[01514762]一种升降的高拉速下抑制结晶器液面波动的系统

①课题来源与背景 在连铸工艺的生产过程中,钢液从中间包通过浸入式水口进入结晶器。当拉坯速度较高时,结晶器内会有较大的液位波动,这是因为在同一结晶器宽度下,拉速增大,流股流出水口侧孔的速度和流量增大,流股对结晶器窄面的冲击力增大,导致流股的上回流强度增大,上回流区与渣面的剪切力增大,造成整个结晶器液面不同程度的波动,其中以接近弯月面的部分波动尤为明显,且高拉速会造成下回流强度的增大,使大量夹杂物随液流进入钢液深部,再难上浮。结晶器液位较大波动带来的危害主要有：第一,液面波动会增加结晶器钢水的卷渣风险,铸坯内夹杂物含量超标将会严重影响铸坯和最终产品的质量;第二,液面波动会影响结晶器保护渣的三层结构,破坏结晶器保护渣的润滑性和传热平衡;第三,结晶器液面波动严重时,甚至会造成铸坯的纵裂漏、夹杂漏等恶性生产事故。目前研究者虽对结晶器液面波动的控制做出许多实验和研究,但最终难以大规模普及,究其原因有二：首先,控制结晶器液面波动的装置成本过高,且连铸现场处于高温下,挡渣装置不易于维护;其次,控制液面波动的效果不理想,甚至会造成新的危害,得不偿失。如何在连铸过程中实现良好的抑制结晶器液面波动的效果,且能够进一步去除钢水中夹杂物,以实现高纯净钢的冶炼目标,是困扰钢铁冶金生产企业多年的难题。 本课题来源于与国内某钢厂合作的炼钢技术产学研项目,针对目前技术条件下存在的问题,通过大量的现场调研和文献调研,结合实验室大量基础实验,进行了高拉速条件下抑制结晶器液面波动研究。 ②技术原理及性能指标 在连铸过程中,拉坯速度越大,浸入式水口侧孔的射流强度越大,倾斜向下的射流喷射到结晶器壁的强度越大,所形成的向上和向下的两个回流区的液流强度就越大,由于上回流的剪切力,结晶器液面出现较大波动,随下回流进入钢液深部的夹杂物也不易上浮。本技术的原理为,通过液面波动的抑制系统在倾斜向下的射流接触结晶器壁前将这一射流通过聚流口引入聚流器中,在聚流器内,射流动量减小并被分散,同时由于聚流器内挡流板的作用,射流很难再由聚流口流出,被引入聚流器的射流动量减小后由出流口流出,遇分流器并被均匀分散,最终由分流器水口流出并与保护渣接触,由于分流器边板的阻挡,液流不会避过分流器而直接冲击结晶器壁,结晶器液面波动得到了很好的抑制,大部分夹杂物也由本系统直接引向保护渣,在保证夹杂物去除的同时有效抑制了结晶器液面波动,避免了结晶器液位较大波动带来的危害,改善了结晶器内的流场。 性能指标：结晶器液面波动控制在±2mm之间。 ③技术的创造性与先进性 本技术创造性的提出和设计了这种可升降的高拉速下抑制结晶器液面波动的系统,包括主体单元和升降单元,其中主体单元通过大吊柱与升降单元相连,从而使主体单元固定在结晶器内,通过升降单元灵活地调整主体单元进入钢水的深度,使主体单元上的聚流口能够最大限度聚集由浸入式水口侧孔喷射出来的射流,同时浸入式水口两侧均设有侧孔,浸入式水口两侧侧孔喷射出来的射流分别被两个主体单元上的聚流口最大限度聚集,有效抑制了结晶器液面的波动,技术先进。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术是基于钢铁企业炼钢厂连铸生产过程的实际调研和实测数据分析,并进行了大量的理论研究和实验室冷态模拟实验,技术比较成熟,安全可靠,可带来较高的经济效益。本技术适用于板坯连铸过程。 ⑤应用情况及存在的问题 本技术的可升降高拉速条件下的抑制结晶器液面波动的系统,在实验室进行过水力学模拟,同时在某厂板坯连铸机上进行过试验,结果显示结晶器液面波动得到了有效抑制,液面波动减小,卷渣情况有效避免,钢液纯净度和铸坯质量得到提高,达到了预期目标。