连铸中间包水口堵塞问题的研究现状
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连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析与对策武汉钢铁(集团)公司李英俞琴摘要:炼钢连铸二冷水水质问题引起喷嘴堵塞。
造成铸坯表面裂纹。
以昆钢三炼钢板坯连铸机二冷水喷嘴堵塞现状为例,从水处理工艺、水源、水质及运行管理等方面进行分析。
找出二冷水喷嘴堵塞的原因各影响因素。
提出相应整改据施。
关键词:昆钢连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析对策措施昆钢三炼钢厂板坯连铸机,因连铸喷淋水喷嘴堵塞速度快、面积大,严重影响铸机生产和板坯质量。
武钢工艺优化品种结构小组邀请了武钢能源动力公司供水厂相关专业技术人员,对昆钢三炼钢板坯连铸机二次冷却水系统进行调查,从水系统工艺、水源、水质及运行管理等方面进行分析,找出二冷水喷嘴堵塞的原因和影响因素,提出相应整改措施。
1 现场调查1.1 喷嘴堵塞现状昆钢三炼钢板坯连铸机扇型段分为8区12段,各种直径的喷嘴有665个。
生产过程中,喷嘴堵塞现象十分频繁,在铸机开浇很短时间内,喷嘴被堵个数达100多个,被迫更换喷嘴后不久,又会有大面积喷嘴出水呈线状直至喷嘴堵塞,造成的后果是板坯表面出现裂纹。
1.2 水处理运行现状从各种运行记录得知,目前板坯连铸二冷水处理各个工序处于正常运行状态,经化学除油器处理后的水质达到且优于设计标准要求。
水处理站各项制度比较健全,水质分析、水处理药剂、水处理运行等参数都有较全面记录。
1.3 板坯连铸机二次冷却水系统工艺流程三炼钢扩建时,因受场地等条件限制,板坯连铸机二次冷却水未形成独立的水处理系统,而是并入热轧的浊环水系统。
板坯连铸机设计供水量520 m3/h,板带轧机设计供水量2339 m3/h,系统容积估算约8000~10000 m3,补充水量设计为120 m3/h,系统实际补水量极少。
因有外来水进入本系统,水的循环率无准确数据。
板坯连铸二冷水是敞开式浊循环水。
供出的水与铸机铸坯直接接触,铸坯、铸机表面大量氧化铁皮、润滑油、水乙二醇随水回到水站进行处理。
用户回水进入旋流沉淀池,去除大颗粒氧化铁皮后,进入化学除油器,通过投加混凝剂、絮凝剂,可去除水中大部分细小的氧化铁皮和油。
《四流中间包水口堵塞下流体流动及示踪剂的传输过程》篇一四流中间包水口堵塞下流体流动及示踪剂传输过程分析一、引言钢铁工业中的连续铸钢过程中,中间包是不可或缺的重要设备之一。
它连接着钢包与结晶器,用于实现连续稳定的钢水供给。
四流中间包更是由于能同时处理多股钢流而受到广泛应用。
然而,在生产过程中,水口堵塞问题时常发生,这直接影响到中间包的流体流动及示踪剂的传输过程。
本文将重点探讨四流中间包水口堵塞下的流体流动特性及示踪剂传输过程,以期为实际生产提供理论支持。
二、四流中间包的流体流动特性四流中间包的流体流动特性主要受到钢水流入、水口设计、包体形状等因素的影响。
在正常情况下,四股钢流在中间包内均匀分布,保证了钢水的稳定供给。
但当某一水口发生堵塞时,将直接影响到钢水的流动状态。
首先,水口堵塞将导致对应流股的流量减少,钢水的流速也会相应变化,这会影响到中间包内钢水的分布情况。
堵塞越严重,影响越大,甚至可能造成局部钢水流速过快或过慢的情况。
其次,流体流动的稳定性也会受到影响。
正常状态下,四流中间包的流体流动应保持稳定。
但当水口堵塞时,流体的流动将变得不稳定,可能出现涡流、湍流等现象,这对钢水的质量有着极大的影响。
三、示踪剂的传输过程示踪剂在钢铁生产过程中被广泛应用于流体流动的监测和分析。
在四流中间包中,当水口发生堵塞时,示踪剂的传输过程也将受到影响。
首先,由于水口堵塞导致流体流动的不稳定性增加,示踪剂在中间包内的扩散和传输也将变得复杂。
在正常情况下,示踪剂应均匀分布在中间包内,但在水口堵塞的情况下,这种分布将变得不均匀。
其次,示踪剂的传输速度也将受到影响。
当水口堵塞时,对应流股的传输速度将降低,这将导致示踪剂的传输速度降低。
此外,由于流体流动的不稳定性增加,可能导致示踪剂在某些区域的积聚或快速流失。
四、实验与分析为了更好地了解四流中间包水口堵塞下的流体流动及示踪剂传输过程,我们进行了相关的实验和分析。
实验结果表明,当水口发生堵塞时,四流中间包的流体流动将变得不稳定,示踪剂的传输也将受到影响。
改善连铸水口堵塞的方法小结大家普遍认为这主要是由钢水中的固态显微夹杂(如Al203、Ti02、ZrO2、稀土氧化物、CaS或A12O3•MgO 等)粘附在水口内壁而引起的,此外钢水的化学成分和钙处理工艺,以及Ar气注流保护措施、钢水温度、水口设计、耐火材料等因素都与水口的堵塞有关。
对夹杂物的变性处理对于连铸过程中水口堵塞比较严重的铝镇静钢,通常会在钢水中加入Ca-Si丝(或Ca-Si粉)来对A12O3进行变性处理.这主要是因为通过钙处理能将A12O3夹杂转化为低熔点的铝酸钙物质(主要是C12A7)。
但钙处理时需对钙加入量进行一定的控制:(1)钙加入量不足,容易生成高熔点的铝酸钙,如CA6,CA2和CA.(2)钙加入量过多,则会在CA和MnO。
A12O3的基体上产生更加难于解决的高熔点物质CaS或(Ca,Mn)S。
Ca添加量不足,A12O3颗粒没有被CaO改性为液体氧化物时,如果有CA6生成,水口会被迅速堵塞,这是因为在Ca处理的同时,生成了熔融的Ti02。
CaO。
A12O3起到粘结剂的作用。
所以只有添加最佳量的Ca才能取得所希望的效果,实验证明,在中间包温度1550℃及w(A1)在0.02%的情况下,要想避免CaS的形成,w(S)不可以超过0。
025%。
减少脱氧产物的沉积曾有学者道森计算过,对于典型的浇铸过程,如果每1500个非金属夹杂中有1个沉积在水口上,水口就可能堵塞。
为了减少夹带的脱氧产物的沉积,连铸生产中多采用吹Ar来改善,原因如下:(1)在水口壁上形成氩气膜,可防止脱氧产物与水口壁接触;(2)氩气泡将脱氧产物从水口壁上吹洗掉;(3)氩气泡促使脱氧产物的上浮;(4)喷氩可增强紊流,可使沉积物被冲洗掉;(5)水口内的压力增大,因而可减少通过水口的空气吸入;(6)氩气可防止钢水与耐火材料之间的化学反应.但吹Ar也容易引发一定的问题,这在实际生产中已有所体现。
首先它会增大结晶器的液位波动,气泡被带进坯壳产生质量缺陷;其次由于高的回压或水口热冲击抵抗性减小而加剧水口渣线侵蚀甚至开裂。
《四流中间包水口堵塞下流体流动及示踪剂的传输过程》篇一四流中间包水口堵塞下流体流动及示踪剂传输过程研究一、引言在冶金、化工等工业生产过程中,中间包作为连续铸造工艺的关键设备,其水口堵塞问题一直是影响生产效率和产品质量的重要因素。
特别是在四流中间包中,流体流动的稳定性和示踪剂的传输过程对产品质量和生产安全具有重要意义。
本文将重点研究四流中间包水口堵塞下的流体流动特性及示踪剂的传输过程,以期为解决生产中的实际问题提供理论依据。
二、四流中间包的结构与工作原理四流中间包是一种在冶金、化工等工业中常用的设备,其主要功能是实现连续铸造。
该设备主要由包体、水口、保护罩等部分组成。
流体在包体内部经过特定路径的流动,最终通过水口排出,形成连续的铸造过程。
水口的设计和性能对流体流动的稳定性和产品质量具有重要影响。
三、水口堵塞对流体流动的影响水口堵塞是四流中间包中常见的现象,其产生原因可能与原料成分、操作条件、设备老化等因素有关。
当水口发生堵塞时,流体在中间包内的流动将受到影响,主要表现为流速降低、流线紊乱等。
这些变化将直接影响示踪剂的传输过程和产品质量。
四、流体流动特性分析在四流中间包中,流体流动的稳定性对示踪剂的传输和产品质量具有重要影响。
因此,本文将重点分析水口堵塞下的流体流动特性。
首先,通过数值模拟和实验研究相结合的方法,对四流中间包内的流体流动进行建模和分析。
利用计算流体动力学(CFD)技术,对不同工况下的流体流动进行模拟,分析流速、流向等参数的变化规律。
同时,结合实验数据对模拟结果进行验证和修正,确保模型的准确性和可靠性。
其次,针对水口堵塞情况下的流体流动特性进行分析。
通过对比不同堵塞程度下的流体流动情况,发现堵塞会导致流速降低、流线紊乱等现象。
同时,分析堵塞对流体湍流强度、涡旋产生等流场特性的影响,为优化流体流动提供依据。
五、示踪剂传输过程研究示踪剂在四流中间包中的传输过程对产品质量和生产安全具有重要意义。
《四流中间包水口堵塞下流体流动及示踪剂的传输过程》篇一四流中间包水口堵塞下流体流动及示踪剂传输过程分析一、引言在冶金工业中,四流中间包作为连续铸造过程的关键设备,其水口堵塞问题一直是影响生产效率和产品质量的重要因素。
流体流动的稳定性和示踪剂的传输过程对于中间包的运行至关重要。
本文将针对四流中间包水口堵塞情况下的流体流动及示踪剂传输过程进行详细分析,为优化生产流程和提高产品质量提供理论支持。
二、四流中间包结构及工作原理四流中间包是一种用于连续铸造的装置,主要由包体、水口、塞棒等部分组成。
其中,水口是流体进入结晶器的通道,其通畅性直接影响到流体的流动状态。
四流中间包的工作原理是通过控制塞棒的位置来调节流体的流量和流向,从而实现铸坯的质量控制。
三、水口堵塞对流体流动的影响当四流中间包的水口发生堵塞时,流体的流动状态将发生显著变化。
堵塞会导致流体流动速度降低,流线分布不均,局部区域可能出现涡流和湍流现象。
这些变化将直接影响流体的传输效率,进而影响铸坯的质量和生产成本。
四、流体流动特性分析在四流中间包中,流体流动的稳定性对于生产过程至关重要。
当水口堵塞时,需要通过流体动力学分析来研究流体的流动特性。
利用计算流体动力学(CFD)软件,可以模拟流体的流动过程,分析流线的分布、速度场、压力场等参数。
通过优化流体的流动路径和速度分布,可以减少涡流和湍流现象,提高流体的传输效率。
五、示踪剂传输过程分析示踪剂是一种用于研究流体传输过程的特殊物质。
在四流中间包中,通过在流体中添加示踪剂,可以观察流体的传输过程和分布情况。
当水口发生堵塞时,示踪剂的传输过程将受到影响。
通过分析示踪剂的浓度、传输速度和分布情况,可以评估流体传输的效率和均匀性。
此外,还可以利用示踪剂研究流体与包体壁的相互作用,以及流体在包体内的停留时间等参数。
六、优化措施及建议针对四流中间包水口堵塞下的流体流动及示踪剂传输过程,提出以下优化措施及建议:1. 加强设备维护:定期检查水口和塞棒的状态,及时发现并处理堵塞问题,确保流体流动的稳定性。
板坯连铸低碳铝镇静钢中间包水口堵塞分析及其预防措施摘要:对攀钢炼钢厂板坯铸机浇铸低碳铝镇静钢过程中出现的中间包水口堵塞进行分析,在实施一系列工艺控制和预防措施后连铸生产逐步顺行,技术经济指标显著改善。
关键词:板坯连铸低碳铝镇静钢水口堵塞1 前言低碳铝镇静钢由于具有冲压性能良好和可以冷态成型的特性,因此成为冷轧板材的必备原料。
攀钢炼钢厂从2003年5月开始试制低碳铝镇静钢板坯,钢种要求C≤O.08%。
Als为0.020~0.080%,低碳易造成钢水过氧化,而较高的Als又很容易导致连铸中间包结水口。
一年多来的试制生产表明,最大的难题是中包水口堵塞使铸机提前停浇。
为此,钢厂在板坯铸机上采取了一系列工艺控制和预防措施,使低碳铝镇静钢的浇注工艺逐步顺行,技术经济指标明显改善。
2 中包水口堵塞原因分析2.1 水口堵塞物来源通过对水口堵塞物的检测和分析。
确定中包钢流通道堵塞原因主要是由于高熔点的化合物A1203(熔点2050℃)、CaS(熔点2450℃)或A1203·MgO等粘附在水口内壁上造成。
对堵塞沉积物作化学分析,成份见表1。
表1 堵塞沉积物化学成分由表1可见,堵塞沉积物的主要成分是A1203,它的来源主要有3个方面:(1)低碳铝镇静钢,在冶炼过程中采用两步脱氧法脱氧,用铝锰铁和铝铁作为脱氧合金,其中的铝将由脱氧反应(1)、(2)形成A1203。
2[Al]+3[0]=( A1203) (1)(Fe203)+2[A1]=( A1203)+2[Fe] (2)(2)大包及中间包水口为A1203-C质水口,在高温下,水口中的Si02被C还原为SiO及CO。
当SiO和CO 接触到钢液时,增加了水口内壁氧的活度,使钢液中的溶解铝被氧化,反应式为(3)、(4)、(5),总反应为(6):(Si02)+(C)={SiO}+{CO} (3)3SiO+2[A1]=( A1203)+3[Si] (4)3C0+2[A1]=(A1203)+3[C] (5)总反应为:3(Si02)+3(C)+4[A1]=2(A1203)+3[Si]+[C] (6)(3)水口密封性不够,钢液二次氧化发生(7)式反应,产生A1203:302+4[A1]=2(A1203) (7)2.2 中包水口结构及堵塞过程板坯连铸机中包水口从上到下由三部分组成:与塞棒配合可实现控流和防堵的透气上水口:由三块滑板组成的可实现自动控流的VSVC71SE滑板机构;可快换的浸入式下水口。
减少中间包水口堵塞的生产实践随着经济的发展和人们对生活质量的要求不断提高,中间包水口的重要性越来越受到重视。
中间包水口是冶金工业中的关键设备之一,其作用是将钢水从转炉或电炉中倒入中间包中,再从中间包中倒入连铸机进行浇铸。
但是,中间包水口堵塞是一个常见的问题,不仅会影响生产效率,还会造成严重的安全事故。
因此,如何减少中间包水口堵塞是一个值得探讨的问题。
一、原因分析中间包水口堵塞的原因有很多,主要包括以下几个方面:1. 钢水中含有较多的氧化物和杂质,这些物质会在水口处沉淀,导致水口堵塞。
2. 水口内壁存在腐蚀、磨损等情况,会使水口口径变小,从而引起水口堵塞。
3. 水口内部存在结垢、结晶等物质,也会导致水口堵塞。
4. 操作不当,如倒钢水时过于急促,或者未及时清理水口等,也会引起水口堵塞。
二、解决方案为了减少中间包水口堵塞,我们采取了以下措施:1. 加强钢水的净化,降低氧化物和杂质的含量。
2. 定期对水口进行检查和维护,及时清理水口内部的杂质和结晶。
3. 对水口进行防腐蚀处理,延长水口的使用寿命。
4. 加强操作人员的培训,提高操作技能,避免操作不当引起水口堵塞。
三、实践效果通过以上措施的实施,我们取得了一定的效果。
中间包水口堵塞的情况得到了一定的缓解,生产效率得到了提高,安全事故的发生率也有所降低。
具体来说,我们采取了以下措施:1. 对钢水进行净化处理,降低氧化物和杂质的含量,使钢水的质量得到了保证。
2. 对水口进行定期检查和维护,及时清理水口内部的杂质和结晶,保证水口的畅通。
3. 对水口进行防腐蚀处理,延长水口的使用寿命,降低了维修成本。
4. 加强操作人员的培训,提高操作技能,避免操作不当引起水口堵塞,保证生产安全。
总之,减少中间包水口堵塞是一个重要的生产实践问题,需要我们加强管理,采取有效措施,切实降低水口堵塞的发生率,提高生产效率和安全性。
含Ti超低碳钢水口堵塞行为的研究简龙张越臧绍双孙艳霞赵志刚康永弟(鞍钢股份有限公司炼钢总厂,鞍山 114021)摘 要 针对鞍钢2150ASP中薄板坯铸机在浇注冷轧含Ti超低碳钢的生产实践,研究了超低碳铝镇静钢中Ti含量对水口堵塞的影响机理,对提高产品的内部质量和钢水的可浇性具有指导意义。
关键词 超低碳钢Ti含量水口堵塞Nozzle Clogging Behaviour Investigation ofTi-bearing Ultra Low Carbon SteelJian Long Zhang Yue Zang Shaoshuang Sun YanxiaZhao Zhigang Kang Yongdi(The Steelmaking Plant of Ansteel, Anshan, 114021)Abstract The paper is from the production practice of cold rolled Ti-bearing ultra low carbon steel at 2150ASP in Ansteel.It explain the mechanism that the nozzle clogging be affected by the content of Ti in Al-killed ultra low carbon steel. And it is propitious to improve the inner quality of slab and casting capability.Key words ultra low carbon steel, Ti inclusions, nozzle clogging1 前言鞍钢炼钢总厂四工区2150ASP生产线采用中薄板板坯铸机在浇铸含Ti超低碳铝镇静钢时发现连铸水口堵塞现象与钢水中的Ti含量有关,随钢中Ti含量的增加,超低碳铝镇静钢钢水可浇性变差,水口堵塞严重。
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造成铸坯表面裂纹。
以昆钢三炼钢板坯连铸机二冷水喷嘴堵塞现状为例,从水处理工艺、水源、水质及运行管理等方面进行分析。
找出二冷水喷嘴堵塞的原因各影响因素。
提出相应整改据施。
关键词:昆钢连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析对策措施昆钢三炼钢厂板坯连铸机,因连铸喷淋水喷嘴堵塞速度快、面积大,严重影响铸机生产和板坯质量。
武钢工艺优化品种结构小组邀请了武钢能源动力公司供水厂相关专业技术人员,对昆钢三炼钢板坯连铸机二次冷却水系统进行调查,从水系统工艺、水源、水质及运行管理等方面进行分析,找出二冷水喷嘴堵塞的原因和影响因素,提出相应整改措施。
1 现场调查1.1 喷嘴堵塞现状昆钢三炼钢板坯连铸机扇型段分为8区12段,各种直径的喷嘴有665个。
生产过程中,喷嘴堵塞现象十分频繁,在铸机开浇很短时间内,喷嘴被堵个数达100多个,被迫更换喷嘴后不久,又会有大面积喷嘴出水呈线状直至喷嘴堵塞,造成的后果是板坯表面出现裂纹。
1.2 水处理运行现状从各种运行记录得知,目前板坯连铸二冷水处理各个工序处于正常运行状态,经化学除油器处理后的水质达到且优于设计标准要求。
水处理站各项制度比较健全,水质分析、水处理药剂、水处理运行等参数都有较全面记录。
1.3 板坯连铸机二次冷却水系统工艺流程三炼钢扩建时,因受场地等条件限制,板坯连铸机二次冷却水未形成独立的水处理系统,而是并入热轧的浊环水系统。
板坯连铸机设计供水量520 m3/h,板带轧机设计供水量2339 m3/h,系统容积估算约8000~10000 m3,补充水量设计为120 m3/h,系统实际补水量极少。
因有外来水进入本系统,水的循环率无准确数据。
板坯连铸二冷水是敞开式浊循环水。
供出的水与铸机铸坯直接接触,铸坯、铸机表面大量氧化铁皮、润滑油、水乙二醇随水回到水站进行处理。
作者简介:赵李平(1981-),男(汉族),湖南常德人,上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,助理工程师。
连铸中间包水口堵塞问题的研究现状赵李平,王 勇,王鸿盛(上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,江苏南京210039)摘 要:分析了目前对连铸中间包水口堵塞机理和防止措施的研究现状,并对国内外改善水口堵塞的措施作了重点介绍,指出中间包水口堵塞仍是连铸生产铝镇静钢时需要解决的问题。
关键词:中间包;水口;堵塞;夹杂研究中图分类号:TF 777 文献标识码:B 文章编号:100221043(2007)022*******Current research status of tundish nozzle cloggingZHAO Li 2ping ,WAN G Y ong ,WAN G Hong 2sheng(Steel Plant of Shanghai Meishan Iron &Steel Co.,L TD.,Nanjing 210039,China )Abstract :The present paper analyzes t he current research stat us in regard to t he mecha 2nism of nozzle clogging and improvement measures to solve t he problem during CC (con 2tinuous casting ),and particularly int roduces t he improvement measures adopted at home and abroad for elimination of t he t rouble ,and point s out t hat t he nozzle clogging is still a question t hat needs to be solved during co ntinuously casting t he Al 2killed steel.K ey w ords :t undish ;nozzle ;clogging ;inclusions research 中间包水口堵塞是连铸生产铝镇静钢时的一个普遍问题。
连铸浸入式水口堵塞原因分析及控制措施连铸浸入式水口是连接中间包和结晶器的关键耐材,钢水通过浸入式水口进入结晶器,通过实时调节浸入式水口上部与塞棒的相对位置,改变两者之间的缝隙,控制着浸入式水口截面过钢量和连铸机生产效率,决定着结晶器液面状态,从而影响到连铸坯质量。
在传输过程中,钢水与浸入式水口内壁不可避免地接触,钢水含有的夹杂物在水口内壁粘附、聚集,随着时间延长,在水口内壁形成结瘤物。
这些结瘤物一方面易被钢水冲刷进入结晶器,以较大尺寸的夹杂物留存在连铸坯内;另一方面由于结瘤物形状不规则,造成塞棒控制失稳和结晶器液面大幅波动,严重时引起水口堵塞,甚至导致连铸停浇的生产事故。
目前水口材质多以熔融石英或铝-碳为基本材料,浇注过程中,水口内壁经常有结瘤物或堵塞物,在连铸机上的表现为塞棒的上涨、铸速或结晶器液面的下降。
理想情况下,结瘤物在水口内壁上较为均匀地分布,但可能在某些部位比较严重。
例如在水口下部钢水流出孔处更为明显,而且堵塞位置不同对钢水的流场也有不同的影响。
目前结瘤和堵塞现象难以预测,只有少量文献采用数据统计、神经网络和电磁制动控制的方法大致判断趋势。
水口内壁结瘤物与水口堵塞物普遍存在着分层现象,从诸多文献中看出,结瘤物或堵塞物从水口外层向水口中心分层,依次为水口材质侵蚀层、夹杂物烧结层、含钢夹杂物层。
各层的厚度、结瘤物的成分因钢种的不同而略有差别。
在浇注含有Al、Ti、稀土元素等活泼元素的钢水后,侵蚀层内存在该类元素的氧化物、硫化物、尖晶石夹杂物。
对于硫含量较高的钢水来说,Al、Ti、稀土元素等含量较低时,侵蚀层厚度更不明显,其内可见熔点较高的CaS等夹杂物;夹杂物烧结层较为致密,化学成分与钢中夹杂物成分相同;含钢夹杂物层致密度低,除含有较多的凝钢颗粒、铁的氧化物颗粒外,与前两层相比,含有更多的低熔点硫化物等夹杂物。
结瘤物或堵塞物的结构会受到钢水流向的直接影响,当钢水在浸入式水口内部发生偏流时,结瘤物的分布也会不对称,张立峰等就详细报道了偏流引起的不对称水口结瘤。
连铸水口的堵塞机理水口堵塞严重地影响连铸的生产率和质量。
本文对连铸水口堵塞的原因、影响及解决办法进行评论。
讨论了钢流通过水口时产生的热损失的一维稳态分析的结果。
1前言连铸水口的堵塞是物质聚集在中间包与结晶器之间的钢流通道中(见图1)堵塞会造成以下后果:1)降低生产率。
为了补偿堵塞,必须将中包液面提高。
如果堵塞很严重,提高中包液面将不再能够进行补偿,那么就必须减小浇铸速度或者更换水口。
这些情况会减少浇铸产量,因而会降低生产率。
2)增加成本。
浇铸拉速很小时,只能通过更换中间包时来达到生产要求。
这就限制了中间包的有效寿命。
而且堵塞还减少连浇炉数。
所以水口堵塞会造成附加的中间包修复费用以及水口更换的费用。
3)降低质量。
非金属颗粒会从堵塞聚集处分离开而使产品出现不合格的纯度缺陷。
而且流股通道缩小还在结晶器中产生不希望的流场而造成质量问题(如结晶器保护剂吸入、坯壳变薄等)。
而且,由于中间包水口堵塞而更换中间包时出现的结晶器液面波动现象还会引起质量降低。
2堵塞通常有四种类型的堵塞,每一种的起因都不相同。
实际中,一个水口内的堵塞会由于两种或更多种类型的原因所致。
本文按脱氧产物、凝固的钢、复合氧化物和反应产物四种类型的堵塞将形成堵塞的原因区别开。
2. 1堵塞的原因对于由凝固的钢或反应产物形成的那些堵塞,传送及附着机理都很直观,因为堵塞现象发生在水口壁处。
但对于由脱氧产物构成的堵塞,其传送及附着过程就很复杂。
2. 2避免堵塞的办法2. 2. 1提高钢洁净度减少堵塞最明显的措施是降低脱氧产物的聚集及减少二次氧化产物的形成。
对于为达到提高钢洁净度所采取的措施已进行了评论。
重要的洁净炼钢方面包括:1)钢包精炼法真空脱气处理得到的洁净度比底吹氮的效果好;2)防止二次氧化。
钢包到中间包的浸入式浇注、中间包表面保护、密闭的耐火材料接缝等会减少钢水与氧气的接触,因而可改进洁净度;3)去除脱氧产物最佳的中间包流场钢液中去除脱氧产物;4)防止保护渣夹带钢包到中间包的浸入式浇注及避免钢包中的渣带入可减少钢液中外来夹杂的量。
连铸二冷水喷嘴堵塞原因及分析1、现状分析1)草铺新区喷嘴堵塞现状调查,查看喷嘴堵塞物是否为黑色油泥细小颗粒,灰色坚固附着物是否是氧化亚铁等等;2)水处理运营状况,查记录、水质分析、水处理药剂投加的科学方法以及各类参数;3)新区二冷水工艺流程,净浊环水系统的具体参数、补水量、供水量,连铸机是否是独立水循环系统;4)对比水质分析情况与水质标准要求,即水源至水处理2、堵塞原因分析根据喷嘴堵塞物的组分及设备使用情况,可以将连铸二冷喷嘴堵塞的原因归纳总结如下:2.2.1 氧化铁皮等悬浮颗粒的集聚目前某些钢厂的水处理工艺除油降浊采用絮凝沉淀方式,缺少过滤环节,水中细小的悬浮颗粒在后面行程中会进一步集聚,特别是停机时会沉积在管道和水池中,一旦开机送水,这些沉积物被冲击送出,进入喷嘴处被拦截,从而造成二冷水喷嘴堵塞。
2.2.2 乳化油和水乙二醇水中的乳化油和水乙二醇的大量存在为油泥形成创造条件。
水乙二醇为有机物,于水中可全溶,物理方式很难与水分离,其颗粒度小,表面积大,很容易吸附细小的氧化铁皮粉末及悬浮物,并将其粘结在一起变成大颗粒,从而堵塞喷嘴。
2.2.3 生物粘液及菌藻的影响二次喷淋水系统,由于属接触冷却,系统水温相对偏高,一年四季的水温均在菌藻类最佳的繁殖温度,另由于该系统悬浮物,油含量相对较高,更为菌藻提供了繁殖的载体及所需的养份,随着时间的延长,生产大量的粘泥及藻类堵塞喷嘴,同时也加速管道及设备的腐蚀。
2.2.4 设备及管道腐蚀产物堵塞喷嘴在生产过程中,保护渣中的氟化钙等在高温条件下与水反应生成氢氟酸。
氢氟酸溶于水的同时又极易挥发,挥发性的HF在潮湿的环境中形成酸雾,造成金属外部腐蚀,腐蚀产物多为氧化铁为主的混合锈蚀物。
此外,系统水质以及大量盐类及阴离子的残留也会造成设备的腐蚀。
2.2.5 泥沙的吸入由于水量平衡问题,吸水井水位波动很大,当水位低时,有可能将沉积的泥砂带起,一起进入吸水3防堵对策及措施针对上述造成喷嘴堵塞的诸多原因,可根据自身生产情况及工艺设备特点,采取如下相应的措施,对症下药,解决二冷喷嘴堵塞问题。
中间包堵流操作的研究作者:王建忠来源:《科技创新导报》2017年第18期摘要:一钢轧厂1#连铸机采用十二流中间包。
在实际生产中,有时会因为钢水不足和其他原因而堵流。
该文主要对该中间包的堵流操作行为进行了研究并提出了堵住1#水口以保证中包中钢水总体死区比例相对较小,各流平均停留时间的标准差较小的建议。
关键词:十二流中间包钢水塔流操作中图分类号:TF777 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)06(c)-0103-02连铸过程中为了保证多流中间包各流的拉速控制在一个较为恒定的水平,有时会因为钢水供应不足和设备故障等原因,必须堵住或关闭个别中间包出钢流。
该文主要研究多流中间包堵流操作对中间包流场和温度场的影响,同时优化该操作以改善中间包的冶金功能。
1 中间包流场的研究1#连铸机中间包为十二流T-型中间包,该中间包是由两个独立且对称放置的相同的半包组成。
所以针对一半进行流场研究就能满足要求。
通过刺激-响应的方法来测定其流场特点。
首先待钢包和中间包内的流动达到稳定状态后,通过加入75 mL的饱和KCl溶液作为示踪剂,记录浓度随时间的变化,通过RTD曲线(停留时间分布曲线)可以算出中间包的各流的平均停留时间、滞止时间、峰值时间以及中间包的死区、活塞区、全混区的比例。
从表1可以看出,1#水口的滞止时间为15 s,峰值时间为19 s,2#水口的滞止时间为31 s,峰值时间为62 s。
而6#水口的滞止时间为218 s,峰值时间为302 s。
两者相差187 s。
滞止时间和峰值时间的标准差分别为70、92,说明各水口的差异明显。
从平均停留时间上看,近流的平均停留时间比较小,其中1#、2#水口的平均停留时间都小于400 s,这不利于夹杂物的上浮,远流水口的平均停留时间很长,其中4#、5#水口的平均停留时间都大于600 s,6#水口的平均停留时间为898 s,虽然能保证夹杂物上浮,但钢液的温度下降明显。
连铸中间包水口堵塞机理及防止措施佟志芳;王飞鹏;乔家龙;罗丽华【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2016(007)005【摘要】介绍了连铸中间包水口堵塞的主要类型,总结分析国内外关于Al2O3黏附堵塞的机理及其防止措施的研究现状,并讨论防止水口堵塞措施的研究方向。
针对水口堵塞问题,国内外开展了多方面防止水口堵塞措施的研究,取得了一定的效果,但水口堵塞问题仍未得到彻底解决。
前人的研究结果表明,改进水口材质是可能从根本上解决水口堵塞的方法。
目前,单一材质已不能满足连铸发展的要求,多样化、复合化是水口材质的发展趋势,其中碱性的尖晶石材料和低浸润材料将是重要的方向。
夹杂物向水口内壁传递是水口堵塞的控制性环节,由于钢液高温不可见,目前多采用数值模拟方法进行研究。
基于EDEM-FLUENT耦合的模拟方式可以更客观地描述夹杂物颗粒传递过程和考虑颗粒间的相互作用,将是数值模拟研究高熔点质点黏附机理的一个重要方向。
【总页数】8页(P13-20)【作者】佟志芳;王飞鹏;乔家龙;罗丽华【作者单位】江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】TF777【相关文献】1.连铸中间包上水口及浸入式水口结瘤物分析 [J], 王睿之;杨健;职建军;祝凯2.中间包水口堵塞机理及其防止措施 [J], 吕文全;张震3.连铸中间包水口堵塞机理及防止措施 [J], 佟志芳;王飞鹏;乔家龙;罗丽华;4.中间包水口堵塞机理及其防止措施 [J], 张震;吕文全5.浸入式水口堵塞机理及防堵措施 [J], 郝娴;顾强;陈子豪;刘国齐;李红霞因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
作者简介:赵李平(1981-),男(汉族),湖南常德人,上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,助理工程师。
连铸中间包水口堵塞问题的研究现状赵李平,王 勇,王鸿盛(上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,江苏南京210039)摘 要:分析了目前对连铸中间包水口堵塞机理和防止措施的研究现状,并对国内外改善水口堵塞的措施作了重点介绍,指出中间包水口堵塞仍是连铸生产铝镇静钢时需要解决的问题。
关键词:中间包;水口;堵塞;夹杂研究中图分类号:TF 777 文献标识码:B 文章编号:100221043(2007)022*******Current research status of tundish nozzle cloggingZH AO Li 2ping,WANG Yong,WANG H ong 2sheng(Steel Plant of Shanghai Meishan Iron &Steel Co.,LTD.,Nanjing 210039,China)Abstract:The present paper analyzes the current r esearch status in regard to the mecha 2nism of nozzle clogging and improvement measures to solve the problem during CC (con 2tinuous casting ),and particularly introduces the impr ovement measures adopted at home and abroad for elimination of the trouble,and points out that the nozzle clogging is still a question that needs to be solved during continuously casting the Al 2killed steel.Key w or ds:tundish;nozzle;clogging;inclusions resear ch 中间包水口堵塞是连铸生产铝镇静钢时的一个普遍问题。
它的危害是显而易见的。
首先它有可能导致提前终浇减少铸机生产率,其次频繁更换水口会增加企业的生产成本,最严重的是水口内粘附的堵塞物会引起偏流、结晶器液位波动等现象,使铸坯产生表面质量缺陷;而冲刷剥落下来的堵塞物会被卷入到钢水内或上浮到保护渣中,改变保护渣的成分使其性能恶化,由此造成铸坯质量缺陷。
近几十年来,广大科研学者和一线工程师对水口堵塞的机理及成因进行了卓有成效的研究,大家普遍认为这主要是由钢水中的固态显微夹杂(如Al 2O 3、T iO 2、Zr O 2、稀土氧化物、CaS 或Al 2O 3#MgO 等)粘附在水口内壁而引起的,此外钢水的化学成分和钙处理工艺,以及Ar 气注流保护措施、钢水温度、水口设计、耐火材料等因素都与水口的堵塞有关[1]。
1 对水口堵塞机理的共识1.1 水口堵塞的概貌通过初步观察堵塞形态可以看出,水口堵塞物明显分为3层(图1)。
有学者[2]对水口堵塞物取样作SEM(扫描电子显微镜)和能谱分析发现,紧靠水口耐材表面有一层不连续的金属层,其次是稠密堆积的Al 2O 3沉积物,最外层水口沉积物的主要部分是由呈现出块状与片状、大小2~3L m 的群积、松散的Al 2O 3颗粒构成,并伴有钢珠。
图1 连铸水口堵塞物的三层结构1.2 Al 2O 3沉积物的形成常用的A l 2C 质水口在浇铸过程中其化学成#59#2007年 4月第23卷第2期炼 钢Steelmaking Apr.2007Vol.23 No.2分和分布比较使用前发生了许多显著的变化,分布很不均匀;而且耐材靠近工作面有许多小孔,这主要是由于耐材中的SiO 2及碱(如Na 2O 、K 2O)等杂质在浇铸温度下进行碳热还原反应,释放出CO 及SiO 气体。
钢水中溶解的铝被这些气体二次氧化,致使Al 2O 3沉淀在耐材2熔体界面。
由于SiO 及CO 气体向沉淀物2熔体界扩散,氧化铝沉淀物就增长,产生出典型的枝状形态。
化学反应式如下[3]:(1)由于耐火材料不纯,高温下耐材内发生如下反应:SiO 2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g)(1)Na 2O(s)+C(s)=2Na(g)+CO(g)(2)K 2O(s)+C(s)=2K(g)+CO(g)(3)(2)在耐材2钢水界面的反应:3SiO(g)+2[Al]=(Al 2O 3)(s)+3[Si](4)3CO(g)+2[Al]=(A l 2O 3)(s)+3[C](5)(3)总反应是:3SiO 2(s)+3C(s)+4[Al]=2(Al 2O 3)(s)+3[Si]+3[C](6)从上面的反应式可以看出有Al 2O 3生成。
生成的Al 2O 3产物和水口的工作表面紧密接触,且生成的Al 2O 3倾向于沉积在水口耐火材料上面以减小表面能,从而在耐材表面就形成了一层致密的纯Al 2O 3沉淀层,这一层即是水口堵塞形成的开始层。
此外,耐火材料内的反应产生的气泡使水口壁变得粗糙,这使得生成的Al 2O 3更容易沉积在水口工作面上。
1.3 夹杂物向水口壁的传递水口内的Al 2O 3夹杂要想堆积起来形成稠密的Al 2O 3沉积物。
必须先进行传递迁移。
堵塞首先出现在钢液进行分流的部位(图2)。
图2 水口内Al 2O 3夹杂形成敏感区分流区的钢液是紊流,其特点是钢液频繁倒流,于是紊乱的涡流可将夹杂直接携带至水口壁。
水口出口和入口较其他地方堵塞严重证实了这点。
而且钢水流动的冲刷力对夹杂的形成不起作用,原因是夹杂受水口入口附近和出口周围的低速分流区的保护。
所以,水口的设计对夹杂物的传递起重要作用,水口内钢流方向的急剧变化对Al 2O 3夹杂物会产生一种向心力,促使Al 2O 3与水口内壁耐材发生碰撞直至Al 2O 3附着在水口内壁上。
1.4 夹杂物在水口壁的粘附Al 2O 3夹杂倾向于沉积在水口耐材的上面以减小表面能,从而形成群聚。
所以Al 2O 3夹杂物一旦传递到已形成的反应层上,就很容易粘附在一起。
然后再传递来的Al 2O 3颗粒与已有的Al 2O 3发生粘结,两个Al 2O 3夹杂很快便会互相烧结、聚合、并从钢液中分离出来,其动力学依据是:$G R =F 1#RFe +F 2(R Inc 2R Fe 2Inc )式中,R Fe 为钢水表面能;R Inc 为夹杂物的表面能;R Fe 2Inc 为钢与夹杂物界面的自由能。
只有当$G R 是负值时,相撞的质点才能相互吸附。
含Al 2O 3的钢水中,由于R Fe 2I n c 值很大,所以Al 2O 3质点较容易发生粘附、烧结。
碰撞理论同样适用于Al 2O 3质点与耐火材料的相撞[4]。
2 国内外对改善水口堵塞的研究2.1 对夹杂物的变性处理对于连铸过程中水口堵塞比较严重的铝镇静钢,通常会在钢水中加入Ca 2Si 丝(或Ca 2Si 粉)来对Al 2O 3进行变性处理。
这主要是因为通过钙处理能将Al 2O 3夹杂转化为低熔点的铝酸钙物质(主要是12CaO #7Al 2O 3)。
但钙处理时需对钙加入量进行一定的控制:(1)钙加入量不足,容易生成高熔点的铝酸钙,如CaO #6Al 2O 3,CaO #2Al 2O 3和CaO #A l 2O 3。
(2)钙加入量过多,则会在CaO #Al 2O 3和MnO #A l 2O 3的基体上产生更加难于解决的高熔点物质CaS 或(Ca,Mn)S 。
笹井胜浩等人也指出[5],Ca 添加量不足,Al 2O 3颗粒没有被CaO 改性为液体氧化物时,如果有CaO #6Al 2O 3生成,水口会被迅速堵塞,这是因为在Ca 处理的同时,生成了熔融的TiO 2#CaO #Al 2O 3起到粘结剂的作用。
所以只有添加最佳量的Ca 才能取得所希望的效果,实验证明,在中间包温度1550e 及w (Al)在0.02%的情况下,要想避免CaS 的形#60# 炼 钢第23卷成,w(S)不可以超过0.025%[6]。
2.2减少脱氧产物的沉积曾有学者道森计算过,对于典型的浇铸过程,如果每1500个非金属夹杂中有1个沉积在水口上,水口就可能堵塞。
为了减少夹带的脱氧产物的沉积,连铸生产中多采用吹Ar来改善,原因如下[7]:(1)在水口壁上形成氩气膜,可防止脱氧产物与水口壁接触;(2)氩气泡将脱氧产物从水口壁上吹洗掉;(3)氩气泡促使脱氧产物的上浮;(4)喷氩可增强紊流,可使沉积物被冲洗掉;(5)水口内的压力增大,因而可减少通过水口的空气吸入;(6)氩气可防止钢水与耐火材料之间的化学反应。
但吹Ar也容易引发一定的问题,这在实际生产中已有所体现。
首先它会增大结晶器的液位波动,气泡被带进坯壳产生质量缺陷;其次由于高的回压或水口热冲击抵抗性减小而加剧水口渣线侵蚀甚至开裂。
2.3提高钢水纯净度在钢水流经水口之前,对钢水中的固态夹杂数量进行控制,提高钢水纯净度,可有效减少水口堵塞。
控制流过水口钢水中的固体夹杂物总量,其主要方法有[8]:(1)对钢水进行真空或吹氩等处理,以去除溶解气体和减少夹杂物。
(2)优化中间包内钢水的流动,使用流动调节装置或流动改良剂以延长钢水在中间包的停留时间,使夹杂物充分上浮;用过滤和电磁搅拌技术去除钢中脱氧产物。
(3)铝镇静钢还原性强,易被空气中的氧二次氧化,促使夹杂物的形成;如果溶解铝含量高,则二次氧化更严重。
控制钢水的二次氧化可有效减少水口堵塞现象发生。
对钢水实行保护性浇铸,从钢包到中间包和从中间包到结晶器采用浸入式水口,屏蔽中间包表面,密封耐火材料接头,减少钢水暴露在空气中,避免钢水二次氧化。
新日铁技术开发部的科技人员对中间包内铝镇静钢水发生二次氧化时氧化铝在中间包水口的附着状况进行了调查[9],研究发现钢水发生二次氧化时,以熔融FeO作为粘结剂,钢水中的A l2O3颗粒便附着在水口界面,即使在水口内钢水流动的情况下也保持不会脱离的附着状态。
2.4改善水口材质水口堵塞与耐材中的SiO2、N a2O、K2O、Fe2O3等夹杂密切相关,杂质含量越高,水口堵塞倾向越大。
研究发现水口材质不含碳可有效防止水口堵塞,例如日本黑崎播磨公司开发生产的SA05B无碳水口材料,在工作面很容易形成一层玻璃相层,玻璃层比较光滑,可防止氧化铝的结瘤[10]。
但水口中不含碳或碳太低会导致水口热震性差,目前仍无大规模推广。
通过水口主体采用致密纯净的氧化铝2石墨耐材并在水口内壁采用一种透气性极低的无碳惰性涂料(如在A l2C质水口内表面涂一层细粒氧化锆2石墨、喷涂纯Al2O3)等方法也可以取得一定的效果。