板坯连铸结晶器内气泡行为和液渣分布规律的研究

• 作 者: 徐海伦
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 板坯 结晶器 卷渣 吹气 浸入式水口 优化

随着高效连铸的发展和吹氩工艺的广泛应用,结晶器的冶金作用越来越重要。深入研究结晶器内钢液、液渣以及气泡的运动行为是促进连铸工艺顺行,改善铸坯质量的关键因素。本文以梅钢2#板坯连铸结晶器为研究对象,根据相似原理建立0.6︰1的水模型。结合现场浇注情况和铸坯质量问题,采用水力学物理模拟方法,研究了拉速、水口插入深度以及吹气量对结晶器内液面波动、液渣分布、卷渣行为、气泡分布、冲击深度及流场的影响规律,并对吹氩参数进行了优化;同时,还研究了水口偏流、水口结瘤物脱落等问题给钢液浇注带来的不良影响;另外,通过考察钢渣的流动状况对高速浇注条件下的浸入式水口进行了优化;最后,根据物理模拟实验结果进行了现场实验。研究表明:拉速对结晶器内流场特性影响最大,其次是吹气量,吹气量对结晶器不同部位的钢渣流动影响程度不同,在水口附近影响最大。在高拉速浇注时,结晶器内很容易出现剪切卷渣;在拉速不高而吹气量比较大时,吹气卷渣是卷渣的主要方式。当卷入结晶器内的渣滴冲击深度较浅时,会因浮力作用而慢慢上浮;当渣滴的冲击深度较深时,就会被流股冲击到结晶器下部区域,最终形成铸坯大型夹杂物或者导致卷渣漏钢事故。结晶器内气泡分布受拉速影响较大,拉速增大时,窄边气泡增多;拉速较小时,气泡主要聚集在水口附近。随冲击深度的增加,气泡的数量逐渐减少,气泡的尺寸先增大后减小。根据减少进入凝固前沿气泡数量并防止大量气泡在水口附近聚集而导致水口附近卷渣的原则,对吹气量进行了优化,得到了吹氩量与结晶器通钢量的定量关系式,并进行了现场实验。结果表明,将实际中的吹氩量控制在优化的吹气量范围之内时,硫印评级方法检测的针孔状气孔缺陷等级从1.0级降为0.5级,缺陷铸坯比例降幅达12.7%,低倍检验缺陷铸坯比例降幅达61.8%。