随着对钢水洁净度的要求越来越高,中间包已不再只是简单的盛钢容器,其二次精炼的冶金功能越来越为人们所关注,对中间包内的钢水流场进行了研究,以获得更好的中间包流场达到二次精炼的目的。目前入们采用在中间包内设置堰坝等传统手段来改善中间包流场,但这种结构对30μm以下的夹杂物去除无明显效果。借鉴钢包吹氩技术, 近年来中间包底部吹氩技术引起了入们的关注。与钢包吹氩不同,中间包底部吹氩的主要作用不是增强搅拌,而是通过惰性气体产生的气泡来“气洗”钢液,气流在中间包内形成 一个气幕挡墙,可以有效地改善中间包内钢水的流动形态和夹杂物的运行轨迹,从而达到去除小颗粒夹杂物的目的,甚至有脱气的作用。国外学者通过数值模拟和水力模拟发现: 中间包内吹氩形成的气幕改善了中间包流场,可以减小短路流的形成和死区比率,延长钢液在中间包内的停留时间,使夹杂物有足够的上浮去除时间;气幕挡墙的形成可以“抬起”钢液,也缩短了夹杂物上浮的距离;另外,气体的搅动作用增强了小颗粒夹杂物的碰撞机会,容易使小颗粒夹杂物发生碰撞并聚集长大,更易于去除。
中间包气幕挡墙材料安装于中间包底部,长期受到高温钢水的侵蚀与气体的冲刷作用,要求其必须具有较好的抗热震性、耐侵蚀性及抗渗透性。中间包气幕挡墙的作用机理要求必须产生微小气泡,并且连续分布,因此对吹气元件的微观结构有特殊要求。具体要求是气幕挡墙材料应具有良好的高温透气性,并不易被钢水所润湿;同时还需具有良好的体积稳定性,吹气过程中气孔不能被钢液渗透堵死;良好的抗热震性,能缓冲使用过程中由于温度巨变产生的热应力而不至于剥落;孔径小且孔径分布较均匀,既能产生微小气泡,又能有效防止钢水的渗透。
目前在连铸中间包气幕挡墙上使用的材质主要是刚玉质和镁质两种,它们的共同特点是均采用了1mm以下等径颗粒堆积,并配入适量的细粉作为结合剂,经成型后高温烧成制得。刚玉质气幕挡墙材料以电熔锆刚玉、电熔锆莫来石、活性氧化铝粉、电熔氧化铝、三氧化二铬粉、结合剂按一定比例配置后,经预混、搅拌、成型、干燥、烧成过程制成。镁质气幕挡墙材料以电熔镁砂、高纯镁砂、活性氧化铝粉、结合剂按一定比例配置后,经预混、成型、干燥、烧成过程制成。就其结构来分,有采用整体一次机压成型的;也有采 用复合形式,即在气室外围采用致密浇注料浇注,而透气芯部位则采用等粒径的浇注料配入适量的基质浇注而成。
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