Меры по снижению вероятности разрушения отливок в месте соединения с литником.
2026-08-05
Многие ученые-металлурги в стране и за рубежом провели обширные исследования по решению проблемы эрозии шлакового слоя в погружных форсунках. Качество эрозионной стойкости материала шлакового слоя погружной форсунки является ключевым фактором, определяющим срок службы форсунки. Чай Цзюньлань [9, 10] предложил замену ZrO2 на ZrB2 для значительного повышения эрозионной стойкости, однако это улучшение сильно зависит от состава шлака. У Чунь и др. изучили влияние микропорошка борида циркония в качестве высокоэффективной добавки на стойкость шлакового слоя к окислению, доказав, что борид циркония может улучшить стойкость углерода циркония к окислению, тем самым повышая эрозионную стойкость шлакового слоя. Путем регулирования размера частиц и добавления высокоэффективных добавок можно улучшить характеристики шлакового слоя. Ван Яньфэй и др. Исследователи изучали эрозию материала ZrO2-C защитными шлаками различной вязкости и обнаружили, что вязкость шлака оказывает большое влияние на потери при плавлении защитного шлака для литейных форм. Многие металлургические заводы улучшили защитный шлак для литейных форм, добившись снижения потерь при плавлении на 19–36%. Фэн Лянцзюнь и др. [11] значительно увеличили срок службы погружных сопел и повысили экономическую эффективность, изменив высоту промежуточного ковша и сопла и применив многошлаковый линейный процесс. Для решения серьезной проблемы эрозии в шлаковой линии существующих сопел непрерывного литья, которая требует регулярной замены сопел, усложняет процесс и увеличивает затраты на непрерывное литье, авторы предложили новый метод противодействия эрозии в шлаковой линии и подали заявку на патент [12] , как показано на рисунке 1. Этот метод включает установку защитной втулки в шлаковой линии погружного сопла. Втулка крепится к кристаллизатору и резонирует с вибрацией кристаллизатора. Когда защитный шлак в определенной степени разъедает гильзу, относительная высота гильзы регулируется для изменения места разъедания, что позволяет шлаку разъедать новые поверхности огнеупорного материала на гильзе. Благодаря многократным регулировкам срок службы погружного сопла увеличивается.
Для решения проблемы засорения и закупорки внутренней стенки сопла, помимо усовершенствования технологических процессов, таких как усиление эффекта повторной продувки конвертера и использование RH-углеродной деоксидации для снижения кислородного числа расплавленной стали, контроль содержания TFe в шлаке верхней части ковша и оптимизация процесса рафинирования, было разработано множество материалов для футеровки сопла. Эти материалы показали хорошие результаты в предотвращении засорения и закупорки, но их стоимость относительно высока, и они не получили широкого распространения. Многие исследователи также разработали технологии предотвращения засорения, такие как продувка воздухом, внутренние кольцевые ступенчатые и Х-образные лопатки. Продувка воздухом обеспечивает хороший эффект предотвращения засорения, но количество подаваемого аргона трудно контролировать, что существенно влияет на гладкость литья; внутренние кольцевые ступенчатые сопла включают в себя однокольцевые и двухкольцевые ступенчатые [13] , которые обладают хорошим эффектом предотвращения засорения, но также вызывают значительную эрозию стенок; Х-образная лопатка улучшает поле потока внутри сопла и эффективно подавляет проблему засорения и закупорки, но устройство относительно сложное и все еще находится на лабораторной стадии. Для решения проблемы образования включений в сопле авторы предложили новый метод удаления включений и уменьшения их количества в сопле с помощью адсорбционного стержня [14] . Как показано на рисунке 2, этот метод включает введение адсорбционного стержня в сопло на определенную глубину с помощью полого пробкового стержня. Многочисленные вогнутые отверстия на поверхности адсорбционного стержня могут адсорбировать включения в расплавленной стали. Процесс работы прост, что решает проблему образования включений в сопле, а также улучшает чистоту расплавленной стали и качество отлитой заготовки.
В настоящее время не существует эффективной технологии для уменьшения отклонения потока расплавленной стали на выходе при использовании скользящего затвора для регулирования потока. Ученые как в стране, так и за рубежом рассчитали и оптимизировали поле потока внутри затвора. Наджар [15] рассчитал коэффициент и угол выхода двух выходов при открытии скользящего затвора на 50%; Кубо также провел соответствующие исследования изменений поля потока во время открытия и закрытия скользящего затвора. Чжан Сяовэй [16] использовал программное обеспечение для расчета жидкости Fluent для моделирования поля потока расплавленной стали внутри литейного затвора, тем самым изучив влияние конструкции затвора и скорости открытия скользящего затвора на площадь завихрения жидкости под скользящим затвором, разницу углов выхода с обеих сторон затвора и эффективную площадь выхода из затвора. Для решения проблемы отклонения потока на выходе авторы предложили новый метод уменьшения отклонения потока расплавленной стали на выходе с использованием двойного скользящего сопла. Этот метод включает в себя скользящее сопло, разделенное на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. Средняя часть использует две скользящие пластины с диаметром отверстия, идентичным внутреннему диаметру сопла, что позволяет им перемещаться одновременно и в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Верхний блок сопла и верхняя скользящая пластина закреплены и соединены с разливочным ковшом. Нижнее погружное сопло закреплено на нижней скользящей пластине, что значительно уменьшает отклонение потока расплавленной стали и оптимизирует поле потока в кристаллизаторе. Кроме того, оптимизация поля потока расплавленной стали внутри кристаллизатора путем оптимизации выходного отверстия сопла в первую очередь включает изучение конструкции сопла, угла выхода и размера выходного отверстия. Благодаря повышению качества программного обеспечения для моделирования, большинство металлургов достигли существенных результатов за счет оптимизации и проверки с помощью численного моделирования с использованием моделей воды.
