178-paper-薄板坯連鑄浸入式水口國(guó)產(chǎn)化與技術(shù)優(yōu)化(修改稿）

1、1楊杰：yangjie72@薄板坯連鑄用浸入式水口國(guó)產(chǎn)化與技術(shù)優(yōu)化薄板坯連鑄用浸入式水口國(guó)產(chǎn)化與技術(shù)優(yōu)化楊杰楊杰1彭國(guó)仲彭國(guó)仲1王愛(ài)東王愛(ài)東1楊春政楊春政1張洪波張洪波1吳振剛吳振剛1郭連英郭連英1朱萬(wàn)彤朱萬(wàn)彤2趙連剛趙連剛2（1.1.唐山鋼鐵股份有限公司，唐山唐山鋼鐵股份有限公司，唐山063016063016；2.2.鞍山市東方巨業(yè)高級(jí)陶瓷有限公司，鞍山鞍山市東方巨業(yè)高級(jí)陶瓷有限公司，鞍山114042114042）摘要唐鋼針對(duì)進(jìn)口浸入

2、式水口頻繁斷裂、穿孔等問(wèn)題，進(jìn)行薄板坯連鑄用水口國(guó)產(chǎn)化研究，通過(guò)水口斷裂原因分析，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高水口的熱震穩(wěn)定性是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，由此確定提高水口內(nèi)壁氣孔率、采用橫、縱向復(fù)合結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼顧水口耐侵蝕性的技術(shù)方案，并通過(guò)相關(guān)技術(shù)優(yōu)化和多次生產(chǎn)試驗(yàn)，最終開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)壽命的國(guó)產(chǎn)水口。采用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真方法，進(jìn)行了結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)和傳熱凝固過(guò)程的理論計(jì)算，在流場(chǎng)研究的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了水口形狀，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型四孔水口。關(guān)

3、鍵詞關(guān)鍵詞薄板坯連鑄浸入式水口熱震穩(wěn)定性長(zhǎng)壽命國(guó)產(chǎn)化新型水口ThedevelopmentoftheHomemadeSENofthinslabcastingthetechnologyoptimizationYangYangJieJie1PengPengGuozhongGuozhong1WangWangAidongAidong1YangYangChunzhengChunzheng1ZhangZhangHongboHongbo1WuWuZhe

4、ngangZhengang1GuoGuoLianyingLianying1ZhuZhuWantongWantong2ZhaoZhaoLiangangLiangang2（1.1.TangshanIron&SteelCo.Ltd.，Tangshan063016063016；2.AnShan2.AnShanDongFangJuYeDongFangJuYeseniseniceramicsceramicsCo.Ltd.，AnShan114042A

5、nShan114042）Abstract:IndertosolvetheproblemsofthecrackpinholesintheSEN(submergednozzle)TISCOresearcheddevelopedtheHomemadeSENofthinslabcasting.ByanalysingthedamagedreasonofSENTISCOfoundthatthekeyofsolvingproblemswastheim

6、proveoftheheatvibrationstabilityofSENdeterminedthetechnologyplanthatincreasingtheairholesratioofSENinterfacemakingwiththecompoundstructureinthetransverselongitudinaldirectionoftheSENassuringanticrosionabilityoftheSENbyot

7、hertechnologyimprovementsExperimenttestTISCOdevelopedtheSENwiththelongwkinglifeatlast.thecomputerdigitalsimulationmethodisusedtocalculatetheliquidmovementinthemouldthesteelliquidsolidifactionOnthebasisoftheliquidflowrese

8、archoftheSENweoptimizedtheshapeoftheSENdevelopedthepatentSENwiththenewtype.Keywds:thinslabcastingsubmergednozzletheheatvibrationstabilitythelongwkinglifeHomemadenewtypeSEN.1.1.前言前言薄板坯連鑄機(jī)以薄規(guī)格鑄坯贏得低成本先機(jī)的同時(shí)，對(duì)浸入式水口的設(shè)計(jì)提出了更高要求。

9、受漏斗型結(jié)晶器尺寸的限制，薄板坯連鑄用浸入式水口形狀特異，壁厚較薄，不僅給成型、制作帶來(lái)極大的困難，水口的長(zhǎng)壽命更是成為薄板坯連鑄領(lǐng)域的主要研究課題。長(zhǎng)期以來(lái)，薄板坯連鑄用浸入式水口的市場(chǎng)基本被國(guó)外耐材公司所壟斷，中國(guó)的耐材企業(yè)一直不能批量生產(chǎn)薄板坯連鑄用浸入式水口。唐鋼FTSC薄板坯連鑄機(jī)由意大利Danieli公司引進(jìn)，采用四孔圓盤(pán)型水口（見(jiàn)圖1），由于形狀復(fù)雜制作困難，國(guó)外著名奧鎂公司無(wú)法生產(chǎn)該水口，所以熱試初期的水口全部由維蘇威公

10、司提供，進(jìn)口水口不僅價(jià)格昂貴，而且在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)水口斷裂、穿孔等問(wèn)題（見(jiàn)圖2），給薄板坯連鑄生產(chǎn)造成很大的影響。因此唐鋼決定和國(guó)內(nèi)知名的耐火材料廠家合作進(jìn)行水口國(guó)產(chǎn)化研究。浸入式水口的國(guó)產(chǎn)化，對(duì)中國(guó)耐材工業(yè)走上國(guó)際高端產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)打破國(guó)外壟斷、降低生產(chǎn)成本具有重大意義。3機(jī)仿真模擬結(jié)晶器內(nèi)鋼水流場(chǎng)情況，針對(duì)唐鋼薄板坯連鑄目前所用扁平浸入式水口，仿真計(jì)算出不同浸入深度、拉坯速度以及鑄坯斷面條件下的鋼水湍流流動(dòng)狀況和

11、結(jié)晶器熔池鋼水自由液面形狀，為水口的形狀優(yōu)化提供依據(jù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬可以發(fā)現(xiàn)，唐鋼扁平浸入式水口對(duì)漏斗型結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)的影響與常規(guī)板坯鑄機(jī)基本相同，主要由上下兩個(gè)大旋渦組成（如圖4所示）。這兩個(gè)旋渦基本上是水口下出口鋼水射流遇到窄面銅板阻擋而分離成的兩個(gè)部分，其中下旋渦的流速和沖擊深度較大，基本占據(jù)了結(jié)晶器高度上水口下方的部分。而上旋渦雖然比下旋渦要小許多，但水口上出口的射流使熔池液面區(qū)域的鋼水流動(dòng)變得復(fù)雜起來(lái)，在熔池表面區(qū)域，水口下

12、出口射流折反向上的流股與上出口射流匯合時(shí)，在熔池表面區(qū)域又形成了三個(gè)小旋渦，分別位于靠近窄面銅板的地方和水口上出口兩側(cè)。不同鑄坯斷面、不同拉速以及不同浸入深度條件下，上述結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)方式基本是一樣的，僅在熔池表面區(qū)域存在差異。仿真計(jì)算在得到結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)的同時(shí)也給出了熔池液面波動(dòng)等結(jié)果。圖5所示為結(jié)晶器鋼水熔池液面波動(dòng)的三維顯示和波高分布，可以看出水口附近的鋼水液面涌起是其上出口鋼水射流直接造成的。但除此之外的其它區(qū)域，熔池液面波