CN104384488A - 一种防止钢水卷渣的钢包设计方法 - Google Patents

一种防止钢水卷渣的钢包设计方法 Download PDF

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陈列
张旭
刘宏伟
傅排先
赵海东
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings
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Abstract

本发明公开了一种防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据Fluent软件模拟出钢水卷渣位置，钢水卷渣时的高度记为H；(2)对钢包底进行设计，使钢包底一半高、一半低呈台阶状，台阶的高度差等于钢水卷渣时的高度H，钢包水口位置设置在钢包底水平面低的一侧，水口直径≥40mm，水口中心到钢包底中心的距离为前述R为钢包底的半径。本发明的有益之处在于：通过对钢包底部进行合理布局，将钢包底设计成台阶状，水口位置设置在钢包底水平面低的一侧，保证了在浇注后期钢水量较少的情况下，钢水仍然具有较高深度，使水口处钢水不易形成涡流，不仅能够防止钢水卷渣发生，而且大大减少了钢水残留量，有效提高了钢水利用率。

Description

一种防止钢水卷渣的钢包设计方法
技术领域
本发明涉及一种钢包设计方法，具体涉及一种防止钢水卷渣的钢包设计方法，属于钢锭浇注领域。
背景技术
钢包作为盛钢水设备，常用来浇注钢锭。在钢水浇注环节，经常会发生钢包中液面上的渣子被钢水卷入到钢锭中，成为严重的钢锭内部质量缺陷，使钢锭的利用率大大降低。
当前，常常通过控制钢包中钢水高度来防止钢水卷渣，这样就导致了大量钢水被浪费，大大增加了生产成本。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在减少钢水量的情况下，能有效防止钢水卷渣的钢包设计方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据Fluent软件模拟出钢水卷渣位置，钢水卷渣时的高度记为H；
(2)对钢包底进行设计，使钢包底一半高、一半低呈台阶状，台阶的高度差等于钢水卷渣时的高度H，钢包水口位置设置在钢包底水平面低的一侧，水口直径≥40mm，水口中心到钢包底中心的距离为前述R为钢包底的半径。
前述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，前述钢包底全部采用耐火砖铺设而成。
前述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，前述钢包底采用耐火砖和打结料铺设而成，前述打结料铺设在钢包底水平面高的一侧且位于最底部，打结料的铺设高度等于台阶的高度差。
前述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，前述钢包的工作层砖的铺设厚度≥400mm。
前述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，前述钢包的工作层砖的主要成分为氧化镁、氧化铝和少量碳，其中，氧化镁和氧化铝的含量≥90％。
本发明的有益之处在于：通过对钢包底部进行合理布局，将钢包底设计成台阶状，水口位置设置在钢包底水平面低的一侧，保证了在浇注后期钢水量较少的情况下，钢水仍然具有较高深度，使水口处钢水不易形成涡流，不仅能够防止钢水卷渣发生，而且大大减少了钢水残留量，有效提高了钢水利用率。
附图说明
图1是Fluent软件模拟钢水卷渣过程的示意图；
图2是本发明的方法所涉及的钢包底的侧视图；
图3是图2中的钢包底的俯视图。
图中附图标记的含义：1-耐火砖，2-打结料，3-水口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其包括以下步骤：
一、根据Fluent软件模拟出钢水卷渣位置，参见图1，钢水卷渣时的高度记为H。
Fluent软件用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，其具有丰富的物理模型，能够模拟钢水浇注过程中卷渣现象，确定卷渣时钢水高度，为钢包底的设计提供依据。
经模拟发现，对于20吨以上钢包，钢水卷渣时的高度在100mm以上。
二、对钢包底进行设计
参照图2和图3，将钢包底设计成一半高、一半低，各占钢包底部一半，呈台阶状，台阶的高度差等于钢水卷渣时的高度H(对于20吨以上钢包，台阶的高度差在100mm以上，优选100-300mm)，钢包水口3的位置设置在钢包底水平面低的一侧，水口3的直径≥40mm，水口3的中心到钢包底中心的距离为其中，R为钢包底的半径。
由于将钢包底设计成台阶状，并且水口3的位置设置在钢包底水平面低的一侧，保证了在浇注后期钢水量较少的情况下，钢水仍然具有较高深度，使水口3处钢水不易形成涡流，不仅能够防止钢水卷渣发生，而且大大减少了钢水残留量，有效提高了钢水利用率。
采用本发明的方法设计、建造出来的钢包适合于20吨以上钢包浇注。为了使水口3处钢水不易形成涡流，20-30吨钢包的水口优选的直径为40-45mm，30-60吨钢包的水口优选的直径为45-50mm，60吨以上钢包的水口优选的直径为50mm以上。
本发明的方法所涉及的钢包，其底部全部采用耐火砖铺设而成，或者采用耐火砖和打结料铺设而成。耐火砖为钢包的工作层砖。
当钢包的底部全部采用耐火砖铺设时，可以通过使用不同砖型来匹配台阶的高度差。
参照图2，当钢包的底部采用耐火砖1和打结料2铺设时，打结料2铺设在钢包底水平面高的一侧且位于最底部，打结料2的铺设高度等于台阶的高度差。此时，钢包的工作层砖(即耐火砖1)的铺设厚度≥400mm
作为一种优选的方案，钢包的工作层砖(即耐火砖1)的主要成分为氧化镁、氧化铝和少量碳，其中，氧化镁和氧化铝的含量≥90％。
实施例1
钢包吨位25吨，钢包底部台阶的高度差120mm、通过打结料调整，水口直径42mm、距离钢包底中心1/3R。
结果显示：钢包中钢水卷渣明显减少。
实施例2
钢包吨位45吨，钢包底部台阶的高度差200mm、通过选取不同规格耐火砖调整，水口直径48mm、距离钢包底中心1/2R。
结果显示：钢包中钢水卷渣明显减少。
实施例3
钢包吨位70吨，钢包底部台阶的高度差250mm、通过选取不同规格耐火砖调整，水口直径60mm、距离钢包底中心2/3R。
结果显示：钢包中钢水卷渣明显减少。
由此可见，采用本发明的设计方法不仅能够防止钢水卷渣发生，而且能够大大减少钢水残留量，有效提高了钢水利用率。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据Fluent软件模拟出钢水卷渣位置，钢水卷渣时的高度记为H；
(2)对钢包底进行设计，使钢包底一半高、一半低呈台阶状，台阶的高度差等于钢水卷渣时的高度H，钢包水口(3)位置设置在钢包底水平面低的一侧，水口(3)直径≥40mm，水口(3)中心到钢包底中心的距离为所述R为钢包底的半径。
2.根据权利要求1所述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，所述钢包底全部采用耐火砖(1)铺设而成。
3.根据权利要求1所述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，所述钢包底采用耐火砖(1)和打结料(2)铺设而成，所述打结料(2)铺设在钢包底水平面高的一侧且位于最底部，打结料(2)的铺设高度等于台阶的高度差。
4.根据权利要求3所述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，所述钢包的工作层砖的铺设厚度≥400mm。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的防止钢水卷渣的钢包设计方法，其特征在于，所述钢包的工作层砖的主要成分为氧化镁、氧化铝和少量碳，其中，氧化镁和氧化铝的含量≥90％。
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