连铸机组中间包强度分析
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连铸方坯中间包寿命提升措施及应用
连铸方坯中间包寿命提升措施及应用发布时间：2021-11-24T00:33:15.248Z 来源：《防护工程》2021年24期作者：刘晓彬[导读] 所谓连铸，具体指的就是连续铸钢，在炼钢工业中占据关键性地位。
而炼钢厂连铸生产中，铸坯质量会对其生产与发展带来直接影响，因而需强调连铸的作用。
其中，连铸方坯中间包的结构在增强连铸工艺稳定性、铸坯质量提升方面的作用十分关键，因而中间包实际使用寿命对其作用发挥的影响也不容小觑。
研究中，重点分析连铸方坯中间包使用期间因多种因素影响所致中间包使用寿命过短的问题，并以南京钢铁股份有限公司炼钢厂为例试用改进方案，使中间包使用寿命得以提升，以充分发挥其功能与价值。
刘晓彬南京钢铁股份有限公司江苏南京 210000摘要：所谓连铸，具体指的就是连续铸钢，在炼钢工业中占据关键性地位。
而炼钢厂连铸生产中，铸坯质量会对其生产与发展带来直接影响，因而需强调连铸的作用。
其中，连铸方坯中间包的结构在增强连铸工艺稳定性、铸坯质量提升方面的作用十分关键，因而中间包实际使用寿命对其作用发挥的影响也不容小觑。
研究中，重点分析连铸方坯中间包使用期间因多种因素影响所致中间包使用寿命过短的问题，并以南京钢铁股份有限公司炼钢厂为例试用改进方案，使中间包使用寿命得以提升，以充分发挥其功能与价值。
关键词：连铸方坯中间包；寿命；提升措施；应用中间包可储存钢水，保证钢流的稳定性并实现钢水分流，使钢水温度更均匀，并使其中所夹杂非金属物被去除。
近年来，基于炼钢连铸新技术发展，优化钢水收得率并缩减连铸炼钢成本，有效延长中间包使用寿命十分关键。
连铸中间包浇钢期间，导致中间包无法满足预期使用寿命的原因主要体现在冲击区及对面部位、配套快换上水口对不耐钢水的侵蚀与冲刷承受力度不足，最终使其提前下线。
这样一来，必然会对炼钢进度产生影响，同样不利于钢坯浇铸质量的提升，吨钢耐材消耗量也会显著增加，企业成本与劳动力需求随之增多，对节能降耗的影响较大。
连铸工艺之中间包
• 返回。
中间包水口
中间包滑动水口： 中间包采用滑动水口，虽然 有安全可靠，利用实现自动 控制的优点 • 中间包浸入式水口
• 1.中间包滑动水口的认识： • 中间包浸入式水口就是把中间包水口
加长，插入到结晶器钢液面以下一定 的深度，把浇注流密度封起来。 • 2.中间包浸入式水的作用： • 中间包浸入式水口隔绝了注流与空气 的接触，防止注流冲击到钢液面引起 飞飞溅，杜绝二次氧化。
氩，防止水口堵塞 • 3.可以多次使用，减少耐火材
料消耗。
• 返回。
中间包的烘烤
• 中间包的作用： • 对中间包进行烘烤，可
提高中间包内的耐火衬 温度；去除其中的水分， 可减少中间包内钢水的 温降和热损耗。 • 中间包的烘烤介质： • 燃料介质：燃油类和燃 气类。 • 助燃介质：压缩空气、 鼓风气和氧气等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.中间包的作用
• 稳定钢流，减少钢流对结晶 器中初生坯壳的冲刷。
• 储存钢水，并保证钢水温度 均匀。
• 使非金属夹杂物和钢液分离， 上浮。
• 在多流连铸机上，中间包把 钢水分配给各个结晶器，起 到分流作用。
• 在更换钢包时能起间接作用， 从而保证多炉连铸的正常进 行。
2.中间的重要参数及构造
• 重要参数
• 中间包的长：
至中间包上口之间应留 100~200mm的距离。
• 中间包长度主要取决于中间包的水 口位置距离，单流连铸机的中间包
• 经验公式： • V中间包=20%~40%V钢包
长度取决于钢包水口位置与中间包 • 夹杂物上浮时间为8~10分钟
水口位置之间的距离，多流连铸机
则与连铸机的流数、水口间距有关。
• 宿舍长：许文昆
连铸工艺、设备-05中间包冶金
根据中间包容量大小不同，停留时间一般 在3 ～10min。
§5—3 中间包流动形态控制
敞开浇注双流中间包流动模式如图：
一.钢液在中间包内的流动形态： A.击穿流 从钢包注入中间包内的钢液，在中间包内没有停留
而直接到达浇注水口流入结晶器。 B.活塞流（层状流） 钢液进入中间包依次向前推进。 C.混返流 钢液进入中间包后立刻与其它部分钢液混合。 D.死区（停滞区） 钢液流动速度很低，与其它区域的钢液的交混慢。
缩短夹杂物上浮距离，有利于渣子吸收； C.封闭钢包注流冲击区的紊流，防止表面卷渣（挡
墙）。 挡墙和坝的位置和尺寸，应结合实际中间包采用
水模型试验来决定，然后在生产中应用。
挡墙和坝的流动模型：
四.中间包卷渣
1.钢包敞开浇注时中间包流动特点
⑴沿钢渣界面有剪切力作用把渣子卷入内部；
⑵注流冲击力引起液体表面波浪运动。尤其 当液位降低时（如200mm），这种剪切力和 波浪造成的卷渣更为严重。
1.增加钢水在中间包平均停留时间，使夹杂物有足 够的时间上浮。为此，中间包向大容量方向发展；
大容量中间包具有以下优点：
A.延长钢水在包内停留时间，有利于夹杂物上浮 提高钢水的纯净度，利于生产洁净钢。
B.钢水的储存量增多了，更换钢包可以不减拉速， 有利于保持连浇，并能改善换钢包过渡铸坯质量。
C.大容量中间包更适用于高拉速铸机，能保持钢 水在包内停留时间。
一.中间包钢水温度稳定性控制对策 1.最大能量损失原则： 即每炉高温出钢→钢包站调温（如加废钢）
→中间包目标温度值； 2.优化能量损失原则： 即严格按温度损失决定出钢温度，在钢包
站不降温不加热以达到中间包目标温度值； 3.最小能量损失原则： 按预定温度出钢，在钢包或中间包补充能
§5—3 中间包流动形态控制
敞开浇注双流中间包流动模式如图：
一.钢液在中间包内的流动形态： A.击穿流 从钢包注入中间包内的钢液，在中间包内没有停留
而直接到达浇注水口流入结晶器。 B.活塞流（层状流） 钢液进入中间包依次向前推进。 C.混返流 钢液进入中间包后立刻与其它部分钢液混合。 D.死区（停滞区） 钢液流动速度很低，与其它区域的钢液的交混慢。
缩短夹杂物上浮距离，有利于渣子吸收； C.封闭钢包注流冲击区的紊流，防止表面卷渣（挡
墙）。 挡墙和坝的位置和尺寸，应结合实际中间包采用
水模型试验来决定，然后在生产中应用。
挡墙和坝的流动模型：
四.中间包卷渣
1.钢包敞开浇注时中间包流动特点
⑴沿钢渣界面有剪切力作用把渣子卷入内部；
⑵注流冲击力引起液体表面波浪运动。尤其 当液位降低时（如200mm），这种剪切力和 波浪造成的卷渣更为严重。
1.增加钢水在中间包平均停留时间，使夹杂物有足 够的时间上浮。为此，中间包向大容量方向发展；
大容量中间包具有以下优点：
A.延长钢水在包内停留时间，有利于夹杂物上浮 提高钢水的纯净度，利于生产洁净钢。
B.钢水的储存量增多了，更换钢包可以不减拉速， 有利于保持连浇，并能改善换钢包过渡铸坯质量。
C.大容量中间包更适用于高拉速铸机，能保持钢 水在包内停留时间。
一.中间包钢水温度稳定性控制对策 1.最大能量损失原则： 即每炉高温出钢→钢包站调温（如加废钢）
→中间包目标温度值； 2.优化能量损失原则： 即严格按温度损失决定出钢温度，在钢包
站不降温不加热以达到中间包目标温度值； 3.最小能量损失原则： 按预定温度出钢，在钢包或中间包补充能
连铸连轧生产：中间包及中间包车
3中间包使用基准 （6）中间包使用寿命以与厂家签订的技术协议为准，不低于 800min； （7）中间包烘烤，开浇前2～3h，一般需要先小火烘烤30min ，然后再大火烘烤90min以上。水口塞棒快速烘烤至1000℃以 上。利用中间包烘烤余热烘烤浸入式水口。
2.3.2 中间包车
1 中间包车的作用 中间包车是中间包的运载设备，设置在连铸浇注平台上，一 般每台连铸机配备两台中间包车，用一备一。在浇注前将烘烤 好的中间包运至结晶器上方并对准浇注位置，浇注完毕或发生 事故时，将中间包从结晶器上方运走。生产工艺要求中间包小 车具有横移、升降调节和称量功能。
2.3.1中间包
1中间包的主要参数 （4）中间包宽度：与中间包的容量、高度和长度有关。 （5）中间包内壁斜度：内壁斜度为10％～20％。 （6）中间包水口直径：根据最大拉速所需要钢流量来确定。水口 直径可由下式计算确定：
（7）水口间距：即为结晶器间的中心距，一般为了便于操作，至 少应为600～800mm。
3 中间包车的结构 中间包的升降机构有电动和液压驱动两种，升降速度约 30mm/s。两侧升降一定要同步，应设有自锁定位功能，并且中 间包车的前后左右四个液压油缸位置要处于同一水平面，否则 容易引起浸入式水口在结晶器内倾斜，从而影响结晶器内的流 场。中间包车升降动作应该与钢包回转台的高低位具有联锁保 护，即当钢包回转台处于低位时，中间包车严禁提升，防止与 钢包或钢包回转台碰撞。
1—中间包；2—中间包车；3—溢流槽 半门型中间包车
2.3.2 中间包车
3 中间包车的结构 中间包小车的结构由车架走行机构、升降机构、对中装置及 称量装置等组成。
中间包车行走机构一般是两侧单独驱动，并设有自动停车定 位装置。行走速度设有快速和慢速两档，快速档用于中间包车 的快速移动，速度10～20m/min；而慢速主要用于中间包车在浇 注位时浸入式水口的对中，所以速度较慢，只有1～2m/min。如 表所示，快速档速度为20m/min，慢速档速度只有1.2m/min。
2.3.2 中间包车
1 中间包车的作用 中间包车是中间包的运载设备，设置在连铸浇注平台上，一 般每台连铸机配备两台中间包车，用一备一。在浇注前将烘烤 好的中间包运至结晶器上方并对准浇注位置，浇注完毕或发生 事故时，将中间包从结晶器上方运走。生产工艺要求中间包小 车具有横移、升降调节和称量功能。
2.3.1中间包
1中间包的主要参数 （4）中间包宽度：与中间包的容量、高度和长度有关。 （5）中间包内壁斜度：内壁斜度为10％～20％。 （6）中间包水口直径：根据最大拉速所需要钢流量来确定。水口 直径可由下式计算确定：
（7）水口间距：即为结晶器间的中心距，一般为了便于操作，至 少应为600～800mm。
3 中间包车的结构 中间包的升降机构有电动和液压驱动两种，升降速度约 30mm/s。两侧升降一定要同步，应设有自锁定位功能，并且中 间包车的前后左右四个液压油缸位置要处于同一水平面，否则 容易引起浸入式水口在结晶器内倾斜，从而影响结晶器内的流 场。中间包车升降动作应该与钢包回转台的高低位具有联锁保 护，即当钢包回转台处于低位时，中间包车严禁提升，防止与 钢包或钢包回转台碰撞。
1—中间包；2—中间包车；3—溢流槽 半门型中间包车
2.3.2 中间包车
3 中间包车的结构 中间包小车的结构由车架走行机构、升降机构、对中装置及 称量装置等组成。
中间包车行走机构一般是两侧单独驱动，并设有自动停车定 位装置。行走速度设有快速和慢速两档，快速档用于中间包车 的快速移动，速度10～20m/min；而慢速主要用于中间包车在浇 注位时浸入式水口的对中，所以速度较慢，只有1～2m/min。如 表所示，快速档速度为20m/min，慢速档速度只有1.2m/min。
近期连铸中间包塌料问题分析及改进后使用情况报告
近期中间包使用报告2014年11月份至2015年1月份连续出现多个连铸烘烤后中间包冲击区有裂纹甚至塌料现象，影响现场生产运行，运转车间结合承包厂家科英公司技术人员在胥厂长指导下制定措施进行改进，现将改进后中包使用情况汇报如下：1、存在问题中间包主要是挡渣墙与冲击区连接部位拐角处，经连铸烘烤过程中或烘烤后开浇前发现有局部脱落现象。
分析原因：a、可能是拔出包胎过程磕碰造成干式料内部裂纹，b由于包胎润滑效果差，拔出包胎过程带动干式料导致松动，c挡渣墙模板拆卸过程中带动干式料松动，d中间包吊运过程中，或者天车吊盖包盖过程磕碰。
e其它原因紧邻干式料的包盖粘渣明显低于干式料，天车吊运过程中容易磕碰2、改进措施2.1挡墙与冲击区之间拐角部位增加一层涂抹料，厚度约10mm，自挡墙直到冲击区小面1/2处，起到牢固作用，避免冲击区部位干式料脱落；2.2挡墙模板使用前涂抹一层石墨粉，起到润滑作用，避免中间包烘烤完毕后，下模板过程中造成干式料裂纹；2.3中间包包胎使用前增加一层石墨粉，即涂抹两次。
增加润滑效果，避免拔出包胎过程中造成干式料裂纹；2.4拔出包胎过程中三修班派人监护，避免拔出胞胎磕碰造成干式料裂纹或者塌料。
2.5连铸备包后观察包盖有无磕碰干式料。
2.6打结永久层之前必须保证包壳透气孔通透。
3、改进后中间包使用情况3.1连铸1#机中间包改进前改进后使用后使用前使用后3.2连铸2#机刚打结完毕（拔出包胎后）各部位未见明显裂纹使用前 使用后增加的巩固层使用前使用后3.3连铸3#机中间包使用前使用后3.4包壳透气孔清理中间包永久层打结之前安排人员清理包壳透气孔。
透气孔直径：12-15mm,钻头10mm。
4、小结通过近期中间包使用情况来看，采取的措施能够起到防止中间包冲击区部位塌料效果，今后必须继续坚持做好中间包打结过程监护工作，坚持按照验证有效的措施进行检查监督，杜绝中包塌料事故再次发生，保证中间包正常使用。
连铸机组中间包强度分析
５ ０
现
代 冶 金
第 ３ 卷 ８
１ ４ 计 算 结 果 ．
１ ４ １ 在 工作 状 态 下 的 计 算 结 果 ．．
在 工作 状态 下 的竖直方 向上 的位移 分 布如 图 ２ 所 示 ， 大位 移 为 ０ ３ ６７ＩＩ 。在 工 作 状 态 下 的 最 ． ２ Ｉ＿ ］Ｄ Ｍｉｅ ｓｓ应力 分 布 如 图 ３所 示 ， 大应 力 出现 在 平 板 最
Ｍｉ ｓ 力 分 布 如 图 ６所示 ， 大应 力 出现 在 吊耳 ｓ 应 ｅ 最 （ ２ ４ 上 ， 为６ ． ６ＭＰ 。 ２ ６ 的最 大应力 为 １５ ） 值 １ １ ａ 件１ ４ 上
２ 材 料 力 学 计 算 法分 析
首 先建 立 ２个 数 学模 型 ， 即截面 一 和截 面 二 受 力 模 型 （ 图 ８所示 ） 如 。截 面一 的板 比较 厚 、 惯性 距
第 ３ ８卷第 ２ 期
２１ ０ ０年 ４月
现 代 冶 金
Ｍ ｏ ｅ ｎ Ｍ ｅ ａｌ ｒ ｙ ｄｒ ｔ ｌｕ ｇ
Ｖ ｏ ．３ Ｎ Ｏ． １ ８ ２
Ａｕｇ． ０１ ２ ０
连 铸 机 组 中 间 包 强 度 分 析
董 春 光
（ 州宝 菱 重 工机 械有 限 公 司 ，江 苏 常 州 ２３ １ ） 常 １ ０ ９
摘 要 ： 过 计 算 机 有 限 元 法 和 材 料 力 学 计 算 法 ， 中 间 包 强 度进 行 了分 析 。 通 对
关 键 词 ：连 铸 机 ； 中间 包 ； 强度 计 算 中 图 分 类 号 ：ＴＧ２ ３ ６ ３ ．
耐 火 材料 和其 它 设 备 的 重 量 以 自重 的方 式 施 加 载
１ ２ 材 料 参 数 ．
矩形坯连铸机中间包穿包事故分析与改造
２ ． ３ 事故 原 因分析
图 ２ 改 造 前 的 中 间 包设 计 图
图 ３ 改造后的中间包设计 图
３ ． ２ 方 案 论证
把 以上方案 和 中冶南方 的设 计人 员交 流后 。建
体 重量 增加 ０ ． ３ ｔ ，中间罐 总重 量会增 加 ２ ． １ ｔ 。② 中 间罐 冲击 区扩 容后 ，造成 中间罐 重心 向溢 流 Ｖ Ｉ 方向 偏移 。因中间罐端部耳 轴的位置不 能进行相应调 整 ， 造 成 中间罐端 部耳轴 受力 不均衡 。同时 ，吊具在 吊
矩 形坯 连 铸 机 中 间包 穿包 事 故 分 析 与 改造
张映 海 官业 豹
（ 设 备能 源部）
摘 要 文章针对炼铜厂连铸机 中间包在生产使用过程 中发生的两次 穿包事故进行原 因分析 ，找 出了穿包的
原 因 是 中 间 包冲 击 区空 间过 小 ， 并针 对 性 的提 出 了时 中击 区 扩 容 的 方 案 并 进 行 试 验 论 证 ，使 得 这 一 严 重影 响 炼 钢 厂 连 铸 机 生 产 的设 备 问题 得 到 了解 夹
议 ：① 中间罐 冲击 区扩容后 ，正 常工作 液 面钢 水容
量 增加 １ ． ４ ｔ ，耐 火材 料重 量增 加 ０ ． ４ ｔ ，中间罐钢 本
运过 程 中受 力不均 衡 ，尤 其是 吊运重 罐 时 ．存 ｌ 在 不
罐 车上部 件发生 干涉 问题 ，在不影 响使 用 的情况 下 对平 台进 行了改造 处理 ，对影 响 中间包 车运 行 的区 域进行 了割 除和筑 台加 吲 ；经 过设 备专 业技 术 人员
关键词 矩形坯 连铸机 中间包 冲击区
１ 前 言
ｆ ｆ 问包的连浇炉数 ，避免 了事故的发／
二机二流板坯连铸中间包流场的实验研究
坐
∑ｃＡ ｔ
：
ｃ ￡ ｄ （） ｆ
（） ２
原型相 似 比取 ０ ５ 而对 于 动力 相似 ， 要求 模 型 ．； 则 和原型 中流 体 的 雷 诺 准 数 和付 鲁 德 准 数 分 别 相
等， 由于模 型和原 型 中的流体处 于第 二 自模 化 区 ，
由平 均停 留时间和表 观停 留时间 可以得到 以 下 反应 中间包流 场性 质 的几个 物 理量 ， 即死 区体 积、 活塞 区体 积 、 合 区体 积 。 混
型。通过 水模 实验研 究表 明 ， 中间 包设 置稳 流 器后 死 区体 积 平 均减 少 了 １ ％ ， 水在 中间 包 ２ 钢
内的最短停 留时间平均提 高 了 ３ 。稳流 器的增 设减 轻 了注流 区钢 水对 水 口区的干扰 ， 少 ０Ｓ 减 了水 口区的临界卷渣 高度 ， 增加 了注流 区的临界卷渣 高度 。拉速 、 包长水 口插入 深度及挡 但 钢
墙 的结构均影 响 临界 卷渣 高度 。在 浇注 大断面的铸坯 时 ， 尤其 要 注意 中间 包水 口处的卷渣 。
关 键词 ： 中间 包； 型 ； 场 ； 模 流 卷渣 高度
Ｅｘｐ ｒｍ ｅ ｔＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏｎ Ｆｌ ｗ ｅｄ ｏ ｅ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｏ Ｆｉｌ ｆＴｗｏ ２－ ｔ ａ ｄ ｌ ｂ Ｃｏｎ ｉ ｏ ｓｉ ｇ Ｔｕ ｉｈ Ｓｒ ｎ Ｓａ ｔｎｕ ｕｓ Ｃａ ｔｎ ｎｄ ｓ
量纲停 留时 问 、 峰值无 量纲 时 间 ； 、 Ｖ Ｑ分别 为 中间
（） ６
ｃ
包体 积 、 流体 的体 积 流量 。
１ ２ 实验 方案 ．
上 中 无 纲 间 ＝） 式 为 量 时 （ 毒；
为 小 最无
首钢小方坯连铸机中间包数值模拟分析
垂直于 自由表面， 并假设其截面上 的速度分 布是均
第 ５期
丁 宁等： 首钢小方坯连铸机中间包数值模拟分析
・ ９・
式 中 ： 、 ｒ 分 别 为 层 流 和湍 流 的普 朗 特 数 ， 别 Ｐ 。 分
取 １和 ０ ９ ．。
速度 场 计 算 的结 果 如 图 ２所 示 ， 墙 明显改 变 挡 了钢 水 的流动 路径 ， 整个 中间包 分 为两部 分 ： 把 靠近 中问包 冲击 区 的湍 流混 合 区 ， 和挡 墙 墙 外 的 夹杂 物
（ １北京科技 大学冶金与生态工程学 院 ， 北京 １０ ８ ； ０ ０ ３ ２首钢 技术 研究院 ， 北京 １０４ ） ００ ３ 摘 要 针对 首钢 １０ｎ ６ ｌ 方坯 连铸 机 １． 中间包建立 数学 模型 ， ６ ｌ Ｘ１０ｎ ｌ ｍ ｎ ４ ５ｔ 采用 流体力学 计算软 件 Ｆｕｎ ｌｅｔ
场、 温度 场进 行 数值计 算 ， 并综 合 分析 流动 参数 对生
产 的影 响 。
（ 采用 原 中 间包 大 小 计 算 ， 型 与 原 型 的 卡 ４） 模 Ｉ １ 似 比为 １ １ 试 验 模 拟 拉 速 为 １ ６ｍ ｍｉ， 间包 容 ：， ． ／ ｎ 中 量 为 １ ． 。 ４ ５ｔ
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ａ ｈ ｍ ａ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ａｙ ｉ ｆＭ ｔ ｅ ｔｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔ ｎ Ｔｕｎ ｉｈ ｆ ｒ ｏ ｄ ｓ ｏ
Ｂｉ ｅ ｓ ｅ ｔ Ｓ ｏ ａ ｇ ｌ ｔ Ｃａ ｔ ｒ ａ ｈ ｕｇ ｎ ｌ
Ｄｎ ｉｇ一 ， ａ ａ ｐｎ ｈ ｎＪｎｓｅ ｇ ，Ｃ ｉ ｉｇｕ ， ｕ ｉ ｎ ｎ ｎ ｉ ｎ ｉｇＮｎ Ｂ ｏＹ ｎ ｉｇ ，Ｃ ｅ ｉｇｈ ｎ ｕ Ｊ ｙ Ｓ ｎＱ ｓ ｇ ａ ｄＷａ ｇＬｆ ｇ ｎ ｏ ｅ
连铸机中间包包盖结构优化改进
覆盖层剥落状况的不断恶化 ， 包盖整体温度不断提高 ， 高温吊卸 引起的包盖变形越加严重。此外 ， 包盖受热不均匀产生 的热应力
也是包盖变形的原 因之一， 在 中包烘烤与浇铸时 ， 由于包盖边框 、 塞棒孔与烧嘴孔密封不严 ， 高温烟气与废气 的不均匀 冲刷 ， 致使 包盖受热不均匀 ， 产生热应力变形。 根据现场跟踪观察 ， 包盖弧形 区边框烧损与包盖变形之间存在着相互影 响、相互促进的关系 。
中包盖上分布有塞棒孔与烘烤烧嘴孔 ，在使用 过程 中经 常出现 包盖变形及耐火浇注料覆盖层剥落严 重 ， 冲击区处圆弧板烧蚀 ，
影响 了中包盖 的使用 寿命 ， 平 均使用寿命仅 为 ４ — ６ 个 浇次 。此 外， 中间包开浇前要烘烤至 ９ ０ ０ ｏ Ｃ 以上， 包 盖耐火浇注料覆盖层
失去耐材隔热 防护后开始发生变形 。另外 ， 包盖的高温 吊卸也是
提 高对 弧形 区边框 的防护 ， 减缓弧形 区边框 的氧化和烧损 。
（ ２ ） 包盖 面板上方焊接 ３ 道 ８ ０ ｍｍ高的加强筋 板 ， 筋板厚
形成包盖变形 的一个主要 因素 ， 由于包盖面板在使用一组 中包后
处于 高温状态 （ 发红 ） ， 面板在高温状态下 的力学强度较低 ， 包 盖 面板上一般焊接 ３ 个 吊耳 ， 由于包盖耐火浇注料覆盖层承受拉力
六路开关量输 出为高 电平 ， 远程控制开关动作 ， 闭锁局部通风机
使之不能启动 。 通过密码解锁 软件 可以解除 闭锁 ， 进行瓦斯排放
或者掘进工作 面和回风流 中瓦斯浓度＜ １ ． ５ ％，对局 部通风机进
行解锁 。
时 ，没有采取措施启动局部通风机 ，使掘进巷道 内大量瓦斯排 出， 造成回风巷道内瓦斯 突然积聚而引起的瓦斯 事故。
中间包实验及数据分析
冶金过程水模拟【实验性质】综合性实验；学时：41.1实验目的中间包是炼钢连铸生产流程的中间环节，是连接钢包和结晶器之间的过渡容器，是由间歇操作转向连续操作的衔接点，随着连铸技术水平的不断提高，中间包对于精炼和提高铸坯质量方面的作用越来越明显，已经由普通的过渡容器发展为多功能连铸反应器。
中间包现在的冶金作用不仅是储存和分配钢包钢水，而且还通过控流装置，调整钢液流动状态，从而达到均匀温度和促进非金属夹杂物上浮的效果。
中间包控流技术包括：增大中间包容量、挡墙挡坝及导流孔的应用、湍流抑制器、过滤装置、使用塞棒、中间包吹氩等。
本实验通过改变中间包挡墙和坝大高度或位置来改变钢液流动状态，促进钢液中夹杂物的上浮去除，延长钢液在包内的平均停留时间，提高铸坯的质量。
本实验要达到以下目的：（1）用KCl作示踪剂，采用“刺激—响应”的方法测得不同控流装置条件下水的RTD（Residence Time Distribution, 停留时间分布）曲线，通过分析该曲线，确定中包内控流装置的最佳配合，从而达到在实际生产中促进夹杂物上浮，均匀钢液温度的目的。
（2）用水模拟钢液，用墨水作示踪剂，直观地表现出钢液在中间包内的流动情况；1.2实验基本原理本实验中用水模拟钢液，用有机玻璃模型模拟实际中间包。
这是因为水易于操作且20℃水的运动粘度与1600℃钢液的运动粘度相当，其各自的物理性质如表1.1表1 20℃水和1600℃钢液的物性参数本实验以相似原理为理论基础，要保证模型与实型的相似，必须满足几何相似，动力相似，才能保证运动相似。
中间包内钢液的流动，是液体在重力作用下从大包水口流入中间包内，然后从中间包水口流出。
在这种情况下，可视为粘性不可压缩稳态等温流动。
中间包中的钢液流动主要受粘滞力、重力和惯性力的作用，为保证原型与模型的运动相似，需要采用雷诺数、弗鲁德数同时相等。
雷诺数 Re＝ρuL/μ，（1）弗鲁德数 Fr＝u2/ gL，（2）其中：ρ：密度；L：长度；u：流速；μ：粘性系数； g：重力加速度。
连铸中间包水口结瘤原因分析及改进措施
ｗ（ ａ ／ （ ） Ｃ ） ｗ Ａ１范围的炉数／ 总炉 数（ ％）
杆 判定 是 否大 包 水 口下 渣 ， 比人工 观 察 长水 口落 钢
区出钢 翻渣情 况提 前 ， 减少 了大包 下渣 ；
（ ） 一 浇 次 中后期 大包 开 浇后 将 中间包 钢 水 ７在 放满 ， 中间 包溢 钢 口流 出中间包 落钢 区渣 ， 少大 从 减
关 键 词 ：连铸 ；中 间 包水 口 ；结瘤 中 图 分 类 号 ： Ｇ２ ３ ６ Ｔ ２ ．
流 次 的铸 坯浇 铸 及质 量 ， 因此 解决 连 铸 中间包 水 口
引 言
江 阴华 润制 钢有 限公 司（ 以下 简称 “ 润制 钢” 华 ）
结 瘤 问题 意义 非 常重要 。
１ 连铸 中 间包 水 口结 瘤 概 况
渣 中的 Ｍｎ Ｏ＋Ｆ Ｏ 含 量小 于 ０ ５ 情 况 相 比 ， 润 ｅ ． 华 制 钢精 炼 后 的炉 渣 中 Ｆ Ｏ 及 Ｍｎ ｅ Ｏ＋Ｆ Ｏ 含 量是 很 ｅ 低 的 。 炉钢 上 连铸 的钢包 炉渣 中Ｆ Ｏ含 量在 ５ 以 转 ｅ
从 表 １ 瘤 的情况 可 以看 出 ， 间包 水 口结 瘤 结 中 的情 况 既有经 过 Ｌ Ｆ炉精炼 的钢 液 ， 有 经过 ＶＤ真 也 空脱 气 的浇 次 的钢 液 ， 由于 经过 ＶＤ真 空 处 理 的 钢
表 ２ 中 间 包 水 口结 瘤 的 精 炼 后 钢 包 中 炉 渣 中 Ｆ Ｏ 和 Ｍｎ 含 量 ｅ Ｏ
注 ： 表 示 经 过 ＶＤ 真 空 脱 气 处 理 ， 代 表 ＶＤ ＶＤ Ｖ
表 ３ 连铸 浇 铸 结 瘤 的浇 次 的钢 种类 别 汇 总
连 铸 的结 瘤 率 明显 降 低 ， 较 高 的 ７ （ ａ ／ Ａ ） 但 ． Ｃ ） ｗ（ １ ， ０
杆 判定 是 否大 包 水 口下 渣 ， 比人工 观 察 长水 口落 钢
区出钢 翻渣情 况提 前 ， 减少 了大包 下渣 ；
（ ） 一 浇 次 中后期 大包 开 浇后 将 中间包 钢 水 ７在 放满 ， 中间 包溢 钢 口流 出中间包 落钢 区渣 ， 少大 从 减
关 键 词 ：连铸 ；中 间 包水 口 ；结瘤 中 图 分 类 号 ： Ｇ２ ３ ６ Ｔ ２ ．
流 次 的铸 坯浇 铸 及质 量 ， 因此 解决 连 铸 中间包 水 口
引 言
江 阴华 润制 钢有 限公 司（ 以下 简称 “ 润制 钢” 华 ）
结 瘤 问题 意义 非 常重要 。
１ 连铸 中 间包 水 口结 瘤 概 况
渣 中的 Ｍｎ Ｏ＋Ｆ Ｏ 含 量小 于 ０ ５ 情 况 相 比 ， 润 ｅ ． 华 制 钢精 炼 后 的炉 渣 中 Ｆ Ｏ 及 Ｍｎ ｅ Ｏ＋Ｆ Ｏ 含 量是 很 ｅ 低 的 。 炉钢 上 连铸 的钢包 炉渣 中Ｆ Ｏ含 量在 ５ 以 转 ｅ
从 表 １ 瘤 的情况 可 以看 出 ， 间包 水 口结 瘤 结 中 的情 况 既有经 过 Ｌ Ｆ炉精炼 的钢 液 ， 有 经过 ＶＤ真 也 空脱 气 的浇 次 的钢 液 ， 由于 经过 ＶＤ真 空 处 理 的 钢
表 ２ 中 间 包 水 口结 瘤 的 精 炼 后 钢 包 中 炉 渣 中 Ｆ Ｏ 和 Ｍｎ 含 量 ｅ Ｏ
注 ： 表 示 经 过 ＶＤ 真 空 脱 气 处 理 ， 代 表 ＶＤ ＶＤ Ｖ
表 ３ 连铸 浇 铸 结 瘤 的浇 次 的钢 种类 别 汇 总
连 铸 的结 瘤 率 明显 降 低 ， 较 高 的 ７ （ ａ ／ Ａ ） 但 ． Ｃ ） ｗ（ １ ， ０
连铸中间包流场分析
１
前 言
２
中 间 包 流 场 分 析
连 铸 中间包 是钢 水进 入结 晶器 之前 的最 后 一个 冶金容 器 ， 随着科 学 技术 的不 断发展 ， 钢水 的质量 对
促 使夹 杂物 上浮 去除 是 中间包 的重要 冶金 功能 之一 ， 而夹 杂物 的 上 浮去 除又 与 中间包 内钢 液 的流
最 终 确 定 了最 佳 的 中 间包 结 构 ， 结 构 用 于 唐 钢 薄 板 坯 连 铸 中 间包 取 得 了较 好 效 果 。 该
关键词 ： 铸 ； 连 中间 包 ； 场 ； 析 流 分 中图 分 类 号 ： Ｆ ４ ． Ｔ ３ １９ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０６— ０ ８ ２ １ ） １ ０ ３— ４ １０ ５０ （０ １ １ —００ ０
非 常重 视 ， 中间包 冶 金技术 应 运而 生 。 目前 ， 中间包 正朝着 促使 夹杂 物上 浮 、 离 、 分 对夹 杂物 进行 变 性处 理 及对 钢水 进行 微合 金化 的精 炼器 方 向发展 、 用 。 应 随着 高效 连铸 的 推进 ， 中间包 冶 金 技 术 已经 成 为 高 效 连铸 必 不可 少 的重 要 技 术 ¨ 。它 对 扩 大 连 铸 品 种 、 大 连 铸 比、 高 铸 机作 业 率 、 握 浇铸 过程 的 增 提 掌
（ ． ｔｅ ｌ ｎ ｌ，Ｔａ ｇ ｈ ｎ Ｉ ｎ ａ ｄＳｅ ｌＣｏ ａ ｙ，Ｈｅ ｅ ｒ ｎ ａｄ Ｓｅ ｌＧｒｕ Ｎｏ １ Ｓｅ ｌ ｌ ｇ Ｍｉ Ｒｏ ｉ ｌ ｎ ｓａ ｒ ｎ ｔｅ ｍｐ ｎ ｏ ｂ ｉＩ ｎ ｔｅ ｏ ｐ，Ｔ ｎ ｓ ａ ｏ ａ ｇ ｈ ｎ，Ｈｅ —
中间包 钢水 温度 变化 规律 、 优化 生产 作业 、 利 进行 顺
连铸新型中间包可行性分析
连铸新型中间包可行性分析关键词：改变中间包内部结构，提高钢水纯净度，减少中间包残水余钢水。
谢玉红鞍山商赛高级耐材制造有限公司一、项目提出的目的及现状在生产工艺流程中，中间包是从钢的熔炼到精炼制成固态连铸坯，保证铸坯质量的关键一环，是冶炼工艺一项特殊的炉外精炼技术。
为保证铸坯质量，中间包钢液的温度要保持均匀，钢液过热度合理，钢液在中间包停留足够长，以保证夹杂物的充分上浮去除。
因此，在钢的冶炼过程中，作为最后一个耐火材料容器的中间包受到更多的关注。
目前，薄板制品（如：高级轿车板、食品罐头铁皮）要求具有很好的深冲性；轮胎钢丝(0.15mm--0.25mm)要求具有很好的冷拔性；轴承钢要求具有很好的抗疲劳性等等。
而影响这些产品性能的主要原因是钢中不变形的Al2O3，而在连铸生产过程中，采用钢包精炼和现有中间包冶金技术仅可能去除大于50µm大颗粒夹杂，而小于50µm夹杂在中间包去除是很困难的。
钢液进入结晶器之前，如何在中间包内进一步去除小颗粒夹杂已引起了广泛重视，正在处于技术开发阶段。
现连铸中间罐内部的结构基本有五种形式A：有直注式（无挡墙，无坝无湍流器）图一B：有挡墙并在挡墙上开口图二C：有挡墙（坝）图三D：有挡墙（坝）和防湍流器图四E：有湍流器图五由中间包容量与中间包钢液流量求出的钢液停留时间称为理论停留时间，然而在实际生产中，中间包内钢液流动是不均匀的。
有的地方快，有的地方慢，尤其是中间包底部区域存在不活跃的钢液停滞区，夹杂物上浮困难，钢液在中间包的实际平均停留时间要比理论平均停留时间要短些。
为充分有效地利用中间包容积，提高夹杂物上浮量，采取的措施是在中间包设置挡墙和坝。
其目的：A 消除中间包底部的区域流动存在死区B 改善钢液流动轨迹，使钢液流动沿钢渣界面进行缩短夹杂物上浮距离，有利于钢渣吸收排除。
C促使热流分布合理，使各水口处钢液的温度差减少到最低程度。
D 挡渣墙还能将钢包注流冲击所引起的强烈涡流限制在局部区域防止絮流，扩散引起表面波动把钢渣卷入钢液中对于高效连铸而言，由于它比一般连铸拉坯速度更快其钢包浇注速度也就更快，这样在中间包内产生的湍流现象就更为严重。
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连铸机组中间包强度分析
董春光
(常州宝菱重工机械有限公司,江苏常州 213019)
摘要:通过计算机有限元法和材料力学计算法,对中间包强度进行了分析。
关键词:连铸机;中间包;强度计算
中图分类号:T G233.6
引 言
中间包是连铸机组重要设备,工况条件差、负载大,设计和制造过程中需要重点关注强度薄弱之处。
本文采用材料力学计算和计算机有限元两种方法对典型性中间包进行了强度分析。
1 计算机有限元法
1.1 几何模型的建立
用三维绘图软件INVENT OR建立了中间包的三维模型,然后将三维模型导入有限元软件ABA QUS中进行分析。
模型中假设焊缝完好并等强度过渡,忽略了对结构强度影响很小的部件和零件中的倒角。
1.2 材料参数
材料参数如表1所示。
表1 材料参数
弹性模量/M Pa泊松比
壳体210×1030.3
耐火材料1040.2
1.3 载荷和边界条件
在计算模型中,中间罐装配钢结构重量为21.4t,耐火材料的重量为18t,中间罐钢水重量为85t,其它设备重量为1t。
其中,中间罐装配钢结构、耐火材料和其它设备的重量以自重的方式施加载荷,钢水的重量以静水压力方式施加到耐火材料上。
施加的载荷如图1
所示。
图1
中间罐的载荷施加
图2 工作状态下的竖直方向上的位移分布
中间罐有两种工况,存在两种支撑位置:(1)吊装时,中间罐装满钢水,吊具吊装四处吊耳(件1254);(2)工作过程中,四处平板(件1265)放置在中间罐车上。
在计算模型中,分别将四处吊耳和平板的上下方向(Z向)约束,为使结构静定,分别约束在同一侧的两处吊耳和平板的水平方向(X向)和横向(Y向)的位移。
第38卷第2期
2010年4月
现代冶金
M odern M etallurgy
Vo l.38 N o.2
Aug.2010
收稿日期:2010-01-12
作者简介:董春光(1974—),男,工程师。
电话:(0519)83258319
1.4 计算结果
1.4.1 在工作状态下的计算结果
在工作状态下的竖直方向上的位移分布如图2所示,最大位移为0.3267mm 。
在工作状态下的M ises 应力分布如图3所示,最大应力出现在平板(1265)上,值为50.65M Pa 。
除去1265后最大M ises 应力出现在件1246上,大小为36.52M Pa ,如图4所
示。
图3 工作状态下的M ises
应力分布
图4 工作状态的M ises 应力分布(除去1265)
1.4.2 在起吊状态下的计算结果
在起吊状态下的竖直方向上的位移分布如图5所示,最大位移为0.9156mm 。
在工作状态下的M ises 应力分布如图6所示,最大应力出现在吊耳(1254)上,值为61.16M Pa 。
件1246
上的最大应力为
图5
在起吊状态下的竖直方向上的位移分布
图6 在起吊状态下的M ises
应力分布
图7 在起吊状态下件1246的应力分布
20.81MPa ,为拉应力,出现在1246与吊耳焊接靠近吊沟的一侧,如图7所示。
1.5 结果分析
结果表明,两种工况下竖直方向的位移均小于1m m,结构的刚度足够;应力水平都没有超过许用应力,起吊和工作时,最大应力分别出现在吊耳和平板
上,其中需要重点关注起吊状态下的吊耳处,此时虽然吊耳和筋板(件1246)处的应力仅为20.81MPa ,但这个结果是依据焊缝等强度过渡的假设条件得出,焊缝实际应力情况最好手采用材料力学计算。
2 材料力学计算法分析
首先建立2个数学模型,即截面一和截面二受力模型(如图8所示)。
截面一的板比较厚、惯性距大,分析时可忽略;重点分析截面二处的焊缝,此处焊缝长度小、惯性距小(见附图9),是相对危险截面,按式(1)进行强度计算
=M /W
(1)
式中 为强度;M 为弯距,M =F ×L 2;W 为抗弯
截面系数,W =I /e 。
50
现 代 冶 金第38卷
图8 受力模型图(单位:mm)
由截面二焊缝惯性距I=61270000m m4,重心到相应边的距离e=104.38mm可得抗弯截面系数W=I/e=61270000/104.38=586990mm3;
弯距M=F×L2=6748378Nmm,则
1=M/W=6748378/586990=115N・mm2;
垂直力引起最大正应力 2=33N/m m2;
总拉应力 = 1+ 2=148N/mm2。
图9 截面一焊缝的惯性距(单位:mm)
3 结 论
从有限元分析和材料力学计算2种方法分析中间包强度薄弱环节,得出吊耳和筋板(件1246)焊缝处的应力值148N/mm2偏大,接近许用应力180 N/mm2,设计和制造过程需要严格控制。
51
第2期董春光:连铸机组中间包强度分析。