中間包
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中間包的視頻教程
140-中間包流場、鋼液停留時(shí)間和夾雜物去除率仿真Workbench2021R2-FLUENT
過濾控流中間包流場及夾雜物去除的數(shù)值模擬[J]. 連鑄, 2021, 46(5):11. [2] 韓春鵬、張懷軍、錢靜秋、陳建新.
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中間包的實(shí)例教程
本人從事冶金連鑄過程中間包流體分析多年，對于用fluent分析RTD曲線，即中間包鋼水停留時(shí)間分布曲線有豐富經(jīng)驗(yàn)，希望能和朋友們一起分享和探討。
鋼液在中間包內(nèi)停留時(shí)間短，難以起到凈化鋼水除去夾雜物的作用；難以實(shí)現(xiàn)在換包時(shí)保持恒速澆注；澆注時(shí)中間包內(nèi)鋼渣攪動(dòng)嚴(yán)重，難以使夾雜物上浮，并易進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)，尤其是在換包時(shí)更為嚴(yán)重。
(3)中間包水口位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，尤其是靠兩側(cè)邊的水口離兩個(gè)側(cè)邊太近，易造成兩個(gè)側(cè)邊水口澆注不順。
(4)中間包水口控制裝置太單薄，不牢靠，難以準(zhǔn)確控制鋼液流量，使結(jié)晶器液面難以穩(wěn)定，常發(fā)生失控事故。
(5)中間包變形大以及設(shè)計(jì)制造精度問題，造成多流水口對中精度不夠。
(6)中間包升降裝置不靈，多數(shù)不能升降，給連鑄工藝帶來困難，造成鑄坯許多缺陷。
(7)中間包底部到結(jié)晶器上口距離選擇不當(dāng)。多數(shù)距離太高，給水口對中帶來困難，也使水口太長，使噸鋼水口耐材耗量增加。
(8)對浸入水口快換技術(shù)重視不夠。
上述中間包在低拉速情況下勉強(qiáng)可用，不適應(yīng)當(dāng)今高拉速連鑄的要求。現(xiàn)代中間包除應(yīng)適應(yīng)高拉速下恒速澆注和中間包通鋼量強(qiáng)度大、中間包內(nèi)攪動(dòng)劇烈的條件外，還應(yīng)起到凈化鋼液和排除夾雜物的作用。具體采用的措施包括：
(1)優(yōu)化中間包內(nèi)腔形狀，在適應(yīng)高拉速的情況下，使鋼液在中間包內(nèi)有合理的流動(dòng)，擴(kuò)大大包在中間包落點(diǎn)處的容積和優(yōu)化大包落點(diǎn)到各水口的距離；(2)采用大容量深熔池的中間包；(3)防止中間包外殼變形；(4)采用牢固可靠的中間包水口控制裝置；(5)采用在負(fù)載情況下，可靠的中間包升降裝置；(6)優(yōu)化中間包至結(jié)晶器上口的距離。
4.如何合理選擇連鑄坯斷面
由于鑄坯的部分低倍缺陷可通過一定的壓縮比得以減輕或消除，而且一定的壓縮比也是穩(wěn)定鋼材性能的必要措施。為保證大規(guī)格特殊鋼棒材的質(zhì)量，須采用大的鑄坯斷面，并采用初軋開坯等措施。比如，20世紀(jì)80~90年代，日本投產(chǎn)的特殊鋼連鑄機(jī)斷面均在300m㎡以上。
展開 圖1 不同保溫溫度下粉末累積曲線
為了研究中間包的溫度對粉末粒徑的影響，在過熱度為200℃、霧化壓力為4.0MPa的條件下，觀察不同的中間包溫度對粉末粒徑的影響。測試結(jié)果如圖1所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，保溫溫度為1100℃時(shí)，Dv(50)=56.2μm；保溫溫度為1150℃時(shí)，Dv(50)=56.9μm；保溫溫度1200℃時(shí)，Dv(50)=57.3μm。由于馬爾文3000激光粒徑儀在50~80μm的檢測誤差為±1μm，可以認(rèn)為，保溫溫度對粉末粒徑幾乎沒有影響。保溫是氣霧化制粉過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，是指將合金液倒入一個(gè)漏斗狀的中間包里，通過中間包底部特制的導(dǎo)流管進(jìn)入霧化器，再被霧化成粉。在保溫過程中，合金液通過中間包的緩沖，變成穩(wěn)定連續(xù)的低速液流進(jìn)入霧化器，為平穩(wěn)霧化粉末提供了先決條件。
在通常情況下，合金液經(jīng)過導(dǎo)流管后會(huì)在其內(nèi)表面形成很薄的凝固層，隨著合金液的不斷流動(dòng)，該凝固層會(huì)被過熱度較高的合金液不斷加熱直至再次熔化，最終完成霧化時(shí)，導(dǎo)流管內(nèi)表面不會(huì)附著凝固層。由于導(dǎo)流管內(nèi)徑只有幾毫米，在合金液倒入保溫坩堝前，保溫坩堝需要預(yù)先加熱到一定溫度，這一溫度可以控制初始凝固層的厚度。保溫溫度不夠，初始凝固層則會(huì)變厚，導(dǎo)致導(dǎo)流管的實(shí)際通徑遠(yuǎn)小于其設(shè)計(jì)通徑，合金液的流速大幅減少，其帶來的熱量不足以熔化已經(jīng)形成的凝固層，凝固層會(huì)繼續(xù)變厚，直至導(dǎo)流管完全堵塞。
本實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的1100℃~1200℃保溫溫度范圍，是根據(jù)江蘇威拉里新材料科技有限公司長期生產(chǎn)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在1100℃以下時(shí)，堵爐概率大幅提高，而在1100℃以上時(shí)，幾乎不發(fā)生堵爐。由于保溫溫度在1100℃以上，凝固層不再影響導(dǎo)流管的實(shí)際通徑，合金液的流速只受其過熱度和霧化壓力影響，在不改變這兩個(gè)參數(shù)時(shí)，合金液的初次破碎和二次破碎狀態(tài)就不會(huì)改變，其最終粒徑也不會(huì)出現(xiàn)大的變化。
展開 第二種方案
爐料配比：生鐵 65%，低錳廢鋼 35%；化學(xué)成分控制：
采用球化孕育處理方案：
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯球化劑、0.8-1.0%覆蓋劑和 0.4%玻璃碎，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.5%的埃肯孕育劑，球化處理完成后包內(nèi)表面投入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 0.95%埃肯低鎂球化劑、0.65%埃肯覆蓋劑、0.2%的廢鋼片和 0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包。球化完成后，表面撒入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯球化劑、0.3%覆蓋劑、 0.2%的埃肯孕育劑、0.5%的廢鋼片和 0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.35%的埃肯孕育劑。球化完成后，表面撒入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
第三種方案
爐料配比：生鐵 65%，廢鋼 35%；化學(xué)成分控制：
采用球化孕育處理方案：
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯低鎂球化劑、0.8%覆蓋劑和 0.1%除渣劑，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.55%的埃肯孕育劑，球化處理完成后包內(nèi)表面投入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯低鎂球化劑、0.8%埃肯覆蓋劑、0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.55%的埃肯孕育劑。球化完成后，表面撒入的埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
展開 第二種方案
爐料配比：生鐵 65%，低錳廢鋼 35%；化學(xué)成分控制：
采用球化孕育處理方案：
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯球化劑、0.8-1.0%覆蓋劑和 0.4%玻璃碎，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.5%的埃肯孕育劑，球化處理完成后包內(nèi)表面投入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 0.95%埃肯低鎂球化劑、0.65%埃肯覆蓋劑、0.2%的廢鋼片和 0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包。球化完成后，表面撒入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯球化劑、0.3%覆蓋劑、 0.2%的埃肯孕育劑、0.5%的廢鋼片和 0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.35%的埃肯孕育劑。球化完成后，表面撒入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
第三種方案
爐料配比：生鐵 65%，廢鋼 35%；化學(xué)成分控制：
采用球化孕育處理方案：
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯低鎂球化劑、0.8%覆蓋劑和 0.1%除渣劑，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.55%的埃肯孕育劑，球化處理完成后包內(nèi)表面投入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 1.2%埃肯低鎂球化劑、0.8%埃肯覆蓋劑、0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包，同時(shí)投入 0.55%的埃肯孕育劑。球化完成后，表面撒入的埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
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中間包的最新內(nèi)容
氮化硼在電子工程，冶金及激光技術(shù)中的應(yīng)用11個(gè)月前
例如，在連鑄過程中，氮化硼可以作為保護(hù)渣，有效地防止鑄件產(chǎn)生夾渣缺陷，并降低對中間包和結(jié)晶器的磨損。此外，氮化硼還可以作為熔融金屬的過濾材料，過濾掉金屬中的雜質(zhì)和氣體，提高金屬的質(zhì)量和純度
2. 熱工材料
氮化硼具有高熱導(dǎo)率和良好的熱穩(wěn)定性，可以作為熱工材料用于冶金工業(yè)。例如，在鋼鐵冶煉過程中，氮化硼可以作為坩堝、熱電偶套管等高溫設(shè)備的主要材料，具有很好的抗高溫氧化性能和高溫強(qiáng)度。
一、搭建模型
中間位置為薄膜包覆的質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)
二、網(wǎng)格劃分
應(yīng)力分布
傳遞損失曲線
透射系數(shù)曲線
在隔聲谷位置的透射系數(shù)很高。
G中小=1.3FVrTn
G中小
中間包最小容量(t)
一些例子包括監(jiān)測鋼的化學(xué)成分、中間包進(jìn)入結(jié)晶器鋼水流量、結(jié)晶器鋼水液面、鋼水溫度和鑄坯表面溫度、連鑄拉速、結(jié)晶器傳熱散熱、二冷水流量控制和結(jié)晶器振動(dòng)控制。大部分?jǐn)?shù)據(jù)可以直接從相應(yīng)的傳感器反饋中實(shí)時(shí)收集，有些因素也可能是部分或完全由人控制的，如中間包和結(jié)晶器保護(hù)渣添加，[1]但仍然可以通過鑄造機(jī)上的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測這種操作。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 0.95%埃肯低鎂球化劑、0.65%埃肯覆蓋劑、0.2%的廢鋼片和 0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包。球化完成后，表面撒入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
具體采用的措施包括：
(1)優(yōu)化中間包內(nèi)腔形狀，在適應(yīng)高拉速的情況下，使鋼液在中間包內(nèi)有合理的流動(dòng)，擴(kuò)大大包在中間包落點(diǎn)處的容積和優(yōu)化大包落點(diǎn)到各水口的距離；(2)采用大容量深熔池的中間包；(3)防止中間包外殼變形；(4)采用牢固可靠的中間包水口控制裝置；(5)采用在負(fù)載情況下，可靠的中間包升降裝置；(6)優(yōu)化中間包至結(jié)晶器上口的距離。
澆注控制要點(diǎn)：
(1)澆注準(zhǔn)備：鋼錠模打磨、烘烤；冒口泥料處理干凈；中間包清理干凈；
(2)澆注：采用外引流，盡量縮短兩精煉包交替銜接時(shí)間；采用氬氣保護(hù)澆注；中間包內(nèi)進(jìn)行氬氣置換；澆注過程中嚴(yán)格卡渣；
(3)脫模：嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的脫模時(shí)間進(jìn)行脫模。
) 方坯45～75，板坯45～60，圓坯35～45
中間包的最小容量
2、鑄造過程中雜質(zhì)的進(jìn)入
在生產(chǎn)過程中，連鑄連軋工藝需通過保溫爐、溜槽、中間包轉(zhuǎn)運(yùn)銅液，相對容易造成耐火材料的剝落，在軋制過程中需要通過軋輥，造成鐵質(zhì)的脫落，會(huì)給銅桿造成外部夾雜。而熱軋中皮上和皮下氧化物的軋入，會(huì)給低氧桿的拉絲造成不利的影響。
直接出鐵 500kg 到中間包，球化包內(nèi)預(yù)埋 0.95%埃肯低鎂球化劑、0.65%埃肯覆蓋劑、0.2%的廢鋼片和 0.1%的除渣劑，直接出鐵到球化包。球化完成后，表面撒入埃肯隨流孕育劑，完全搗開，取樣使用 EPIC 儀器進(jìn)行分析檢測。
