CN220992808U - 一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，包括：T型包体,T型包体包括矩形的工作区以及与工作区相连通的冲击区；工作区包括设置在工作区前侧的空腔前壁和设置在工作区后侧的空腔后壁；冲击区与工作区之间设置有挡渣墙；挡渣墙的下端设置有导流孔；两个出水口，设置在工作区内下表面的两端；挡渣坝，设置在两个出水口之间，且挡渣坝的两端分别连接空腔前壁和空腔后壁；挡渣坝的下表面与工作区内下表面无间隙连接；每个挡渣坝到同一端的出水口的距离为200mm。通过设置挡渣坝，有效促进钢水中夹杂物上浮，提高钢水的纯净度，从而提高产品质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢铁冶金设备领域，具体涉及一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包。
背景技术
高纯净度铸坯是生产高质量钢材的基础，铸坯的纯净度主要取决于进入结晶器之前的钢水的处理过程，中间包作为连铸生产中的重要的热工设备，在连铸过程中，中间包不仅起着均匀钢水温度的作用，而且是钢包与结晶器之间的缓冲器。目前，广西柳钢中金公司不锈钢有限公司生产产品为不锈钢，主要以生产200系列奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织，因其无磁性而且具有高韧性和塑性，在各行业中得到了广泛应用。中金公司炼钢厂生产的不锈钢铸坯经热轧、酸洗、冷轧后，由于炉渣等非金属夹杂物卷入污染钢水导致白皮卷表面出现脱皮现象，严重影响产品的质量。
综上所述，现有技术中存在以下问题：不锈钢铸坯经热轧、酸洗、冷轧后白皮卷表面出现脱皮，影响产品质量，有损产品品牌形象。
实用新型内容
本实用新型提供一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，以解决锈钢铸坯经热轧、酸洗、冷轧后白皮卷表面出现脱皮，影响产品质量的问题。
本实用新型提出一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，包括：
T型包体1,所述T型包体包括矩形的工作区12以及与所述工作区12相连通的冲击区11；
所述工作区12包括设置在所述工作区12前侧的空腔前壁121和设置在所述工作区12后侧的空腔后壁122；
所述冲击区11与所述工作区12之间设置有挡渣墙4；
所述挡渣墙4的下端设置有导流孔41；
两个出水口3，设置在所述工作区12内下表面的两端；
挡渣坝2，设置在两个所述出水口3之间，且所述挡渣坝2的两端分别连接所述空腔前壁121和空腔后壁122；所述挡渣坝2的下表面与所述工作区12内下表面无间隙连接；
每个所述挡渣坝2到同一端的所述出水口3的距离为200mm。
进一步地，两个所述出水口3对称设置，且两个所述出水口3的连线与所述空腔前壁121平行；所述挡渣坝2分别与所述空腔前壁121、空腔后壁122垂直，且所述挡渣坝2为长方体，所述挡渣坝2的宽100mm，高150mm。
进一步地，所述冲击区11的内表面和所述工作区12的内表面为镁质预制板层。
进一步地，所述导流孔41为圆形孔。
进一步地，所述导流孔41的内壁设置有螺旋槽411。
进一步地，所述导流孔41与水平面的夹角为16°-20°。
进一步地，所述挡渣墙4为中括号形，所述挡渣墙4包括两个侧板及连接两个所述侧板的横板，两个所述侧板分别与所述冲击区11和所述工作区12的连接处相连。
进一步地，所述导流孔41设置在两个所述侧板上。
进一步地，所述导流孔41的直径为80mm-120mm。
进一步地，所述导流孔41到所述工作区12内下表面的距离小于所述挡渣坝2的高度。
上述技术方案具有如下有益效果：通过在距离出水口200mm处设置挡渣坝、在挡渣墙中设置螺旋式导流孔的方式，使钢流往上分流，夹杂物上浮的速度增加，钢水在中间包行走距离加长，钢水在中间包内的停留时间延长，有效促进钢水中夹杂物上浮，保证导流孔出来的钢液经螺旋上扬后，增加夹杂物的上升速度，提高中间包钢水洁净度，从而有效降低了钢卷脱皮率；在工作区内表面设置镁质预制板层的方式，降低夹杂物的产生，最终提高产品质量，保障品牌形象。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包中挡渣墙的结构示意图；
图3为本实用新型实施例一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包中导流孔的结构示意图；
图4a为未采用本实用新型实施例的中间包时ANSYS-Fluent模拟中间包内流场的一半中间包内流股分布正视图；
图4b为未采用本实用新型实施例的中间包时ANSYS-Fluent模拟中间包内流场的一半中间包内流股分布俯视图；
图4c为未采用本实用新型实施例的中间包时ANSYS-Fluent模拟中间包内流场的另一半中间包内流股分布正视图；
图5a为本实用新型实施例一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包ANSYS-Fluent模拟时一半中间包内流股分布正视图；
图5b为本实用新型实施例一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包ANSYS-Fluent模拟时一半中间包内流股分布俯视图；
图5c为本实用新型实施例一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包ANSYS-Fluent模拟时另一半中间包内流股分布正视图；
附图标号说明：
1、T型包体；11、冲击区；12、工作区；121、空腔前壁；122、空腔后壁；2、挡渣坝；3、出水口；4、挡渣墙。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本实用新型。
如图1所示，本实用新型提供一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，包括：T型包体1,所述T型包体包括矩形的工作区12以及与所述工作区12相连通的冲击区11；
所述工作区12包括设置在所述工作区12前侧的空腔前壁121和设置在所述工作区12后侧的空腔后壁122；
所述冲击区11与所述工作区12之间设置有挡渣墙4；
所述挡渣墙4的下端设置有导流孔41；
两个出水口3，设置在所述工作区12内下表面的两端；
挡渣坝2，设置在两个所述出水口3之间，且所述挡渣坝2的两端分别连接所述空腔前壁121和空腔后壁122；所述挡渣坝2的下表面与所述工作区12内下表面无间隙连接；
每个所述挡渣坝2到同一端的所述出水口3的距离为200mm。
中间包作为连铸生产中的重要的热工设备，在连铸过程中，中间包不仅起着均匀钢水温度的作用，而且是钢包与结晶器之间的缓冲器。钢水从冲击区11流向工作区12，挡渣墙4在所述冲击区11与所述工作区12之间，钢水通过挡渣墙4中的导流孔41从冲击区11流向工作区12，再从出水口3进入结晶器，其中出水口3离空腔前壁121的距离为110mm-120mm，优选115mm，出水口3到同侧空腔侧壁的距离为140mm-150mm，优选145mm。
在中间包内离出水口3的距离为200mm处增加一组挡渣坝2，钢水夹杂物得到上浮，阻挡钢液沿着底部通过出水口3流入结晶器，减少了中间包水口卷渣。
采用ANSYS-Fluent进行了中间包内流场的数值模拟，在中间包内离出水口3的距离为200mm处增加一组挡渣坝2，且出水口3到空腔前壁121的距离为115mm，出水口3到同侧空腔侧壁的距离为145mm时，具有最佳的中间包流场结构。如图4a-4c所示为中间包中未增加本实用新型实施例中的挡渣坝时，采用ANSYS-Fluent进行中间包内流场水模拟的钢水流股的分布情况，如图5a-5c所示，图5a-5c为本实用新型实施例，采用ANSYS-Fluent进行中间包内流场水模拟的钢水流股的分布情况。通过图4a-4c和图5a-5c的对比可知，本实用新型实施例中的中间包流场状态下能促使更多的钢水夹杂物得到上浮，阻挡钢液沿着底部通过浸入式水口流入结晶器，减少了中间包水口卷渣。
进一步地，两个所述出水口3对称设置，且两个所述出水口3的连线与所述空腔前壁121平行；所述挡渣坝2分别与所述空腔前壁121、空腔后壁122垂直，且所述挡渣坝2为长方体，所述挡渣坝2的宽100mm，高150mm。
两个出水口3的连线与所述空腔前壁121平行；所述挡渣坝2分别与所述空腔前壁121、空腔后壁122垂直，使得中间包以中间线为对称线完全对称，钢水通过两边的挡渣坝2时，左右两边的钢水夹杂物上浮路径一致，能够得到相同的净化钢水效果。
挡渣坝2宽度设计成宽100mm，高150mm，既能保证挡渣坝2具有足够强度，保证挡渣坝2寿命与中间包寿命同步，同时不过多占用中间包容量而导致钢水量减少，保证钢水夹杂物上浮时间。
进一步地，所述冲击区11的内表面和所述工作区12的内表面为镁质预制板层。
中间包工作层(即工作区12的内表面)一直以来采用镁质涂抹料。镁质涂抹料加入较高含量的水以保证施工，烘干后导致工作层气孔率增大，连铸浇钢时微细空气导入钢液提高钢液中氧的浓度，同时会存在水化问题，氧化镁与水或水蒸气反应生成氢氧化镁，反应伴随1.5倍的体积膨胀，在养护烘烤阶段产生裂纹以及浇钢过程容易出现剥落或坍塌的问题，这些剥落或坍塌的小块涂抹料都会形成夹杂物污染钢液，降低了钢液的洁净度，浇钢过程中高温下氢氧化镁分解为氧化镁与水蒸气，水蒸水分解会给钢液带来增氧与氢的问题，涂抹料主体成分为氧化镁，氧化硅及少量氧化铝，氧化硅对钢液增氧能力强，提高钢液中氧的浓度，并与钢液中的金属元素发生氧化还原反应形成氧化物夹杂，降低了钢液的洁净度。
本实用新型实施例，工作区12的内表面为镁质预制板层，镁质预制板是一种新型连铸中间包工作层，镁质预制板采用镁质水泥为结合剂，耐压强度高，主要成分为氧化镁，氧化硅及氧化铝含量低，不含有机质如碳水化合物及无机杂质如硫，磷，钠，硅等，减少了对钢液增加氧氢硫磷的问题，具有减少由于涂抹料的受钢液冲刷而造成的钢水非金属夹杂。镁质预制板在公司生产定型，耐压抗折强度较强，残余水分很小。与涂抹料工作层相比对连铸坯夹杂减少效果明显，特别第一炉连铸作业优势更加明显。
本实用新型实施例中，工作区12的内表面为镁质预制板层的厚度如下：冲击区11的侧面，镁质预制板层厚度为12cm，冲击区11的底面，镁质预制板层厚度为20cm。工作区12的侧面，镁质预制板层厚度为5cm，工作区12的底面，镁质预制板层厚度为5cm。冲击区11钢水直接冲击，冲击区11钢渣浸蚀比工作区12大，因此冲击区11中的镁质预制板层厚度比工作区12的镁质预制板层厚度厚。
进一步地，如图3所示，所述导流孔41为圆形孔。有利于钢水从冲击区11流向工作区12。
进一步地，如图3所示，所述导流孔41的内壁设置有螺旋槽411。如图3所示，导流孔41的内壁设置有螺旋槽411，导流孔411设计成螺旋上升形状，保证导流孔411出来的钢水经螺旋上扬后，增加夹杂物的上升速度，缩短夹杂物上浮时间，提高中间包钢水洁净度。
进一步地，所述导流孔41与水平面的夹角为16°-20°。导流孔41与水平面的夹角为16°-20°，有一定的倾斜度，使得钢水能更顺畅地从冲击区11流向工作区12，通过实验测试，优选角度为18°。
进一步地，所述挡渣墙4为中括号形，所述挡渣墙4包括两个侧板及连接两个所述侧板的横板，两个所述侧板分别与所述冲击区11和所述工作区12的连接处相连。挡渣墙4将冲击区11与工作区12分开，钢水从大包流向中间包后，通过中间包冲击区11的缓冲，在挡渣墙4的阻挡下，能减缓钢水的速度，挡渣墙4为中括号形，使冲击区11形成一个六边形，在六边形内，钢水从大包流向冲击区11的冲击力被有效分散，从而提高冲击区的寿命，且钢水中的夹杂物流速更平稳。
进一步地，所述导流孔41设置在两个所述侧板上。导流孔41设置在侧板上，与挡渣坝2相对，从而使挡渣坝2起到更好的使夹杂物上浮的效果。
进一步地，所述导流孔41的直径为80mm-120mm。导流孔41的直径优选采用85mm，能够保证钢水从冲击区11中有效流出，同时又不会因为导流孔41太大而使钢水流速太大，对工作区12形成更大的冲击，不利于保障工作区12的使用寿命，也可能使钢水净化效果不佳。
进一步地，所述导流孔41到所述工作区12内下表面的距离小于所述挡渣坝2的高度。导流孔41设置在挡渣墙4中的高度低于挡渣坝2的高度，使挡渣坝2有效起到阻挡的作用。
以下为具体实施例，广西柳钢中金公司不锈钢有限公司生产产品为不锈钢，主要以生产200系列奥氏体不锈钢。
1、中金公司板坯连铸机基本情况
1)铸机机型：直弧形2机2流矫直连铸机，R弧＝6m.
2)断面：160*(620-750)。
3)钢种：200系、300系、400系不锈钢，拉速0.75-1.3m/min。
4)生产工艺参数：出水口3采用直通式水口，浸入深度80-120mm；采用正弦振动，振幅5mm；人工加渣，液面自动控制系统。
5)生产工艺流程：高炉铁水——AOD——LF——连铸。
6)浇铸状况：塞棒+出水口3保护浇铸。
7)中间包主要技术参数：T型中间包，中间包容量15-18t，工作液位≥800mm，溢流液位900mm。
中金不锈钢中间包为二流小板坯中间包，中间包长度为4.8m，液面高度为800～850mm，长水口内径为65mm，中间包的具体结构及尺寸见图1和图2。中间包内钢液液面800～850mm，长水口插入深度满包时为350mm，铸坯断面宽度600～750mm×厚度160mm，正常拉速为1～1.2m/min。
通过对大量轧后脱皮缺陷分析，从金相截面看，脱皮与基体相连，沿着“氧化质点”与基体分离，非剥皮区域无“氧化质点”。皮下“氧化质点”可观察到Cr、Mn、Si、O元素的聚集分布，从金相谱图中O、Mn、Cr质量分数粗略估算其原子百分比为O：Mn：Cr＝4：1：2，即MnO·Cr2O3(锰铬尖晶石)。因此，推断大颗粒“氧化质点”应为MnO-Si02-CrOX类夹杂物，夹杂物的塑性变形能力差，导致钢材轧制起皮。而MnO-Si02-CrOX类夹杂物是AOD炉渣的重要组成，而炉渣卷入不锈钢铸坯，中间包是最后一道防线。表1为2021年全年钢坯轧制脱皮缺陷及降级情况：
表1
| 脱皮(卷) | 116 | 0.16％ |
| 降级(卷) | 55 | 0.076％ |
| 总量(卷) | 72058 | -- |
采用本实用新型实施例在广西柳钢中金不锈钢有限公司炼钢厂使用后，钢坯夹杂物明显减少，轧后脱皮、降级比例大幅度下降，质量得到明显改善。表2为采用本实用新型实施例后一年内钢坯轧制脱皮缺陷及降级情况
表2
| 脱皮(卷) | 44 | 0.069％ |
| 降级(卷) | 23 | 0.036％ |
| 总量(卷) | 63745 | -- |
通过实际生产数据可见，本实用新型实施例，通过在离出水口200mm处设置一组挡渣坝2，采用螺旋式的导流孔，以及在冲击区11的内表面和工作区的内表面将镁质涂抹料改为镁质预制板的方式，有效促进钢水中夹杂物上浮，提高中间包钢水洁净度，钢坯夹杂物明显减少，轧后脱皮、降级比例大幅度下降，有效提高了产品质量，保障了保障品牌形象。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述中间包包括：
T型包体(1),所述T型包体包括矩形的工作区(12)以及与所述工作区(12)相连通的冲击区(11)；
所述工作区(12)包括设置在所述工作区(12)前侧的空腔前壁(121)和设置在所述工作区(12)后侧的空腔后壁(122)；
所述冲击区(11)与所述工作区(12)之间设置有挡渣墙(4)；
所述挡渣墙(4)的下端设置有导流孔(41)；
两个出水口(3)，设置在所述工作区(12)内下表面的两端；
挡渣坝(2)，设置在两个所述出水口(3)之间，且所述挡渣坝(2)的两端分别连接所述空腔前壁(121)和空腔后壁(122)；所述挡渣坝(2)的下表面与所述工作区(12)内下表面无间隙连接；
每个所述挡渣坝(2)到同一端的所述出水口(3)的距离为200mm。
2.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，两个所述出水口(3)对称设置，且两个所述出水口(3)的连线与所述空腔前壁(121)平行；所述挡渣坝(2)分别与所述空腔前壁(121)、空腔后壁(122)垂直，且所述挡渣坝(2)为长方体，所述挡渣坝(2)的宽100mm，高150mm。
3.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述冲击区(11)的内表面和所述工作区(12)的内表面为镁质预制板层。
4.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述导流孔(41)为圆形孔。
5.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述导流孔(41)的内壁设置有螺旋槽(411)。
6.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述导流孔(41)与水平面的夹角为16°-20°。
7.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述挡渣墙(4)为中括号形，所述挡渣墙(4)包括两个侧板及连接两个所述侧板的横板，两个所述侧板分别与所述冲击区(11)和所述工作区(12)的连接处相连。
8.如权利要求7所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述导流孔(41)设置在两个所述侧板上。
9.如权利要求4所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述导流孔(41)的直径为80mm-120mm。
10.如权利要求1所述的降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包，其特征在于，所述导流孔(41)到所述工作区(12)内下表面的距离小于所述挡渣坝(2)的高度。
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| CN202322747932.XU CN220992808U (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 一种降低不锈钢轧后脱皮缺陷的中间包 |
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