中间包冶金

冶金方面的参考

中间包冶金 中间包操作过程的流动现象 中间包钢水夹杂物的去除 中间包流动形态控制 中间包精炼技术 中间包过滤应用

中间包加热技术

冶金方面的参考

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由储存、分配钢水和稳定注流作用过渡到精炼作用，具体有：

1)消除钢水中夹杂物的污染，如钢水二次氧化、耐火材料的侵蚀、钢包下渣；2)促使钢水中夹杂物的上浮分离，如改善钢水流动形态、延长钢水在中包内停留时间； 3)防止中包表面覆盖渣卷入钢水，防止中包内钢水旋涡和表面波的生成； 4)采用附加的冶金工艺，完成中包精炼功能，如夹杂物形态控制，成分微调、温度精 确控制；

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第一节 中间包操作过程的流动现象

1.1 流动概念Re vLV 流体速度； L 容器长度； ν 动力粘度；

流动速度u 平均速度u 脉动速度u /

Re<2000 层流 Re >2000 紊流

u/ 紊流强度 u2%~10%

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1.2钢包注流冲击区 注流为自由流股，流股卷入周围液体后逐渐消失；

注流流入一个对称的有限空间，卷入的液体引起再循环流动；

注流流入非对称的中间包，引起多种类型的循环流动；自由流股 封闭流股

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注流卷入空气 决定因素：注流直径、轴向速度、钢水粘度、注流紊流强度 光滑层流，卷入空气少； 脉动紊流，卷入空气较多； 高度紊流，卷入空气很多； 分散液滴，卷入空气最大。 分散液滴为光滑层流60倍以上。

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注流形态对流动的影响：

光滑

粗糙

麻花

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旋涡 带来的危害： 卷渣；

卷空气； 注流不稳定，搅乱结晶器钢液流动。

旋涡形成

有旋涡时流动形态

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流动不稳定性和波的形成

液面升高或降低时，流速有较大的变化而引起流动模式改 变导致表面波的形成； 入口和出口条件发生变化时，流动不稳定性导致表面波。 表面波的扩散，会引起中间包钢渣界面的搅动而卷入渣，对 铸坯质量有不利影响。

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第二节 中间包钢水夹杂物的上浮夹杂物上浮

2rP2 ( t i ) g v 9

50t钢水，250×1300,拉速 1.2m/min,平均停留时间为9min, 说明小于70μm,上浮困难

50t,深度为1m,夹杂物上浮速度与时间的关系夹杂物直径 μm 上浮速度 Cm/min 上浮时间 Min

100 70 20

22.87 11.2 0.92

4.37 8.93 109.6

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由于中间包钢水流动的紊流作用，夹杂物相互碰撞聚合加速了

夹杂物上浮.而聚合速度取决于紊流动能的消失速率：中间包紊流强度与钢包吹气搅拌大体相当，因此可以断定中间 包内会发生夹杂物质点的碰撞聚合，更有利于夹杂物上浮排除。 为使中间包夹杂物充分上浮，应采取的措施是： 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； 2)改善液体流动轨迹。流体把夹杂物带到中间包表面区， 缩短上浮距离。为此在中间包加障碍物(如挡墙和坝)以改变流 动方向.消除中间包死区 3)钢包注流不应把夹杂物带入钢包底部而是在某一定高度。 为此中间包液面高度由浅向深熔池方向发展。

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2.2 钢水平均停留时间中间包钢水体积 tr 中间包钢水流量若中间包长7m、宽1m、深1m.则钢水重量为49t,浇

注250×1500mm板坯拉速为1.5ml/min,则中间包钢水流量约为4t/min。其平均停留时间：

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然而，由于中间包流动的不稳定性和存在不活跃的死区，有些流 动体单元流动快，而另一些流动慢，所以实际停留时间与理论平 均停留时间之间是有偏差的。因此用停留时间分布来描述中间包 钢水流动特性，为此采用物理模型(水模型),使用脉冲示踪技术 来测定中间包液体停留时间分布。 物理模型必须遵循原型和模型的几何相似和描述流动的相似准 数相。根据刺激—响应原理.在水模型的中间包入口处，特定量 的示踪别以脉冲方式注入钢包钢流，用探头(如电导仪)测定出口 处的浓度变化，则实际平均停留时间的定义：

tf

0 0

tC (t ) dt C (t ) dt

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根据测定的浓度曲线(也叫c曲线),可以估计中间包内存在三个流动区： 1)活塞流区：即流体保持均一性以相同速度流过中间包，此

时入口和出口浓度相等。定义tP为滞止时间，即在出口处显示示踪剂的时间。tP越长，活塞流越强； 2)混合区：液体混合良好，示踪剂均匀分散在整个液体中， 任何时刻在出口处示踪剂浓度与液体相同。混合区与c曲线峰值 相关， 3)停滞区(死区):在中间包内一部分液体停留时间比平均停留 时间要短，而另一部分液体停留时间又比平均停留时间要长， 这说明有不活跃的死区存在。有死区存在时，c曲线有最高的峰

值且出现长尾巴。

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第三节 中间包流动形态控制 中间包无控制流动

无控制流动模式

缺点： 带入大量空气，加剧二次氧化，表面波等的形成； 存在钢水停滞区，温度不均匀；

有死区存在，中间包未能充分利用夹杂不易上浮。

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