薄板坯连铸结晶器水模试验研究

第·

卷第·

期

特殊钢

试验研究

薄板坯连铸结晶器水模试验研究包燕平

祝三胜

田乃媛

徐保美,

北京科技大学冶金学院炼钢

工艺研究所北京

摘

要

以兰州钢厂薄板坯连铸机为原型通过流场显示波高测量及冲击力测量研究了高拉速条件下,,、、。

、

浸入式水口类型插入深度出口角度及出口形状对结晶器内流场变化的影响及变化规律关键词薄板坯连铸结晶器浸入式水口

水模型

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,

薄板坯连铸的核心技术是结晶器,

。

在连铸过

水模型的建立结晶器内的钢水流动主要受惯性力重力及粘性力作用根据相似理论为保证模型与原型相。、

程中结晶器内钢液的流动特征不仅关系到结晶器传热和夹杂物的上浮而且还与铸坯表面及内,

,

部质量有着非常密切的关系尤其对薄板坯连铸,,、

。

,

似应确保两者的算本实验选用设备装配如图所示,

,

准数与。

准数相等

。

经计,

由于拉速高使得结晶器内钢水流动剧烈这给结晶器内液面稳定凝固坯壳均匀形成和连铸工艺

尺寸比例的实验模型实验

顺行带来了新的问题因此开展薄板坯连铸结晶器内钢水流动的研究就显得尤为重要,。

。

,

水模型实验是进行薄板坯连铸结晶器及水口优化的有效手段国外薄板坯连铸技术发达国家均采用此方法对各自结晶器进行了大量研究,、

循环水系统

,

一计算机数据

廿十十日

流量计

一

‘

二

,

但缺乏系统研究,

。

本文结合薄板坯高拉,

速高温无缺陷铸坯生产技术的攻关以兰州钢厂薄板坯连铸机为原型进行了薄板坯连铸机结晶器的水模型实验通过流场显示冲击力测量等方。、

法探讨高拉速条件下浸入式水、

,

,

口类型,

、

插入深

结排

日

门一一

一

度倾角变化对结晶器流场变化的影响找出变化规律为优化结晶器及水,

口

设计提高薄板坯质量图

、

储水槽

阀门

水泵

提供理论依据实验方法

。

实验设备装配图!! # %!

年第 2期表 1实验棋型参数及编号 a ble 1 T esting P aram eters a n d n u m b r T e名称编号参数结晶器宽/m m出口

断面/m m

水

口

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拉速/m

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13

L

Z

实验参数

波,、

、 1 1/ 0

大波

、 1 3/

大波的波高均值平均周期等、。

、

在实验过程中通过改变结晶器宽度长水的浸入深度水、

口、

数值同时该系统还可准确测量任一测点压力的大小包括最大值最小值及其相应的出现时间. 1 4

,

口

出口倾角水

、

口。

出。

口断面形状

,

拉速来研究结晶器内的流动情况式水口的结构示意图如图 2所示号如表 1。

结晶器及浸入实验参数及编

波场显示为真实反映结晶器内流场状况本次实验采,,

川 ! ln r erg ed no zzle (b ) . 1 3

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用着色法和流场照相进行流场显示以测量各工况条件下注流在结晶器内的冲击深度。

2. 2 1

实验结果及分析

,

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拉速变化对结晶器流场的影响实验结果如图 3所示从实验结果可知随拉。

,

分火硬丫口之广右卜

速增加结晶器内的液面波动变得更为激烈冲击点的最大冲击压力增加而冲击点的深度减少由流场显示可知结晶器内的流场分成 3个区域即,,,。

,

,

出口射流区及射流冲击到窄边后分成的上下两图 2结晶器 (a及浸入式水口 (b )结构示意图 ) . F ig 2 S trueture seh em atie of m ou l (a ) a nd su b d

、

个回流区随拉速的增加使注流的出口射流速度

。

,

增大导致了上下两个流股速度的增大而流股速

,

。

度的增大亦使液面的波动加剧和冲击力的增大,

。

同时特别要指出的是注流冲击深度减小的现象与波高及冲击力测量设备本次实验将中国水科院生产的 SG 2 o型水 0系统整体设备由微机打印机电测仪及各种。、、

有关文献报道的传统板坯连铸是不一样的困主要原因在于本次实验采用的水,,,

口

为侧开

口

形式

,

工试验数据采集系统引入到结晶器水模型实验中。

而拉速较大即出口速度大使注流到达结晶器窄边的时间减小这一影响的效果超过了由于拉速增大而对注流向下作用增大的影响使得冲击深,

传感器组成

采用该系统可准确地定量测量结晶,

器液面波动的大小

包括波的个数

、

大小及最大

度也减小

。

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3

( )平均波高 (b )冲击点深度拉速变化对结晶器流场的影响 e e t o e as ti n g s p ee o n ve ra g e w a ve a m p l tu d e; b u id flo w E ff f d fl i n m饥 d a A一 e D p t

图3

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特殊钢

:包燕平等薄板坯连铸结品器水模试验研究

结晶器冶金功能对其内部钢液流动的一般要求有: (1 ),

5结晶器内的最大液面波动大于 1。

m m时铸坯表,。

面缺陷明显增多由于兰钢现使用的结晶器和水良好的液流分布有一定的上回流容易“,,

,

口

,

拉速增大后液面波动明显过大所以有必要口结构来减少液面波动。

,

,

化渣防止搭桥( 2 )

”;

通过改进水,,. 2 2

,

以满足薄板

减少液面紊流使渣液均匀覆盖钢液减减少对凝固坯壳的冲刷以便形成厚度,。

坯连铸的质量要求

少卷渣;

(3 )

,

结晶器调宽后对结晶器内流动的影响由于兰钢薄板坯连铸现在宽度为 90 m m,

,

均匀的坯壳减少出现裂纹及拉漏的危险,,

经改进后要求能生产宽度为 1 05 0,

m m的铸坯

,

由于薄板坯连铸拉坯速度快对其表面质量要求高因此对薄板坯连铸结晶器内的钢液流动 .可的要求就严格由文献[ 6二知当一般板坯连铸。

为此进行了结晶器调宽后的流场变化的水模型实验。

实验结果如图 4所示

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