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电炉钢的浇注质量控制
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第八篇
电炉钢的浇注及质量控制
第一章 钢液的凝固
炼钢车间的最终产品是钢锭或铸坯,它的质量好坏,不仅决定于冶炼,而已与浇注直
接有关。
钢水的浇注???程不单是一个液—固态转变过程,而且始终伴随着一系列复杂的流体
力学和热交换过程。如钢水流动、传热、传质、结晶凝固等等,了解这些过程的特点和规
律是认识钢锭结构形成机理和分析各种缺陷产生原因的基础,也是制定和选择浇注工
艺、设计和选择浇注设备的主要依据。
第一节 钢水流动的特征
一、注流的特征
从盛钢桶水口自由流出的注流,不单决定着浇注速度,而且影响钢水的二次氧化、浇
注系统耐火材料的侵蚀、钢水在模内的流动特征及钢锭质量等。因此为获得良好的浇注
效果,必须正确控制浇注速度、注流形态,了解注流的特征。
! 钢液流出速度和流出量 根据伯努力方程,在忽略阻力损失的情况下,钢水自盛
钢桶内自由流出速度 ! 为:
! # $ !
# 米 % 分 ( ’ ! ’ !)
而钢水的自由流出量 $ 则为:
? ( ) ( ?
第一章 钢液的凝固
! ! !
#
$
#$
# !
$ 吨 % 分 ( ’ ( ’ )
式中
#
———水口出口断面的初始直径,米;
#
———水口出口断面积变化系数;
$
———钢水密度,吨 ) 米
*
;
$———盛钢桶或中间罐的钢液面到水口出口断面的高度,米;
#
———重力加速度,+, - .#
米 ) 分;
!
———流量系数为 !
实际
% !
自由
。对一定水口,
!
主要随钢种变化。
根据测定,对 /0 和 /*0,
!
! #, 1 2 #, +*;对 /*(罐内加铝#, 1 公斤) 吨),
!
! #, *
2 #, ;而对只在模内加铝的 /*,
!
! #, 3 2 #, +3。
由上式可见,钢水的流出量与盛钢桶内钢液面高度的平方根成正比,而与水口断面
的直径平方成正比。
, 注流的形态 流体的流动状态主要决定于其雷诺数 %:
% !
’
%
( ’ ( ’ *)
式中 ’ ———流体的流动速度,米) 秒;
———流股的水力学直径,米;
%
———流体的运动粘度,米 ) 秒。
如前所述,在忽略阻力损失的情况下,钢水的流速 ’ 应为:
’ ! #
($ 4 (
!
) 米%秒 ( ’ ( ’ $)
( 为由水口的出口断面至计算点的注流长度,见图 ’ ( ’ (。
将式( ’ ( ’ $)代入式( ’ ( ’ *)得:
% !
%
#
($ 4 (
!
) ( ’ ( ’ 1)
可见,注流的雷诺数与钢液面高度和注流长度之和的平方根及注流直径成正比,而
与钢水的运动粘度成反比。
为减少钢流的二次氧化,保证正常浇注和钢锭的质量,希望注流饱满和表面圆滑,即
以层流或接近层流的状态浇注。我们知道:当 % 5 %
临
时,钢流为层流;% 6 %
临
时,
则转变为紊流。因钢水进入水口并不规则,所以雷诺数的临界值 %
临
可取做 *#。根
据计算,钢流的实际 %
%
临
。因此钢流远非层流,即使在较为理想的浇注条件下,也只
能争取注流呈接近层流的状态。
从水口流出的注流,受到与水口壁的摩擦力,自重及周围空气的阻力等作用而发生
? # 3 + ?
第八篇 电炉钢的浇注及质量控制
变形。下落的注流根据其形态特征,一般可分为三个区段:饱满的连续段、表面已经散开
的过渡段和出现明显扩散的散乱段。影响注流形态的主要因素有以下几点:
图! # # 注流高度
(#)钢液的性质和温度。钢液含氧量越高,运动粘度越小。所以在其它条件相同时,
沸腾钢注流的紊流程度较镇静钢大,对水口冲蚀也大,连续段长度较小。
钢液温度越高,运动粘度越小,使紊流程度增加,因此适当的低温浇注能得到较好的
注流状态,并减少钢水的二次氧化;
(
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