連鑄中間包水口堵塞的數(shù)值模擬.pdf

1、連鑄過(guò)程高熔點(diǎn)的固態(tài)夾雜物易在中間包水口內(nèi)壁上黏附沉積，造成水口結(jié)瘤，甚至堵死水口，嚴(yán)重威脅連鑄坯的質(zhì)量和多爐連澆的效率。針對(duì)水口堵塞問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外對(duì)水口堵塞機(jī)理和防止堵塞措施進(jìn)行了大量研究，但目前所采取的措施都未能徹底解決堵塞，連鑄過(guò)程水口結(jié)瘤堵塞的現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生。某鋼廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)較高酸溶鋁含量的鋼種容易堵塞，水口一般小堵下面兩個(gè)側(cè)孔，若沒(méi)有及時(shí)更換水口，隨后便會(huì)堵中孔；換下的水口側(cè)孔一般會(huì)堵掉三分之一的孔徑，水口堵塞物主要為A12O

2、3。
　　針對(duì)該鋼廠實(shí)際堵塞問(wèn)題，以該鋼廠板坯連鑄中間包水口為研究對(duì)象，數(shù)值模擬研究了中間包水口內(nèi)的鋼液流動(dòng)與夾雜物沉積行為。模擬了不同顆粒粒徑、顆粒濃度以及不同堵塞條件下的水口夾雜物沉積的情況。然后改變拉速、氬氣流量，分析不同工藝條件對(duì)夾雜物沉積的影響，從而為現(xiàn)場(chǎng)控制水口堵塞提供理論指導(dǎo)。本研究的主要結(jié)論如下：
　?。?）壁面處相互接觸的A12O3顆粒間的黏附力大于脫附力，在有鋼液流動(dòng)的情況下也不脫離。且在鋼液高溫條件下顆

3、粒間會(huì)迅速發(fā)生固相燒結(jié)，形成比較穩(wěn)定的A12O3集群。故A12O3夾雜物一旦傳遞到水口壁面相互接觸，便容易在壁面持續(xù)附著，造成水口堵塞。
　?。?）夾雜物沉積主要發(fā)生在鋼水沖擊處、回旋區(qū)域以及發(fā)生流動(dòng)分離的區(qū)域。在水口底部及出口，夾雜物顆粒更容易傳遞到水口壁面，水口底部及出口更易堵塞。且?jiàn)A雜物顆粒濃度越大，夾雜物顆粒越易沉積。
　?。?）鋼液與耐材反應(yīng)形成的堵塞初始層，雖遠(yuǎn)達(dá)不到堵塞厚度，但會(huì)增大壁面的粗糙度，并作為附著基底

4、，促進(jìn)鋼液中懸浮夾雜物顆粒的粘附堵塞。若水口底部及出口出現(xiàn)堵塞，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)夾雜物顆粒向水口壁面的傳遞和沉積，加劇堵塞。
　?。?）在其他條件保持不變的情況下，拉速增大會(huì)促進(jìn)夾雜物顆粒在水口壁面上的沉積。
　?。?）氬氣的吹入有利于提高水口內(nèi)的壓力，且氬氣流量越大，壓力越大；但僅塞棒吹氬時(shí)，氬氣流量小于10L/min時(shí)，中間包上水口與浸入式水口連接處壓力仍低于大氣壓值。
　?。?）小氬氣流量可降低沉積速率，當(dāng)氬氣流量增