高壓氣瓶管、管線管等無縫鋼管，這些產(chǎn)品使用的特

8、殊性決定了其不僅要有高強(qiáng)度、低脆性、良好的韌塑性和焊接性，還要有高的耐壓、耐應(yīng)力腐蝕和抗氫脆等特性。盡管該公司生產(chǎn)的產(chǎn)品受到國(guó)內(nèi)外用戶的好評(píng)，但由于鋼管質(zhì)量問題引起的經(jīng)濟(jì)損失仍不小。影響鋼管質(zhì)量的因素是多方面的，但檢測(cè)表明鋼中非金屬夾雜物是影響其性能的重要因素之一。Ginzburg和Ballas論述了連鑄板坯和熱軋產(chǎn)品的缺陷，其中很多都與夾雜物有關(guān)。鋼的機(jī)械性能很大程度上取決于能產(chǎn)生應(yīng)力集中的夾雜物的體積、尺寸、分布、化學(xué)成分以及形態(tài)。

9、雖然大型夾雜物在數(shù)量上遠(yuǎn)少于小尺寸夾雜物，但它對(duì)鋼的危害卻很大[1]，而中間包作為去除大型夾雜物的重要容器越來越受到冶金工作者的重視。為了尋求更合理的中間包流動(dòng)方式，進(jìn)一步均勻鋼液成分和溫度，降低鋼中的夾雜物含量，提高鑄坯潔凈度，本文采用水模型實(shí)驗(yàn)研究了國(guó)CCC08發(fā)展中國(guó)家連鑄會(huì)議論文集3去，只有少部分通過擋墻上的導(dǎo)流孔，由于擋墻太矮，孔也只有5的上傾角度，墨汁經(jīng)過孔朝向液面流動(dòng)，但并不能完全到達(dá)液面，說明孔的大小、傾角、位置不合適，

10、不能提供足夠的到達(dá)鋼水液面的動(dòng)能。再加上中段擋墻上也有一個(gè)孔，這使得墨汁直接從中部水口流出，只有部分經(jīng)側(cè)墻上的導(dǎo)流孔繼續(xù)向邊部水口流去，在流向邊部水口途中還會(huì)碰到擋壩的阻隔，使得墨汁經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)邊部。改進(jìn)型擋墻中間包內(nèi)液體流動(dòng)特性得到明顯改善，滯止時(shí)間、峰值時(shí)間和平均停留時(shí)間明顯延長(zhǎng)，死區(qū)比例減小，邊部流和中部流的流動(dòng)特性趨于一致。3工業(yè)試驗(yàn)工業(yè)試驗(yàn)3.1試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法對(duì)使用原擋墻和改進(jìn)型擋墻的生產(chǎn)工藝分別在中間包和鑄坯上進(jìn)行

11、取樣分析，取樣鋼種為27SiMn和30CrMo。在每個(gè)澆次的第二、三爐的鋼包鋼水澆鑄到一半時(shí)，從中間包中取圓餅樣各2個(gè)。在中間包取樣結(jié)束30分鐘后分別取邊部流與中間流的鑄坯各一塊，去皮后在內(nèi)弧四分之一處分別切取氣體樣、大樣和金相樣。氣體樣線切割為φ5mm50mm的鋼棒做總氧和氮含量分析，大樣加工為重量不少于2kg的長(zhǎng)方體塊進(jìn)行電解，金相樣加工為15mm15mm15mm的小方塊。對(duì)其進(jìn)行粗磨、細(xì)磨和拋光后，在金相顯微鏡下進(jìn)行觀察。放大倍數(shù)

12、為400，每個(gè)金相樣觀察100個(gè)視場(chǎng)，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)的夾雜物數(shù)量、類型和尺寸分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。將尺寸分為0～2.0m、2.0～4.0m、4.0～10.0m、10.0m～20.0m、20.0m五級(jí)計(jì)算夾雜物數(shù)量，計(jì)算公式為：42NBDndIii?????式中：――單位面積上當(dāng)量直徑為B的夾雜物I的個(gè)數(shù)，個(gè)mm2；――不同尺寸范圍夾雜物的平均直徑，對(duì)id0～2.0m、2.0～4.0m、4.0～10.0m、10.0m～20.0m、20.0m各級(jí)夾雜的平

13、均直徑分別?。?.0m、3.0m、7.0m、15.0m、30.0m；――不同尺寸范圍夾雜物的個(gè)數(shù)；in――夾雜物的當(dāng)量直徑，7m；B――視場(chǎng)直徑，300m；D――視場(chǎng)數(shù)，100個(gè)。N表327SiMn試樣中氧氮含量Table3Totaloxygennitrogencontentofsteel27SiMnsamples取樣工序擋墻類型試樣編號(hào)T.O.106平均T.O.106[N]106平均[N]10654Y2373原型55Y18211008