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

作     者：乔碧凯 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑淑国

授予年度：2014年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：钢包浇注过程 环出钢口吹氩 去夹杂行为 抑制排流沉坑行为 

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145 t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 N1/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 N1/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 N1/min的气量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,环出钢口吹入氨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 N1/min和0.75 N1/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#。