一种用于中间包塞棒的滞流环
阅读：92发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种用于中间包塞棒的滞流环专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 连铸 机 中间包 控流装置，应用于塞棒，属于 钢 铁 冶金 中间包连铸工艺技术领域。其特征为环状结构，俯视形状为圆形或左侧部分为椭圆形，右侧部分为圆形，固定在塞棒上，内腔尺寸与塞棒匹配；尺寸R为5~100mm、h为5~30mm、H为5~150mm、r为5~50mm。本发明的优点在于，结构简单，制作方便，更换快捷，成本较低。在优化中间包流场方面，可有效阻止 短路 流，延长钢液 停留时间 。另外，本发明结合传统的控流装置（ 挡墙 、坝堰、 湍流 抑制器等），可以起到很好的效果。，下面是一种用于中间包塞棒的滞流环专利的具体信息内容。
一种用于中间包塞棒的滞流环
技术领域
背景技术
[0003] 中间包的目的不仅是存储、分配钢液、实现多炉连浇等，同时可以减少钢液的热量损失，将钢液平稳均匀输运给结晶器，减少宏观夹杂的形成，最大程度促使夹杂物的去除。同时，由于中间包就安装在结晶器的正上方，任何的干扰都将引起二次氧化和卷渣并导致宏观夹杂的形成。这些宏观夹杂随后可以被带入结晶器中并有可能导致铸坯缺陷。
[0004] 通过在中间包内设置各种控流元件（其中，坝堰、导流隔墙、过滤器和湍流抑制器，以及它们的组合使用是现代中间包普遍采用的控流装置）来优化中间包流场特性，可以达到促进夹杂物上浮、均匀钢水温度等效果，从而可以保证连铸生产的正常进行，已在大量文献中得到肯定。但是这致使了很多钢厂盲目在中间包内增设控流元件，有时非但起不到优化钢水质量的作用，反而还增大了对耐火材料的侵蚀和卷渣程度，其结果适得其反。此外，成本是需要考虑的另一个因素。控流装置的使用，不仅缩小了中间包的有效容积，还不同程度的存在包内残钢量。实施中间包热周转可以大幅度降低中间包耐火材料的消耗。装有控流装置结构复杂的中间包是不适合进行热周转操作的，而且中间包需要快速更换以配合多炉连浇。Walf认为上下挡墙对去除夹杂物的效果并不适用于各种容量的中间包；Heaslip提出缓冲板安装的位置不合适的话，会对流股特性起到反效果；德国马普斯所与技术中心研究表明，中间包挡墙促进夹杂上浮等作用不明显，建议无挡墙中间包技术。造成此现象的主要原因是一般文献都是针对某些特定连铸参数条件下所做的研究，由此得出的结论是否适用于其他连铸参数还有待考证。
[0005] 综合考虑，钢包与中间包之间可利用的空间通常是相当有限，因此，除了微合金化或防水口堵塞的钙处理外，中间包中通常不需要安装进行精炼和合金化的设施。中间包内控流装置设置，应以简单适用、综合效果最佳为原则；尽可能地延长钢水在中间包内的停留时间、最大限度地促进夹杂物的上浮和去除、加速钢水混合、均匀钢水的成分和温度、对多流连铸尽量使各流股钢水的流动特征趋于一致。
[0006] CN101947643A公开了一种中间包坝堰控流装置。该控流装置，包括置在前部的挡渣墙、设置在挡渣堰后部的挡渣前坝以及设置在挡渣前坝后部的挡渣后坝；挡渣堰的形状为左侧面上下边都是外弧形的横截面为梯形的六面体；挡渣前坝的形状为上底面上下边都是下弧形的横截面为五边形的七面体；挡渣后坝的形状为长方体。其局限性在于结构过于复杂，仅针对具有特定形状的中间包，适用性不强。
[0007] CN201579410U公开了一种连铸中间包用整体多功能控流装置，包括侧壁、底面稳流器和内腔，其特征在于，所述侧壁包括前、后、左、右、左前和右前六面侧壁，所述六面侧壁与底面稳流器连接构成六棱柱结构，六棱柱结构的内部形成内腔，所述内腔为带圆角的四棱台结构，该四棱台上口大、下口小，所述左前侧壁和右前侧壁上设置导流孔。其不足之处在于结构复杂，增加了加工制作难度，仅适用于多流T型中间包。
[0008] CN1730202A公开了一种能够捕捉夹杂物的中间包塞棒，属于钢铁冶金领域。建立在分形理论基础上，其特点在于塞棒圆周上设置了圆周凸缘，圆周突缘的侧视形状可以是椭圆、圆形、三角形和方向等图形，圆周突缘的俯视形状可以是椭圆、圆形、三角形、方向、多边形。由于中间包出口钢液对塞棒突缘冲刷较为剧烈，严重时突缘发生变形，如此，不仅未起到捕捉聚集夹杂物的效果，反而会增加宏观夹杂。如果采取更换塞棒的做法 ，则其使用寿命明显较低，造成耐火材料的浪费。
发明内容
[0009] 针对连铸中间包工艺特点和现有技术的缺陷，本发明依据连铸中间包流场的物理模拟和数学模拟相结合的研究结果，综合控流装置的加工、制作、修砌、固定、寿命等多种因素设计的一种用于塞棒的滞流环。设计目的是在保证钢水通过的原则下，在塞棒下部安装滞流环，能够防止短路流，改变钢液流动路径，利于夹杂物上浮，纯净钢水。
[0010] 一种能够避免短路流优化流场的用于中间包塞棒的滞流环，其特征为环状结构，俯视形状为圆形或左侧部分为椭圆形，右侧部分为圆形，固定在塞棒上，内腔尺寸与塞棒匹配；尺寸R为5~100mm、h为5~30mm、H为5~150mm、r为5~50mm。
[0011] 中间包内钢液的流动可看作由三个区组成，即全混区、活塞区和死区。全混区的流体达到均匀地混合；活塞区的流体流动像通过一个管子一样，无返混流；而滞止区内的流体几乎无流动和扩散。为了检测、评价和观察流体在中间包内的行为，在水模拟实验时采用向大包快速注流注入示踪剂，同时测量中间包出口示踪剂浓度的刺激─响应法。这样就可以得到出口示踪剂浓度时间的关系曲线。见图4所示。这就是通常所称的停留时间分布曲线，即RTD曲线。
[0012] 本发明的工作原理是从钢包注入的钢水，方向不一，部分钢液流会直接流向出口，安装滞流环后，可以有效的阻止这部分钢液，并改变其流动方向，因此，可以延长钢液停留时间，优化流场，见图3。
[0013] 本发明的优点在于，结构简单，制作方便，更换快捷，成本较低。在优化中间包流场方面，可有效阻止短路流，延长钢液停留时间。本发明能够应用的基础在于，目前中间包广泛使用塞棒控流。此外，本发明结合传统的控流装置（挡墙、坝堰、湍流抑制器等），可以起到很好的效果。附图说明
[0014] 图1、2是本发明方法所涉及的滞流环结构示意图；图3是塞棒组合滞流环后中间包流场示意图；
图4是在实验室条件下利用本发明通过水模拟刺激-响应实验进行测量的结果；
图5、6是应用实例之单流中间包示意图；
图7、8是应用实例之3流T型中间包示意图；
图9、10是应用实例之多流非对称中间包示意图；
图11、12是改进的滞流环结构示意图。
图4是在实验室条件下利用本发明通过水模拟刺激-响应实验进行测量的结果；
图5、6是应用实例之单流中间包示意图；
图7、8是应用实例之3流T型中间包示意图；
图9、10是应用实例之多流非对称中间包示意图；
图11、12是改进的滞流环结构示意图。
[0015] 参看图1、2，图中：1为塞棒；2为滞流环；R为滞流环环径；h为滞流环厚度；H为滞流环底面与塞棒底部间距离。其中，图1为主视图，图2为俯视图。
[0016] 参看图3，图中 ：1为塞棒；2为滞流环；3为中间包；4为长水口。
[0017] 参看图4，为利用本发明通过水模拟刺激-响应实验结果所作出的两个不同水口的停留时间分布（RTD）曲线，其中6为短路流。
[0018] 参看图5、6，图中：1为塞棒；2为滞流环；3为中间包；4为长水口。其中，图6为图5中A区域放大图。
[0019] 参看图7、8，图中：1为塞棒；2为滞流环；3为中间包；4为长水口（注流区）；5为多孔挡墙。其中，图7为俯视图，图8为左视图（多孔挡墙及其导流孔未绘出）。
[0020] 参看图9、10，图中：1为塞棒；2为滞流环；3为中间包；4为长水口（注流区）；5为多孔挡墙。其中，图9为俯视图，图10为左视图（多孔挡墙及其导流孔未绘出）。
[0021] 参看图11、12，图中：1为塞棒；2为滞流环；h为滞流环厚度；H为滞流环底面与塞棒底部间距离；R为椭圆形部分滞流环环径；r为圆形部分滞流环环径。其中，图11为主视图，图12为俯视图。
具体实施方式
[0022] 实施例1：一种用于单流中间包塞棒的滞流环，尺寸R为50mm、h为20mm、H为30mm，见图5、6。滞流环可有效控制短路流，改变钢液流动路径，延长停留时间。如果考虑注流区的影响，可以使用湍流抑制器+滞流环的组合。
[0023] 实施例2：一种用于3流T型中间包塞棒的滞流环，其中，中间流塞棒滞流环的尺寸R为80mm、h为20mm、H为30mm，两侧流塞棒滞流环的尺寸R为50mm、h为20mm、H为30mm，见图7、8。注流区流股在没有挡墙的情况下，最先到达中间一流，造成短路流，因此，在设计制作上，中间流滞流环的直径较两侧大30mm。如果考虑注流区影响，可以使用湍流抑制器+滞流环的组合；考虑三流一致性， 可以使用湍流抑制器+多孔挡墙+滞流环的组合。
[0024] 实施例3：一种用于多流非对称中间包塞棒的滞流环，其中靠近注流区的滞流环尺寸R为100mm、h为20mm、H为50mm，两侧尺寸仅R以20mm逐个减小，如R为80mm、h为20mm、H为50mm；R为60mm、h为20mm、H为50mm等，见图9、10。如果考虑注流区影响，可以使用湍流抑制器+滞流环的组合；考虑三流一致性， 可以使用湍流抑制器+多孔挡墙+滞流环的组合。
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