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中间包作为连铸生产过程中钢液从大包流向结晶器的过渡装置,在改善钢液质量、均衡钢液温度、提高浇铸成功率等方面有非常重要的作用。近年来国内外冶金工作者对中间包冶金功能的研究方法主要是进行物理模拟试验。本论文针对重庆钢铁集团有限公司1#方坯连铸机中间包的实际情况,根据相似理论建立水力学物理模型,对无挡墙、单挡墙和多孔挡墙中间包以及加设湍流控制器的各种模式进行物理模拟试验研究,确定在重钢原有中间包控流方式的基础上加设湍流控制器的最佳方案。
通过水力学物理模拟试验研究,发现加设合理的湍流控制器能改善重钢1#小方坯连铸中间包内钢液的流动模式,形成合理的流场,促进夹杂物的充分上浮,同时也为钢液温度和成分的均匀创造有利的条件。其中原有单挡墙模式下采用5号方案湍流控制器较为合适,多孔挡墙模式下采用7号方案湍流控制器较为合适。在单挡墙中间包内加设5号方案湍流控制器后,钢液在中间包内停留时间的增加和流动模式的改善效果最为明显,同等液面和拉速条件下中间包内的活塞流比例增加50﹪左右,死区体积减小30﹪左右,捕集到的夹杂物同等条件下减小了40﹪。
由于原有多孔挡墙的结构决定了挡墙外侧的钢液流场情况及流动模式,在多孔挡墙中间包内加设7#方案湍流控制器后,钢液在中间包内停留时间的增加和流动模式的改善程度有限,其中死区体积减少了30﹪左右,活塞流体积增加不到10﹪左右,不过夹杂物上浮的机会增大,夹杂物颗粒的捕集率减小了27﹪左右。
由物理模拟试验测得的单挡墙和多孔挡墙模式下中间包内极限卷渣液面高度。根据极限卷渣液面高度,计算出在大包换包过程中出现非正常情况后各拉速条件下,连铸机运行的可等待时间,分析了极限卷渣液面高度与连铸生产连续性的关系。
根据实验室物理模拟得到的结果,对重钢五流中间包液面极限卷渣的工业性试验方案进行了制定,以进一步优化和确定中间包的控流装置结构参数及其相关工艺参数。