电磁出钢系统中钢包开浇效果的影响因素分析

作     者：欧阳任华 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王强

授予年度：2012年

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

主      题：感应加热 电磁出钢系统 洁净钢 开浇时间 固液界面位置 

摘      要：随着科学技术的不断发展,对钢材的质量的要求也越来越高,钢材的质量正逐渐成为钢材市场中利润最大化的重要因素。钢材质量的要求主要表现在提高钢材洁净度方面。然而,中国大部分洁净度较高的钢材主要是依靠于国外进口,这也是中国钢铁行业的一大瓶颈。依托国家的政策和满足高效、节能、环保的发展要求,本课题组提出了新型电磁出钢的方法。与传统的出钢方法相比,其主要特点是用与钢液成分相近或相同的铁碳合金颗粒取代传统的引流砂作为引流剂,在开浇时,通过钢包底部的电磁感应加热装置迅速将上水口内部的凝固壳熔化,达到开浇的目的。这种方法不仅提高了开浇效果,使开浇率达到100%,减少了工人劳动强度,而且铁碳合金颗粒对钢液没有污染,提高了钢液的洁净度,为高附加值钢种的开发创造了良好的条件。 在电磁出钢系统中,开浇时间的研究同样不容忽视,该系统能否高效快速的开浇将成为该设备能否被工业应用的一个至关重要的前提条件。为了达到快速开浇的目的,通过自行设计的实验装置,在相同的实验条件下,考察了采用不同的铁碳合金颗粒的尺寸大小、形状、材质,以及不同的加热线圈位置,加载功率等方面对开浇效果的影响。另外,如何在钢包底部安装感应线圈才能达到优良的开浇效果和实现装置的安全性是一个值得考虑的问题。为此,我们还考察了在不同的铁碳合金的物性条件下,上水口内部固液界面的变化情况,借以来反应凝固层在水口内的位置变化规律。通过数据分析,实验结果为电磁出钢方法在工业上的应用提供了理论支持,为以后的现场实验提供的宝贵的参考数据。 本文获得的主要结论如下： (1)在相同条件下,使用铸铁颗粒作为填装料时,固液界面下移量较铸钢颗粒大,开浇时间也较短,及开浇效果好;铁碳合金颗粒的形状对固液界面的下移量和开浇时间的影响效果都不是很明显;铁碳合金颗粒的粒径越大,固液界面的下移量越大;使用φ2.0的球形铸铁颗粒时,开浇效果最好;(2)在钢液温度为1600℃,水口内的填装料采用φ2.0铸铁颗粒的条件下,线圈顶端距坩埚底端距离与开浇时间的关系呈现出指数函数的变化规律;(3)石墨质水口对开浇效果的影响优于高铝质水口,但是石墨质水口抗侵蚀和氧化能力差,不宜采用做水口。在满足开浇效果的要求内,应尽量采用高铝质水口。