一種抑制短路流的中間包湍流抑制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼鐵冶金工業煉鋼連鑄技術領域，涉及連鑄中間包配套裝置，特別是 一種抑制短路流的中間包湍流抑制器。
【背景技術】
[0002] 中間包冶金是一項特殊的爐外精煉技術，是從鋼的熔煉和精煉到制成固態連鑄坯 這個生產流程中，保證獲得優質鋼的關鍵一環。在連續鑄鋼技術發展的初期，中間包只是 作為鋼液的儲存和分配器來使用。隨著連鑄技術的發展，鋼液質量對連鑄工藝的重要意義 逐漸為人們所認識，中間包的精煉功能越來越受到冶金工作者的關注，在中間包內進一步 除去夾雜物、防止鋼液的二次污染等重要作用越來越受到重視。為了保證連鑄順利進行和 多爐連澆，鋼液必須有足夠的潔凈度，鋼液成分要盡可能精確地控制從而達到均勻化，鋼 液溫度要在足夠長的時間內保持穩定。因此作為鋼的冶煉過程中的最后一個耐火容器，中 間包的冶金作用受到了越來越多的關注。
[0003] 當鋼液從中間包長水口處流入中間包內，注流區鋼液速度梯度非常大，高速度的 鋼液沖到中間包底部后直接流向鋼液表面和附近包壁，引起鋼液表面劇烈擾動，部分中間 包覆蓋劑被卷入鋼液中而形成夾雜，同時，容易卷入空氣發生二次氧化，沖擊包底造成包底 處耐火材料過分侵蝕，這些極大的影響了鋼液在中間包內的流動形態以及對耐火材料的損 耗。
[0004] 針對以上問題，在中間包底部沖擊點處設置湍流抑制器是最常用的一種控制紊流 的方法。目前湍流抑制器結有平板形、蹄鐵形、圓形等多種。它能夠有效的減少中間包鋼液 注流區的速度，減弱鋼流對包底沖擊產生的反射流的強度，從而減少鋼液表面紊流，減少鋼 渣的乳化，以及減少對耐火材料的沖刷，同時湍流控制器能在中間包開澆、換包以及其他非 穩態時控制好中間包鋼液的湍動能，保證換鋼包期間拉坯速度不變。顯著提高中間包去除 夾雜物的能力，提高鑄坯質量尤其是頭坯的質量。
[0005] 這種安裝在注流沖擊點的湍流抑制器，構造簡單，安裝方便，容易在中間包上應 用。應用湍流抑制器可以改善中間包內鋼液流動，起到以下作用：
[0006] 1.減少了鋼包開澆時的噴濺。鋼包可以立即全開，這在使用平面型沖擊墊時是不 可能達到的；
[0007] 2.穩定操作狀態。湍流控制器的使用消除了穩定澆鑄狀態下鋼包長水口周圍的液 面湍流；
[0008] 3.減弱鋼包注流的沖擊作用，減少卷渣、卷入氣體；
[0009] 4.增大滯止時間，減少包中死區體積；
[0010] 5.減少對中間包注流區耐火材料的沖刷、侵蝕。
[0011]鐘良才等水力學模型實驗，研宄了不同結構的湍流控制裝置對中間包流體流動特 性的影響。結果表明：湍流控制裝置的幾何結構對中間包流體流動特性有明顯的影響，方形 無頂緣和圓形無頂緣的湍流控制裝置對抑制鋼包注流的動能作用不大，而方形帶頂緣和圓 形帶頂緣的湍流控制裝置能夠較好地改善中間包流體的流動特性。張富強等在板坯連鑄應 用有湍流控制器優化結構的中間包，可有效防止開澆時鋼水從大氣中吸氮和吸氧，提高中 間包去除夾雜物的能力，并避免卷渣和防止鋼包高速注流對中間包襯的沖刷，顯著提高鑄 坯質量，尤其是頭坯的質量。
[0012] 然而，目前在煉鋼連鑄中間包中，作為控制紊流的一個重要設備，湍流抑制器尚不 能解決中間包內鋼液短路流的問題。短路流，該區域的流體迅速地從中間包入口直接流向 出口，也稱之為旁通流。這樣，鋼液短路流在中間包內的流動路徑最短，沒有與其他鋼液進 行充分的混合或是發生反應，不利于鋼液中的夾雜物上浮。這種流動模式將使反應器失效， 極大降低了中間包冶金的效率，因此在中間包的設計及操作使用過程中應該竭盡所能的避 免該區域的產生。同時，為了在精確控制鋼液溫度及化學成分、提高鋼液的純凈度等方面上 取得更顯著進步，從而生產更高質量的鋼種，應該對中間包湍流抑制器提出更高要求，進行 更大改進。
[0013]目前，還未發現有關中間包湍流抑制器的相關專利，而與中間包相關的公開專利 文獻有："一種保溫性能提高了的中間包"，公開（公告）號：CN202427934,卷期號：U28-37。 所述中間包包括由外向內依次設置的外殼、絕熱層、永久層、隔熱層和工作層。由于中間包 在永久層和工作層之間形成導熱系數低、保溫性能好的隔熱層，從而在不增加中間包的整 體壁厚，不減少中間包容量的情況下，使得中間包的外壁的外表面的溫度降低。同時，由于 隔熱層的存在，所以能夠避免中間包在翻包過程中工作層與永久層發生粘結的現象，從而 提高永久層的重復使用率。
【發明內容】
[0014] 本發明提供了一種抑制短路流的中間包湍流抑制器，可以有效阻止中間包內鋼液 短路流的發生。
[0015] 本發明提供的一種抑制短路流的中間包湍流抑制器包括：圓柱形基體、反向鋼液 溜槽A、反向鋼液溜槽B，所述反向鋼液溜槽A和反向鋼液溜槽B呈矩形形狀，互相呈90°直 角關系，安裝在圓柱形基體上，以水平線為基點，反向鋼液溜槽A與圓柱形基體1呈45°，反 向鋼液溜槽B與圓柱形基體呈135°，反向鋼液溜槽A和反向鋼液溜槽B的矩形延伸長度取 值范圍為1一I. 5m。
[0016] 一種抑制短路流的中間包湍流抑制器安裝在長水口正下方的中間包底部，兩個矩 形的反向溜槽延伸至中間包入水口的兩個側角。
[0017] 本發明與現有同類裝置相比，其顯著地有益效果體現在：
[0018] 本發明為湍流抑制器添加了反向溜槽，改變了傳統湍流抑制器的結構，加強了對 進入湍流抑制器內鋼液的導向作用，防止了鋼液直接由中間包長水口流向中間包出口，從 而使進入中間包內的鋼液進一步均勻混合，避免了中間包內鋼液短路流的發生。本發明增 加了鋼液在中間包內的流動路徑，延長鋼液停留時間，使鋼液內夾雜物易于上浮排除，提高 了中間包效率和鑄坯質量。
【附圖說明】
[0019] 圖1是一種抑制短路流的中間包湍流抑制器主視圖示意圖。
[0020] 圖2是一種抑制短路流的中間包湍流抑制器左視圖示意圖。
[0021] 圖3是一種抑制短路流的中間包湍流抑制器俯視圖示意圖。
[0022] 圖4是安裝在長水口正下方中間包底部的一種抑制短路流的中間包湍流抑制器 示意圖。
[0023] 圖5是現有中間包湍流抑制器的中間包RTD曲線。
[0024] 圖6是本發明中間包湍流抑制器的中間包RTD曲線。
[0025] 圖7是現有中間包湍流抑制器的中間包鋼液流線圖。
[0026] 圖8是本發明中間包湍流抑制器的中間包鋼液流線圖。
【具體實施方式】
[0027] 如圖1、圖2和圖3所示，一種抑制短路流的中間包湍流抑制器由圓柱形基體1、反 向鋼液溜槽A2和反向鋼液溜槽B3構成，所述反向鋼液溜槽A2和反向鋼液溜槽B3呈矩形形 狀，互相呈90°直角關系，安裝在圓柱形基體1上，以水平線為基點，反向鋼液溜槽A2與圓 柱形基體1呈45°，反向鋼液溜槽B3與圓柱形基體1呈135°，反向鋼液溜槽A2和反向鋼 液溜槽B3的矩形延伸長度依據中間包入水口兩個側角的距離而定，取值范圍為1一I. 5m。
[0028] 如圖4所示，一種抑制短路流的中間包湍流抑制器5安裝在長水口正下方的中間 包4底部，兩個矩形的反向溜槽延伸至中間包4入水口的兩個側角。
[0029] 某鋼鐵企業鋼包容積為120t，采用30t單流板坯連鑄中間包澆注1425mmX220mm 的板坯，澆注鋼種為高碳鋼82B。安裝現有中間包湍流抑制器與安裝本發明中間包湍流抑制 器對比如下：
[0030](一）中間包RTD曲線
[0031] 安裝現有湍流抑制器的中間包內鋼液停留時間分布曲線（ResidenceTime Distribution)如圖5所示；安裝本發明的端流抑制器的中間包RTD曲線如圖6所示。
[0032](二）中間包內鋼液停留時間分布曲線所反映的特征參數
[0033]
[0034] Tl一安裝現有湍流抑制器的中間包；T2-安裝本發明的湍流抑制器的中間包
[0035]Cmax一峰值濃度，kmol/m;ta-理論平均停留時間，s;
[0036]tp-活塞流的滯留時間，s-實際平均停留時間，s;
[0037]L- 2倍理論平均停留時間，s;Vp-活塞區體積分數，％;
[0038]Vd-死區體積分數，％;Vm-混合區體積分數，％。
[0039](三）中間包內鋼液流動流場分布
[0040] 安裝現有中間包湍流抑制器的中間包鋼液流線圖如圖7所示；安裝本發明中間包 湍流抑制器的中間包鋼液流線圖如圖8所示。
[0041](四）中間包內耐火材料侵蝕
[0042] 現有中間包湍流抑制器：85%，本發明中間包湍流抑制器25%。
【主權項】
1. 一種抑制短路流的中間包湍流抑制器，其特征是該抑制器包括：圓柱形基體、反向 鋼液溜槽A、反向鋼液溜槽B，所述反向鋼液溜槽A和反向鋼液溜槽B呈矩形形狀，互相呈 90°直角關系，安裝在圓柱形基體1上，以水平線為基點，反向鋼液溜槽A與圓柱形基體呈 45°，反向鋼液溜槽B與圓柱形基體呈135°，反向鋼液溜槽A和反向鋼液溜槽B的矩形延 伸長度取值范圍為1一1.5m。
【專利摘要】本發明公開了一種抑制短路流的中間包湍流抑制器，可以有效阻止中間包內鋼液短路流的發生。該抑制器包括：圓柱形基體、反向鋼液溜槽A、反向鋼液溜槽B，所述反向鋼液溜槽A和反向鋼液溜槽B呈矩形形狀，互相呈90°直角關系，安裝在圓柱形基體上，以水平線為基點，反向鋼液溜槽A與圓柱形基體1呈45°，反向鋼液溜槽B與圓柱形基體呈135°。本發明為湍流抑制器添加了反向溜槽，改變了傳統湍流抑制器的結構，加強了對進入湍流抑制器內鋼液的導向作用，增加了鋼液在中間包內的流動路徑，延長鋼液停留時間，使鋼液內夾雜物易于上浮排除，提高了中間包效率和鑄坯質量。
【IPC分類】B22D11/106
【公開號】CN104985148
【申請號】CN201510297961
【發明人】王國承, 云茂帆, 肖遠悠, 艾新港, 趙昌明, 張崇民
【申請人】遼寧科技大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月3日