EUROPEAN COMMISSION

歐洲委員會

Research Fund for Coaland Steel

煤炭與鋼鐵研究基金

Investigationof the effect of Ti on clogging of feeding systems and its prevention forcontinuous slab casting

鈦對連鑄塞棒水口堵塞的影響及預防—概述

(TICLOGG)

1. 最后的總結

介紹

這是VDEh-BetriebsforschungsinstitutGmbH (BFI)、Comdicast AB (COMDIC)、Montanuniversit?t Leoben (UNILEOB)、Salzgitter Flachstahl GmbH (SALZF)和奧鋼聯StahlGmbH (VASL)之間的一個合作研究項目。UNILEOB參與了兩個獨立機構的研究項目:黑色冶金(UNILEOB- fm)主席和冶金過程模擬與建模(UNILEOB- smmp)主席。他們的工作針對不同的目標。因此，為了更好地區分UNILEOB機構，在本報告中單獨討論。

鈦穩定的ULC鋼對堵塞非常敏感。目前對這種現象還沒有完全的認識清楚，特別是對鈦穩定的ULC鋼。在這種背景下，本項目的主要目標是:

?   更好地理解導致堵塞的機理。

?   利用這些知識，制定工藝和構建優化措施。

工作方案是作為工廠以及實驗室試驗和數值計算合作而建立的。

項目會議每年在合作伙伴的駐地舉行兩次，該研究項目的主要成果已在網絡研討會上公布。除《成果的科學技術說明》中注明的外，根據修訂后的合同技術附件，目標已經完成。

每個任務的結果總結如下。主要的結果、結論和開發在結果的科學和技術說明中進行了

WP1（工作項目1）: 產生一個與操作實踐和水口阻塞發生之間相關的數據庫

在任務1.1中，合作伙伴收集了可用的知識，并列出了他們之前的研究活動的經驗，總結了鈦含量對鋼液中夾雜物尺寸和堵塞的影響。

在任務1.2中，通過對阻塞的水口解剖分析，觀察了堵塞結瘤沉積的分布，確定了三種主要的阻塞沉積類型。采用一種新的方法測定了VASL鋼廠沉積結瘤物材料的形貌、尺寸和化學成分，概括了主要發現。

在任務1.3中，行業合作伙伴開發了一個常用的阻塞指數，并對該指標進行了調整。分析了SALZF鋼廠和VASL鋼廠不同的真空脫氣工藝。SALZF鋼廠為VD工藝，VASL鋼廠為RH工藝。行業合作伙伴之間交換了數據，并統一了堵塞檢測的評估標準。在VASL鋼廠，即RH真空脫氣工藝路線中，脫氧前的氧含量顯著降低。在SALZF鋼廠，從脫氧到開始連鑄之間的時間階段上，Al和Ti的含量明顯較高。在SALZF鋼廠的OES-PDA上比較了無鈣鋼和經鈣處理鋼的P合金化處理的鋼水結果。在VASL鋼廠，對Ti-IF和P-IF鋼牌號的OES數據進行了分類分析。

在任務1.4中，我們對結果進行了總結，并將其作為下面工作項目WP的起點，例如使用堵塞計量試驗臺進行COMDIC試驗的起始條件，收集了中間包和塞棒的幾何形狀、澆鑄速度等連鑄條件，并從文獻中獲取了初始非金屬夾雜物NMI分布。

WP2（工作項目2）: 實驗室試驗

在任務2.1中，應用了工業合作伙伴和文獻給出的堵塞促進參數對夾雜物行為、形態和化學的影響進行了實驗室規模的實驗。為了確定導致含鈦ULC鋼嚴重堵塞行為的影響，在tammann型爐中進行了添加FeTi鈦鐵合金和不添加FeTi鈦鐵合金的脫氧實驗，進行了三個系列的實驗。一般來說，較小尺寸的夾雜物更容易粘附在水口內壁上，造成較為嚴重的水口結瘤堵塞。在全氧含量較低的情況下，當FeTi鈦鐵合金加入時，可以檢測到細小氧化鋁顆粒的形成，這些小顆粒的氧化鋁夾雜分離傾向較低。因此，一般來說，與含相同總氧水平的無鈦鋼相比，FeTi鈦鐵合金的添加應該促進了結瘤堵塞的形成，合金添加的時間段上看，沒有導致試樣內夾雜物的顯著變化。

在任務2.2中，研究了鋼液和非金屬夾雜物之間的潤濕行為，因為鋼液內部和界面處夾雜物的行為受到強烈影響。為了研究來自工業伙伴的各種鋼牌號對鋁鈦氧化物的潤濕行為，采用了一種新方法。采用等離子噴涂法在鉬板上制備Al₂O₃-TiOx基板。考慮了涂層的不同成分以及三種不同的合金。分析了TiO₂和不同合金對潤濕角的影響。在富鋁基體中，無鈦ULC的潤濕傾向最低，而Ti-P合金鋼的接觸角明顯較低。此外，還研究了與氧化鋁接觸的Fe-Nb鋼種，隨著鈮含量的增加，潤濕角顯著降低。

在任務2.3中，在堵塞計量試驗臺中考察了鋼化學、脫氧實踐和連鑄參數對堵塞率的影響，以0.09%、0.06%、0.03%和0%為目標的4個鋁和鈦含量水平和不同的含量水平組合進行了研究，共進行了22項試驗，Al和Ti的含量水平不能精確地涵蓋在所有試驗中。此外，為了調節夾雜物的數量，還改變了脫氧前的等待時間和塞棒的提升高度。在4個無堵塞的實驗中，Al和Ti的值都較低，夾雜物數量也較低。如果將中度堵塞與重度堵塞相比較，純鋁更容易出現中度堵塞，而鈦和鋁和鈦的混合物更容易出現重度堵塞。用掃描電鏡/能譜儀對四種堵塞的水口進行分析，對三次試驗的試樣進行自動SEM/EDS夾雜物評估。這些試樣是在開始澆鑄前采集的。從兩個試驗中堵塞水口解剖分析，顯示了類似的夾雜物沉積結瘤積累行為。

任務2.4調查Al脫氧后和加入Ti后的結果對夾雜物的瞬態行為，Fe-Ti和 Fe-Nb系鋼種與氧化鋁夾雜物的潤濕性和堵塞測量試驗臺的試驗進行概括總結，給出總體的觀察和建議。

WP3（工作項目3）: 阻塞相關現象的數值模擬

在任務3.1中，首先建立了數值模型。從WP1中的數據導出邊界條件，定義通用接口和數據格式。

在任務3.2中，對數值模型進行了驗證。BFI應用了一個數值模型來正確處理夾雜物NMI的團聚，采用了一種基于歐拉拉格朗日方法的粒子跟蹤方法，鋼液的流通量基本上是由中間包中塞棒的位置控制的，對數值模型進行了調整，以盡可能好地表示這種行為，即考慮中間包中的鋼水靜壓。熱邊界條件取自文獻并結合自身的經驗，在參考文獻的基礎上選擇了合適的湍流模型。數值模型實現了吹氬處理，研究了非金屬夾雜物的濃度和湍流模型對夾雜物團聚行為的影響，與預期的一樣，夾雜物的濃度是影響團聚行為的主要因素。UNILEOB-SMMP開發了一種微觀模型，考慮了堵塞的三個主要步驟。該模型采用一種特殊的隨機方法來模擬靠近水口內壁面的流體結構中的質點運動，在微觀模型中忽略了Ar泡的影響。通過在WP2堵塞計量試驗臺的試驗驗證了微觀模型的有效性，結果表明，該模型能夠再現與堵塞有關的現象。

在任務3.3中，合作伙伴希望將他們的模型合并為一個完整的模型。由于遇到一些問題，合作者決定將數值模型分為中間包(宏觀)和水口SEN(微觀)兩部分。宏觀部分為微觀部分提供邊界條件(流速、湍流度、夾雜物分布和尺寸)。這些建模方法選擇了不同的湍流模型。

在任務3.4中，兩臺鋼廠連鑄機都用宏觀尺度的數值模型表示，考慮中間包鋼水液面高度和塞棒升高量，對這些參數和鋼廠連鑄機的速度和湍流強度進行了研究，對兩臺連鑄機的夾雜物團聚現象進行了研究。采用微觀數值模型研究了水口和中間包的截面，在靠近塞棒區注入了較多的夾雜物以觀察堵塞情況。從整個中間包和水口的模擬中提取了該域的邊界條件，并對在水口內壁上的夾雜物的沉積進行了觀察和分析。研究了中間包鋼水液面高度對堵塞的影響，水口內腔直徑越小，堵塞越小，阻塞物在SEN壁上的分布越均勻。

在任務 3.5中，對數值結果進行了總結，并列出了所獲得的信息。

在任務3.6中，針對導致平行于水口內壁流動的修正流動條件，研究了一種改進的塞棒頭部形狀設計。其基本思想是避免流動再循環，加速鋼水靠近水口以防止夾雜物堵塞沉積。兩種修改都顯示了預期的速度場，塞棒下方的回流區域是可見的，對于塞棒端部平面的設計，回流區域較大；而對于塞棒頭部的橢圓形設計，回流區域較小。分析了湍流強度和鋼水速度局部最大值的位置對團聚行為的可能影響，修正的塞棒幾何形狀只導致團聚行為的很小的變化。

WP4（工作項目4）：鋼廠試驗中實施優化措施并驗證其效率

在任務4.1中，實驗室試驗和數值模擬的結果進行總結，如果適用于鋼廠現場進行控制。

在任務4.2中，在VASL鋼廠進行了工廠試驗，以評估RH脫氣過程中非金屬夾雜物的演變過程。感興趣的參數是夾雜物的數量及其類型。在SALZF鋼廠試驗也在RH脫氣期間進行。RH脫氣裝置在項目運行期間投入使用，使得VD脫氣工藝和RH脫氣工藝可以直接比較。

在任務4.3中，分析了任務4.2中進行的鋼廠試驗。在VASL鋼廠，氧含量和鋁酸鹽的平均值與鋁鎮靜后的時間和尖晶石型夾雜物與鋁鎮靜后的時間的平均值進行了調查和詳細的報道。測定了不同鋁、鈦含量的指數表。當Ti/Al比較低時，澆注性能較好，即堵塞較少。當Clog表示為Ti和Al含量的函數時，數據的意義發生了變化。鈦含量越低，Al含量越高，堵塞越少。后一種結果與SALZF鋼廠的結果非常吻合。此外，在SALZF鋼廠上對VD脫氣工藝路線的781爐號和RH工藝的697爐號進行了評價，目的是對這些工藝路線進行比較。考慮了處理時間、平均Al含量和添加量、平均Ti含量和添加量以及各自的收得率。用OES-PDA對微夾雜物進行分析，并對兩種方法進行比較。

在任務4.4中，總結了研究結果，并就工藝過程和構建措施提出建議/指引。

WP5（工作項目5）: 項目管理

在任務5.1中，原本計劃的研討會被更改為網絡研討會。該活動于2018年3月1日舉行，共有34名參與者。之后，展示的幻燈片在參與者中分發。本次網絡研討會的主要優勢在于不限制與會者人數，節省旅行費用。

在Task 5.2中，協調項目會議。項目合作伙伴每年舉行兩次會議。每個項目合作伙伴主持一次會議，協調員BFI主持啟動會議和最后一次會議。行業合作伙伴SALZF鋼廠和VASL鋼廠會面了兩次，相互交換數據，并統一了堵塞檢測的評價標準。這是在不同的脫氣工藝的背景下完成的。

在任務5.3中，報告按照計劃編寫，并由協調員在相應的TGS3會議上提出。

結論

實驗室試驗

• 脫氧實驗表明，氧化鋁顆粒是主要的夾雜物類型。一般來說，添加時間對夾雜物組織形狀沒有顯著影響。實驗總時間(鋁鎮靜后總時間)對氧化鋁的上浮有較大影響。

• FeTi鈦鐵合金的加入對氧化鋁夾雜物形態可能變化的影響無法檢測到。

• 較小的夾雜物更容易粘附在水口內壁上，在全氧含量低的情況下，檢測到小顆粒氧化鋁夾雜物的形成，與不含鈦的ULC鋼相比，小尺寸的非金屬夾雜物分離傾向較低，并會加速水口堵塞沉積的形成。

• 在FeTi鈦鐵合金添加的各種情況下，夾雜物數量的強烈變化可以在一個系列中進行評估。一個可能的原因是鈦鐵中的氧含量會導致小顆粒的氧化鋁夾雜物的形成。鋼水中的小顆粒夾雜物也是鈦處理ULC鋼高堵塞傾向的一個可能解釋。

• 合金的添加時間沒有顯著改變試樣夾雜物性質，這一結果并不奇怪，因為二次冶金過程中會發生大量的動力學過程，如夾雜物NMI的團聚、吹氬上浮夾雜物、夾雜物在爐渣中的溶解等。

• 鉬基噴涂是制備Al2O3-TiOx涂層用于接觸角測量的一種有效方法。不同相的分布規律，但不均勻。為了獲得更好的均勻性，額外的熱處理(在1600°C下30分鐘)會導致相反的效果，導致富TiOx相在基體表面團聚。

• 堵塞與非金屬夾雜物顆粒的團聚和附著力密切相關，而團聚和附著力與潤濕角等界面性質有關。在40%和100% TiO2的情況下，較低的接觸角也意味著較低的團聚傾向。因此，在二次冶金處理過程中，Al2TiO5和純TiO2粒子的去除率較低，最終大量夾雜物進入連鑄澆鑄系統。

• 在低的TiO2濃度下，鈦合金級鋼的接觸角低于無鈦ULC級鋼。較低的潤濕角導致較低的夾雜物團聚傾向。

• 在富鋁基體中，無鈦ULC鋼的潤濕傾向最低，而Ti-P合金鋼的接觸角顯著較低。然而，鈦和磷這兩種元素都能增加氧化鋁的潤濕性。正如預期的那樣，僅僅是Ti合金鋼在無鈦和Ti-P鋼之間產生對比分析結果，隨著鈮含量的增加，Fe-Nb與氧化鋁接觸的潤濕角顯著降低，為此，制備了幾種Nb含量高達0.076%的Fe-Nb合金。

• 堵塞測量試驗臺觀察到4次沒有堵塞的試驗，表明了較低的Al和Ti的含量，以及澆鑄前鋼水中較低的夾雜物數量，主要的結論是大量的非金屬夾雜物增強了堵塞現象。

• 對“中等”堵塞和“強”堵塞的比較表明，純Al多見于中等堵塞組，而Ti以及Al和Ti的混合添加多見于強堵塞試驗組。

• 沒有堵塞“全部”的四個實驗的Al和Ti含量都低于100 ppm，其他試驗的鋁含量都高于100ppm，平均是413ppm。Al含量低，試樣質量差，不利于可靠的SEM/EDS特征測量。事實上，低鋁含量也導致少量的固體氧化鋁夾雜物。此外，在實驗中，添加鈦鐵合金造成富鈦氧化物與純氧化鋁相比，表現出更低的吸引力。這兩個效應解釋了“全部”實驗中較低的堵塞傾向。

• 通過堵塞計量試驗臺試驗對堵塞的水口進行分析，發現堵塞的原因是在典型的堵塞區域內有大量的小顆粒沉淀和顆粒結瘤團聚現象。

• 只有鋼水鋁鎮靜才導致適度的堵塞行為，而隨后添加FeTi鈦鐵合金會導致堵塞趨勢的增加。總體而言，堵塞等級與“夾雜物數量”、“夾雜物含量”、“夾雜物大小”和化學性質等影響因素之間的相關性較弱。

數值研究

• 宏觀數值模型的目的是盡可能好地反映塞棒升高對鋼液流通量的控制，考慮中間包鋼水靜壓的邊界條件導致了預期的行為，靜壓結果顯示，塞棒間隙的壓力的典型值為零以下。可以考慮鋼水靜壓、鋼水流通速度和表示鋼廠情況的湍流波動對團聚的影響。

• 用數值模型對兩個鋼廠的中間包進行了宏觀研究。對于相同的中間包鋼水液面高度和塞棒升高量，不同的水口內徑導致鋼液討論過的不同。分析了速度和湍流，特別是對夾雜物凝聚的可能的影響，具有最大局部速度和湍流強度的幾何形狀容易產生強烈的非金屬夾雜物的團聚。

• 由于夾雜物的團聚，較小塞棒升高導致更大的夾雜物直徑。VASL鋼廠連鑄機的團聚結果對中間包鋼水液面高度具有敏感性，鋼水液面越低，湍流強度越大，夾雜物直徑越大。

• 對塞棒端部幾何形狀的修改導致了在塞棒間隙和塞棒尖端鋼水速度達到了預期效果，兩種塞棒端部修改均未發現對夾雜物團聚有明顯影響。特別是與塞桿升高量沒有發現任何變化。研究結果被認為是弱的，即沒有發現對聚集行為的明顯影響，然而，這并不是塞棒修改的第一個目標。

• 建立考慮阻塞生長(非金屬夾雜物的沉積)與鋼水流動雙向耦合的瞬態水口阻塞模型，該模型在微觀尺度上考慮了堵塞的關鍵步驟：顆粒通過湍流向水口內壁面的運移；水口壁面-流體相互作用及夾雜物在水口內壁面上的沉積，夾雜物粒子沉積引起的阻塞物生長。

• 通過重現COMDIC的堵塞計量試驗臺試驗，驗證了該模型。數值計算的水口堵塞段與室內試驗的堵塞段定性地吻合。計算得到的堵塞過程中通過水口的質量流量隨時間的變化規律也與實驗監測結果一致。

• 基于堵塞計量試驗臺的建立，從模型結果中導出了堵塞的新的認識。

• 應用微觀數值模型模擬了實際工業規模(VASL鋼廠, SALZF鋼廠)連鑄過程中水口阻塞現象，獲得了以下建模結果。

工廠試驗

• 堵塞后的水口解剖發現阻塞物質由球狀、枝狀、柱狀等形狀各異的小顆粒組成。分析了非金屬夾雜物大小的分布。所檢測的顆粒大部分由Al2O3、TiO2和MgO組成，主要成分為Al2O3。

• 首先對不同脫氣工藝(SALZF鋼廠使用VD，VASL鋼廠使用RH)的工藝數據進行比較，發現脫氧前的氧含量存在顯著差異，SALZF鋼廠的Al和Ti的含量較大，脫氧到連鑄開始的時間也較長。

• 在項目運行期間，將SALZF的工藝路線改為RH脫氣，可以與VD脫氣進行直接比較。使用RH脫氣的二次冶金的處理時間大致縮短50%，最終Ti-和Al含量在RH路線中較低，而Ti-和Al收得率在RH工藝路線中較高。

• 使用OES-PDA結果對RH和VD脫氣進行了評估。微觀高倍夾雜物(Al+Ca+Mg)的濃度在RH脫氣處理中要低得多。在生產IF鋼時候，RH工藝處理的微觀高倍夾雜物(Al)濃度略大于VD的高倍夾雜物。標準鋼種和磷合金IF鋼種之間觀察不到顯著差異。

• RH脫氣過程中非金屬夾雜物的演變與鋁、鈦含量和總氧含量密切相關。鋁和鈦的消耗現象可以用爐渣分析解釋。

• 在VASL鋼廠，根據觀察到的堵塞趨勢的跡象以及UNILEOB-FM進行的實驗室試驗和研究的結果進行試驗。在Ti- IF鋼生產的一周內，平均Al含量為610ppm±40ppm，平均Ti含量為570ppm ±35ppm, Ti/Al比為~ 0.93。Clog平均值為0,090 ±0,017。

• 對兩臺鋼廠連鑄機的Ar-、Ti-含量及Ti/ Al比的主要結論非常一致，當Ti/Al比較低時，有減少堵塞的趨勢，單獨考慮Ti和Al元素含量，Ti-含量越低，Al-含量越高，堵塞越少。

• 由于堵塞的減少，VASL鋼廠效益是每一個連鑄機更換水口量的減少，或每一個水口連鑄板坯數量增加，即由于水口而造成鋼板降級數量減少。雖然無法證明鈦鋁比對最終帶鋼盤卷質量的影響，但總體收得率是提高了。

可能的應用

• 該研究項目沒有開發具體的應用或專利。這些調查結果可以為鋼鐵生產商提供建議/指導。

• 科學技術成果描述

• 項目目標

加鈦ULC鋼對堵塞非常敏感，目前對于加鈦的ULC鋼種這種堵塞現象認識不夠全面，在這種背景下，本項目的主要目標是:

•  更好地理解導致阻塞的機理。

•  利用這些知識指導工藝過程和構建優化措施。

工作程序是作為鋼廠以及實驗室試驗和數值計算的合作而建立的，為了實現上述主要目標，設想了下列次級目標:

工廠試驗

• 識別操作實踐與堵塞發生之間的相關性。

• 驗證鋼廠試驗中減少/預防堵塞的詳細過程和改進措施。

實驗室試驗

•  更好地了解ULC鋼中夾雜物的瞬態行為，即在Al脫氧和隨后添加Ti后，化學和形貌隨時間的變化，基于SEM/EDS調查觀察到的夾雜物分類。

•  確定Fe-Ti和Fe-Nb鋼種與Al2O3-TiOx接觸的潤濕性，驗證了Al2O3的潤濕性隨TiOx含量的增加而增加。

•  在可重現的真實條件下，測定鋼脫氧過程中堵塞的發生情況。

數值調查

• X 聚焦于水口SEN的歐拉-拉格朗日模型在微觀層面上的擴展:

- 水口壁上夾雜物的粘附機理。

宏觀上分析包括中間包出口和浸入式水口系統:

- 改進的中間包流入到水口內部幾何形狀，鋼水流動時候夾雜物容易附著在此。

- 夾雜物的聚集成團的演化。

• 實施和驗證由微觀/宏觀模塊擴展的數值模型，數據來自現場操作/實驗室試驗，允許隨后的計算，以細化優化措施。

所有相關伙伴的合作

•  利用實驗室試驗和數值調查的結果，提出關于在連鑄條件下澆鑄加鈦ULC鋼時減少/防止堵塞的具體建議/指導，包括詳細說明可能的工藝和建設性措施。

2.2  活動描述與討論

2.2.1 WP1——產生操作實踐和阻塞發生之間關聯的數據庫

這個工作包的目標是:

• 考慮到堵塞的發生，檢查現有的運行數據。

• 操作使用后對堵塞的水口進行解剖分析，以確定導致堵塞的夾雜物。

• 從鋼包、中間包和結晶器中取樣，確定堵塞的發生與測量之間的相關性。

• 阻塞發生與基于從連鑄板坯中取樣，檢查之間的相關性。

• 從獲取的操作實踐和阻塞發生之間關聯的信息生成一個操作數據庫。

任務1.1:分析現有數據。(SALZF鋼廠和VASL鋼廠)

這項任務的目的是檢查是否可以對已有的關于加鈦ULC鋼種中堵塞現象的數據進行評估。這項分析被用于任務1.3和1.4的范圍定義鋼廠試驗。

合作伙伴收集了可用的知識，并在附錄A中列出了他們之前研究活動的經驗。

•  中間包鋼水液面高度對塞棒處和水口內腔壁夾雜物沉積有影響，中間包鋼水液面越高，塞棒處夾雜物沉積越少，而水口內夾雜物沉積越多。

•  ULC鋼中Ti含量的增加導致塞棒和水口的沉積增加。

•  提高水口預熱溫度可以減少水口內腔壁的夾雜物沉積。

•  使用Ar/N₂混合氣體不利于堵塞。使用氦氣的效果并不比使用氬氣好。

特別是對于鋁鎮靜的IF-ULC鋼種，雖然在液相冶金過程中沒有明顯的差異，但在澆鑄過程中的一些爐號會發生堵塞。

對8爐鋼的鋼水清潔度的影響，即非金屬夾雜物的影響進行了調查，如附錄a所述。4個爐號是IF-ULC鋼種，4次是加磷的IF-ULC鋼種。考慮了全鋁含量、鋼中鈣含量以及鋼中夾雜物比的影響。

研究了Ti含量對ULC鋼液中夾雜物尺寸和堵塞的影響，結果如下:

•  Ti含量越高，Al₂O₃粒徑越小，

•  Ti含量越高，堵塞越嚴重。

任務1.2：阻塞水口解剖分析(SALZF鋼廠, VASL鋼廠)

這項任務的目的是研究堵塞沉積，考慮工藝參數的影響和鋼成分分析。此外，還應分析堵塞發生的位置。

觀察到堵塞沉積的分布，基本上可以發現三種堵塞物質分布，如附錄A.1所述:

•  沉積只發生在水口內部，并增加到水口出口。在上水口處沒有沉積。

•  沉積從上水口處開始(堵塞塞棒)，并逐漸增加，直到水口出口。

•  強烈沉積發生在上水口，并逐漸減少，直到水口出口。

采用一種新的方法測定了VASL鋼廠沉積材料的形貌、尺寸和化學成分。樣品從沉積物內部的三個位置采集：靠近水口，靠近鋼水和中間部位。堵塞顆粒分為球狀或類似形狀、樹枝狀和柱狀三大類。粒子及其份額的分類如圖21所示。

從已說明的位置提取的試樣，對其化學成分進行了額外分析。每個分析區域的大小設置為(0.5 x 0.5) mm²。在這些區域檢測到了Al、Ti、Mg、Fe和O等元素。這意味著Al₂O₃, TiO₂, MgO可能堵塞沉積材料或另外更復雜的形式。測定了Al₂O₃、TiO₂、MgO、Fe的含量，列于表2。在靠近水口和中間的堵塞材料中，鐵含量在44 ~ 52mass%之間。在接近鋼水的區域，鐵的含量大約是9%。TiO₂含量在1.5 - 2.2mass%之間，在所有調查地點沒有明顯的偏差。

任務1.3：不同脫氣設備鋼廠試驗表現。(SALZF 鋼廠和VASL鋼廠)

這項任務的目的是顯示不同的工藝路線對夾雜物行為及其對堵塞發生的影響，必須檢驗不同的脫氣設備，即SALZF鋼廠是VD工藝，而VASL鋼廠是RH工藝。

在SALZF鋼廠和VASL的鋼廠，鋼水從中間包到結晶器的流動由塞棒控制，即塞棒的位置是鋼水流動狀況的最明顯的衡量標準。它表示堵塞或塞棒的侵蝕。然而，無論是在一個鋼廠還是在不同的鋼廠之間，塞棒位置都是一個不足反應堵塞的指標。因此，設計了一個堵塞指數“Clog”，以[mm/t]澆鑄鋼水給出了塞棒位置，如附錄a .2所述。最初堵塞指數只考慮了塞棒向上的偏差，“突然疏通”或塞棒斷裂不包括在內，本文給出并討論了幾個例子。最后，堵塞指數得到了增強，即也考慮了負面塞子偏差。這種新方案可作為指示沉積結瘤物進入相應板坯鋼液中，對應不良板坯的指標。

本研究項目的一個組成部分是在SALZF和VASL鋼廠比較不同的脫氣設備，在研究項目開始時，在SALZF建立了VD工藝設備，在VASL建立了RH脫氣設備。行業合作伙伴交換了數據，并統一了堵塞檢測的評估標準。在附錄A.3中收集了加P合金鋼水和不含P鋼水的工業伙伴的主要工藝數據，并在表4中列出。很明顯，在VASL鋼廠中脫氧前的氧含量明顯較低，即使用RH路線。在SALZF鋼廠，Al和Ti的含量明顯增加，從脫氧到開始澆鑄的總時間也明顯增加。這些結論對于含磷鋼水和不含磷鋼水都是有效的。

在VASL鋼廠, 2016年第一季度Ti-IF和P-IF鋼級的OES數據分類顯示出顯著的數據點分散，因此在2016年第二和第三季度得到了增強。OES-PDA數據作為選擇的工藝參數(Al添加前的氧含量，Al和Ti合金化之間的時間，合金化到RH處理結束之間的時間)的函數進行分析。在VASL中，IF鋼中大約50%的夾雜物是純Al₂O₃，剩下的夾雜物是：鈣鋁酸鹽，尖晶石和鋁鈦酸鹽。從RH處理結束到中間包之間，含鋁的夾雜物數量明顯增加。對P-IF和Ti-IF鋼種的OES-PDA分析沒有提供與工藝參數或堵塞發生的明確相關性。

在SALZF鋼廠的 OES-PDA上比較了無鈣鋼和鈣處理鋼的結果。基本上，無Ca鋼種顯示較大的Al信號中值，鋁與鈣的化學鍵被認為是這種行為的解釋，在沒有Ca的低碳St15鋼種中，Al信號值最大，這里Al是在真空處理后加入的，即鋼水和渣之間的反應時間縮短。ULC鋼種的Al信號表現出較大的散射，可能是由Ca材料(CaFe)引起的。對于經鈣處理的鋼種，Al的OESPDA信號中值隨著Si含量的增加而降低，真空處理進一步降低了這些值。我們假設Si和/或真空處理增加了O₂的化學鍵合是這種行為的原因。經真空處理的碳鋼和回火鋼的Al+Ca值均低于未處理的，但Al含量< 0.015%時，Al值較大。同樣，真空處理增加了O₂的結合鍵被認為是這一觀察結果的解釋。

在SALZF鋼廠, ULC鋼種和無硅鋼種顯示出最大的(Al+Ca) OES-PDA信號值，盡管如此，它們的Al 元素OES-PDA值中位數低于其他Ca處理鋼級。這些數據表明了鈣處理對ULC鋼的冶金效率，即Al2O₃夾雜物的改性。與無硅鋼相比，未經過Ca處理的鋼顯示(Al+Ca) OES-PDA信號中值增加。

任務1.4 ：細化操作實踐與堵塞發生之間的相關性。(所有合作伙伴)

該任務的目的是對任務1.1、1.2和1.3中關于工藝參數、鋼水成分和水口中堵塞發生之間的相關性的結果進行評估，這些信息是WP2(實驗室試驗)和WP3(數值模擬)工作的基礎。

總結了這些結果，并將其作為以下WPs工作的起點，考慮了標準和加磷合金IF鋼的冶金參數：

•  一爐鋼噸位,

•  Ti和al合金，

•  鋁和鈦含量，

•  總脫氣時間，

•  二次冶金后的時間。

這些參數與工業合作伙伴開發并同步的Clog指數相關。全面的統計分析沒有顯示出“總體”趨勢。

COMDIC堵塞計量試驗臺的啟動條件由合作伙伴討論并精心準備，他們在Fagersta的項目會議上達成一致，在Leoben的會議上調整了初步結果。

收集了中間包和塞棒的幾何形狀、澆鑄速度等連鑄條件，并從文獻中獲取了初始非金屬夾雜物的分布，并與堵塞計量試驗臺的試驗結果以及其他運行結果和經驗進行了比較。

2.2.2 WP2 -實驗室試驗

這個任務包工作的目標是:

• 更好地了解鋁脫氧和隨后添加Ti后ULC鋼中夾雜物的瞬態行為/形成。

• Fe-Ti和Fe-Nb鋼種與Al₂O₃-TiOx接觸潤濕行為的測定。

• 在可重現的真實條件下對鋼脫氧的堵塞模擬中發生堵塞進行測量。

• 從冶金角度提供可能的工藝和建設性措施。

任務2.1:：Al脫氧和隨后添加Ti后夾雜物的瞬態行為(化學、類型)的研究。(UNILEOB)

這項任務的目的是在實驗室試驗中調查夾雜物化學成分和由此產生的夾雜物結瘤沉淀類型。需要改變的參數在WP1 -生成一個數據庫中詳細闡述了操作實踐和阻塞發生之間的關系。

在這個任務中，鋼廠伙伴和文獻給出的堵塞促進參數被應用于實驗室規模的實驗，關于它們對夾雜物的行為、形態和化學的影響。研究表明，與Al -鎮靜、無鈦鋼相比，加鈦ULC鋼的堵塞傾向更高。此外，鋼中較高的Ti/ Al比會導致堵塞增加。在加入FeTi鈦鐵合金和開始澆鑄之間的較短時間也被確定為促進浸入式水口中沉積的形成。此外，鈦鐵的質量以及精煉渣的化學性質也起著重要的作用。詳情見附錄B.1。

為了確定導致加鈦的ULC鋼種嚴重堵塞行為的影響，在tammann型爐中進行了添加FeTi鈦鐵合金和不添加FeTi鈦鐵合金的脫氧實驗。這種類型的爐具有一個電阻加熱的試樣室，這導致鋼水只有自然對流，像在感應爐中強制對流是不存在的，這使得有必要通過攪拌的方式混合添加后的鋼水。

實驗在1600℃氬氣氣氛(Ar 5.0)下進行，有效防止了鋼水的二次氧化。基本上，所有的實驗都使用了大約300克的鋼鐵，它只含有少量的伴生元素。為了調整鋼中含氧水平，使用了含氧量在1.800-2.000 ppm之間的Fe-O合金。因此，進行了三個系列的實驗，在一定的起始氧含量水平下進行，使用鋁絲脫氧后，加入FeTi75 (~ 75% Ti)鈦鐵調整鈦含量。

實驗選擇的參數如下:

系列1:

• 起始氧含量水平(溶解氧)~ 300ppm

• 鋁鎮靜，殘余鋁含量為~ 600ppm

• 加入鋁到實驗結束時間的變化(2,4,6,8 min)

• Ti/ al比：0，1.2

• 添加Al和Ti之間的時間變化(2，4，6 分鐘)

• 加入Ti到實驗結束的時間(2 min)

系列2:

• 起始氧含量水平(溶解)~ 100ppm

• 鋁鎮靜，殘余鋁含量~ 600ppm

• 加鋁量變化及實驗結束時間(3和8分鐘)

• Ti/ al比的變化：0，0.7，1.2，1.8

• 添加Al和Ti之間的時間變化(2和5分鐘)

• 加入Ti到實驗結束的時間(1 ~ 6min)

系列 3:

• 起始氧含量水平(總氧含量)~ 20- 30ppm

• 鋁鎮靜，殘余鋁含量~ 600ppm

• 加鋁量變化及實驗結束時間(3，5，8，10 min)

• Ti/ al比的變化：0，0.7，1.2，1.8

• 添加Al和Ti之間的時間變化(2和5分鐘)

• 加入Ti到實驗結束的時間(1，3，6，8 min)

對實驗和應用參數的更詳細描述見附錄B.1.4。采用OES、氧氮分析儀、SEM/ EDS夾雜物自動檢測和SEM夾雜物人工檢測對試樣樣品進行了評價。

在系列1中，在加鋁鎮靜處理后的短時間內，大量的氧化鋁粒子在高起始氧含量下形成，隨著鋼水停留時間的延長，氧化鋁粒子趨于分離進入渣中。在隨后添加FeTi的實驗中，也發現了一些Al - Ti -氧化物。特別是在鋁鎮靜和添加鈦之間的短時間內，確定是導致殘留氧化鋁團簇在試樣的評價區域。一個可能的影響可能歸因于鋼和非金屬夾雜物之間不同的相互作用，這可能導致潤濕的變化行為。在這種情況下，找不到清晰一致的解釋。然而，Al和Ti的加入之間的時間延長不會引起明顯的變化。

在系列2中，主要的夾雜物仍然是氧化鋁。試樣中總氧含量的很清楚地表明，實驗的總時間對夾雜物的分離上浮是必不可少的。添加合金之間的時間不會顯著影響夾雜物形貌組織的，因此，系列1的結果不能被揭示。此外，還對添加和不添加Ti的鋁鎮靜試樣中非金屬夾雜物的形貌進行了評價，結果表明，FeTi鈦鐵合金的加入沒有引起明顯的變化。同時考慮較長的停留時間，球形、多邊形和不規則夾雜物的份額保持不變。

在系列3中沒有使用額外的氧源，因此在添加Al之前總氧含量為20- 30ppm。觀察到夾雜物含量和總氧含量有較大偏差。在這些實驗中，添加的時間也沒有導致夾雜物組織形態的顯著變化，與初始含氧量較高的實驗相比，這個系列的氧化鋁夾雜物的平均尺寸明顯減小。

二次冶金過程中會發生大量的動力學過程(如顆粒團聚、吹氬夾雜物上浮、渣中夾雜物溶解、二次氧化等)，在實驗室試驗中沒有考慮到這些影響，詳細的描述和結果見附錄B.1.4。

任務2.2: 研究Fe-Ti和Fe-Nb鋼與氧化鋁夾雜物接觸的潤濕性。(UNILEOB)

這項任務的目的是通過在受控氣氛下連續監測滴定的形狀來測量潤濕行為，襯底基板是新開發的，使用噴涂技術來生產基板。

鋼液與非金屬夾雜物之間的潤濕性對鋼液內部和界面(例如鋼液與浸入式水口的界面)的夾雜物的潤濕性有很大的影響。文獻報道了ULC鋼水中含鈦顆粒的存在，實驗室實驗也揭示了這一現象，它們在液態鋼水的行為是不清楚的。

為了研究來自工業伙伴的各種鋼牌號對鋁鈦氧化物的潤濕行為，采用了一種新方法。采用等離子噴涂法在鉬板上制備Al₂O₃-TiOx基板，涂料的組成如下:

• 100% Al₂O₃,，0% TiO₂

• 97% Al₂O₃, 3% TiO₂

• 90% Al₂O₃, 10% TiO₂

• 60% Al₂O₃, 40% TiO₂

• 0% Al₂O₃, 100% TiO₂

用KrüssDSA 10-HT儀器在1600°C下測量了三種不同的合金，該儀器見附錄B.2.1中的圖64。

• 無鈦ULC鋼(<0.001 % Ti)

• 加鈦ULC鋼 (0.083% Ti, 0.013% P)

• Ti- P-和Nb合金低碳鋼LC (0.12% Ti, 0.052% P, 0.028% Nb)

附錄B.2.3中圖71所示的結果表明，低含量的TiO₂(高達10%)對潤濕角的影響很小。在TiO₂含量為40%時，Al₂TiO₅的形成導致接觸角顯著降低。純Ti -氧化物的潤濕角最低，約為90°。另一方面，純氧化鋁顯示出高的非潤濕性，相對較高的值歸因于接觸角測量方法，對于給定的結果，采用Young-Laplace方法考慮了液滴的整個輪廓，對三相點中反應產物的發生等影響不太敏感。

關于噴涂合金接觸角測量的詳細信息見附錄B.2.1。研究了與氧化鋁接觸的Fe-Nb鋼系。為此，制備了幾種Nb含量為0.076%的Fe-Nb合金。結果見附錄B.2.2圖70。

任務2.3：在堵塞模擬器中檢測鋼化學成分、脫氧實踐和澆鑄參數對堵塞率的影響。(COMDIC)

本任務的目的是應用堵塞計量試驗臺，測量不同參數下的堵塞趨勢和堵塞速度。夾雜物的類型、數量和尺寸分布等，這些是夾雜物的典型參數，而夾雜物的類型、數量和尺寸分布又與脫氧參數和脫氧與澆鑄之間的等待時間有關。監測鋼水溫度和水口溫度，觀察其對堵塞的影響。

在項目運行時，合作伙伴認為術語“阻塞模擬器”不能正確地表示COMDIC實驗設置的功能。實驗設置的目的不是模擬堵塞，目的是測量在真實鋼水和真實脫氧條件下真正發生的堵塞。因此，使用術語“堵塞計量試驗臺”代替。試驗是在一個鋼重130kg的高頻爐上進行的。最大功率為150千瓦，頻率為1000赫茲，爐的內徑為30厘米，內襯為Al₂O₃。采用熱電偶對鋼水和水口的溫度進行測量并連續控制。鋼的流動是由鋁-碳塞棒控制的。以1 Hz的頻率對累積澆鋼量進行采樣，并與基于伯努利方程的理論澆鑄計算進行比較。實測澆鑄速率與理論澆鑄速率的偏差與堵塞強度相當。從鋼水中提取棒棒糖分析試樣，進行了化學分析和高倍微觀分析。

項目合作伙伴同意測試4種含量水平的鋁和鈦，每一種的目標是0.09%、0.06%、0.03%和0%以及它們的不同組合。從理論上講，這個方案導致了16次試驗。但是事實上，進行了22項試驗，Al和Ti的水平并沒有完全涵蓋在所有試驗中。除改變脫氧元素Al和Ti外，還改變脫氧前等待時間和塞棒深感量參數，以調節夾雜物的含量。對于堵塞計量試驗臺試驗的評價，需要一個通用的指標。在這個研究項目中，同意使用一個簡單的指標:在堵塞停止之前可以澆鑄的鋼水重量，這些試驗被作為堵塞指標，它不是很復雜，但給出了一個簡單的數字，便于分析堵塞趨勢。堵塞指數被用來對試驗進行分類，以觀察主要參數Al和Ti堵塞的影響。選擇的組是：早期停止，強烈阻塞，中度阻塞和澆鑄完成。

在堵塞計量試驗臺進行試驗時，觀察到堵塞突然消失的現象。它被定義為堵塞的停止伴隨著堵塞物質的消失和鋼水流速陡然增加。當夾雜物與鋼相發生反應時，鋼與夾雜物之間的表面張力顯著下降，這可能是堵塞突然消失現象的一種解釋。這種現象在文獻“反應潤濕”中有報道。在堵塞計量試驗臺中，由于鋼水氧化導致鋼液中鋁含量急劇下降，會發生反應潤濕。

堵塞的水口的試驗第5、6、5和22用SEM/EDS分析。在實驗中第5和第6只采用鋁鎮靜，結果Ti/ Al比約為0，隨后在試驗中第15和22添加了鈦鐵，導致Ti/ Al比為2，與純Al脫氧鋼水相比，認為是促進堵塞的發生。對試驗第5、15和22的試樣進行了自動SEM/EDS檢測評估。這些試樣是在開始澆鑄取樣的，應該是代表鋼水的條件。

對試驗5和試驗6的水口的解剖分析顯示了類似的沉積團聚行為，在第15試樣分析的堵塞沉積物，純氧化鋁是鋼中主要的夾雜物，沉積結瘤物中的夾雜物多為球狀。一般來說，這些夾雜物形成了一個珊瑚狀的網格，網格空腔完全由鋼水填充。如果只有鋁鎮靜鋼水，則可以在水口上部的錐形部分檢測到沉積結瘤團聚，并在管狀底部處變得更嚴重。在圓錐形部分，沉積粒子呈放射狀生長，而在管狀部分，附著粒子形成與鋼水流動方向相反的結構。在臨界區域，也就是鋼流最終被阻塞的地方，位于水口的錐形到管狀的那個部分。

試驗15的結果表明，含Ti的氧化鋁夾雜物是最先附著在水口內壁上的顆粒，最后的堵塞是由水口底部的富鈦氧化物引起的，導致了不同形態的沉積結構。從任務 2.2的結果可以得出結論，富Ti氧化物潤濕性的提高導致沉積傾向降低。然而，大量的夾雜物會導致結塊的形成，從而中斷鋼水的流動。

試驗22對水口內沉積物進行了分析，結果與試驗5和6的結果相似。應該注意的是，第22試驗中堵塞10分鐘后突然打開鋼水流動下來。加入0,05%的鋁，幾分鐘后形成新的堵塞水口現象。這就解釋了為什么盡管添加了FeTi，正如夾雜物穩定性圖所預測的那樣，堵塞材料中發現了大部分鋁氧化物。在典型的水口堵塞區域，最終堵塞來自大量的小顆粒和團聚顆粒。

任務2.4：減少/防止加鈦ULC鋼種水口堵塞的可能工藝和建設性措施。(UNILEOB鋼廠, COMDIC鋼廠, SALZF鋼廠,VASL鋼廠)

這項任務的目的是檢測減少/預防堵塞的可能工藝和建設性措施，即實驗室試驗的結果必須總結為操作實踐的建議。

調查關于鋁氧化后夾雜物的瞬態行為和隨后的Ti, Fe-Ti和Fe-Nb鋼種的潤濕性與氧化鋁夾雜物堵塞計量測試，在堵塞檢測試驗臺導致一些一般性的觀察和總結在3.1節。

2.2.3 WP3 -阻塞相關現象的數值模擬

這個工作包的目標是:

• 堵塞問題現有歐拉-拉格朗日模型的推廣。

• 擴展數值模型的實現和驗證。

• 根據物理和化學角度的數值計算，提供關于減少/防止堵塞的可能工藝和建設性措施。

• 修改塞棒端部的幾何形狀，以防止堵塞。

任務3.1：基于軟件代碼FLUENT的數值模型的初始設置，包括對來自WP1的操作數據庫的評估以及通用接口和數據格式的定義。(UNILEOB BFI)

這項任務的目的是利用現有的歐拉-拉格朗日方法來確定流動、溫度和凝固(歐拉)以及夾雜物運動(拉格朗日)。應該定義基本的起始條件和邊界條件，并在涉及的合作伙伴之間商定公共接口和數據格式。

UNILEOB-SMMP和BFI利用ANSYS-FLUENT軟件進行模擬仿真，該數值代碼基于有限體積法(FVM)。采用雷諾平均Navier-Stokes (RANS)方程對在水口內部的鋼水湍流流動進行模擬，采用離散相模型(DPM)對鋼水多相流動進行模擬，即在鋼水中的非金屬夾雜物(NMI)和氬氣泡的運動。

本研究項目在兩個尺度上進行了數值調查:

• 微觀：研究夾雜物的粘附機理以及由于粘附而導致水口壁生長的模型。

• 宏觀：研究整體流動中夾雜物和氣泡的動力學行為及其傳送。

采用歐拉-拉格朗日格式模擬鋼水和夾雜物的湍流流動以及在水口內壁上的沉積，將鋼水相視為連續體(Euler)，而分散相夾雜物和氬氣氣泡通過計算流場(拉格朗日)跟蹤粒子的路徑來求解。宏觀層面的數值模型采用了非金屬夾雜物的團聚模型，采用氣泡模型模擬攪拌氣體流動。

為了實現和測試團聚模型，必須建立夾雜物直徑分布的基本模型。合作伙伴同意從文獻中的夾雜物分布入手，[1]然后，通過掃描電鏡/能譜分析(SEM/EDS)確認了這一假設的分布，這些分析是在堵塞計量試驗期間采集的鋼樣品，見附錄b .3.2和圖79。該模型已成功應用于RFCCS項目中，旨在去除中間包中夾雜物。

任務3.2：數值模型的調整/開發，包括使用WP1的操作數據庫和WP2的中試規模結果進行驗證。(UNILEOB BFI)

本任務的目的是調整/發展聚焦于水口的微觀尺度數值模型(UNILEOB-SMMP)和聚焦于夾雜物凝聚和惰性氣體注入處理的宏觀尺度數值模型(BFI)。數值模型的驗證過程應包括對所獲得的數值參數建模結果的靈敏度分析。

BFI應用了一個數值模型來正確處理夾雜物的凝聚，見附錄C.1。這基本上使用了一種基于歐拉-拉格朗日方法的粒子跟蹤方法。計算每個計算步驟的夾雜物粒子軌跡，并根據每個流單元中所有粒子的粒子特性和速度的平均值生成一個可能的碰撞伙伴粒子。

鋼水的流通量基本上是由中間包中塞棒的位置控制的。數值模型進行了調整，以盡可能好地表現這種行為，定義并測試了能夠實現期望行為的邊界條件。此外，隨著中間包鋼水液面高度的增加，中間包底部和塞棒入口處的鋼水靜壓也隨之增加，這種行為也在數值模型中得到了實現，并通過文獻中的結果進行了成功驗證，特別是在低壓塞桿區域。熱邊界條件取自文獻并結合自身的經驗。

對于夾雜物團聚行為，對幾種湍流模型的適用性進行了測試和評價，無法做出明確的決定。因此，根據文獻推薦，選擇合適的模型。數值模型引入了氬氣泡。最初計劃根據理想氣體定律考慮改變氬氣密度，估算水口內的溫度降低，氣泡密度增大，氣泡直徑減小。選擇了一種適當的方法，研究了鋼廠連鑄機氬氣泡條件進入模型，考慮了對湍流強度的影響。

研究了夾雜物濃度和湍流模型對團聚行為的影響，與預期的一樣，夾雜物濃度是影響團聚行為的主要因素。所選湍流模型的影響不能很好地體現出來，部分原因是比較數據不足。湍流模型的選擇是基于前面提到的文獻推薦的。

UNILEOB-SMMP開發了C.2中報道的微觀模型，它考慮了以下堵塞的主要步驟:

• 鋼水湍流流動和懸浮顆粒向水口內壁面的運輸。

• 鋼水與水口壁面的相互作用及顆粒在壁面上的粘附機制。

• 阻塞的形成和生長。

在模型中采用了一種特殊的隨機方法來模擬顆粒在靠近水口內壁面的流體結構中的運動，就像[3]所采用的方法。采用一種簡化的處理方法來模擬顆粒與粗糙壁之間的相互作用。在此模型中，忽略了氬鼓泡的影響，采用一種新的算法來跟蹤阻塞的增長。為此，提出了一個考慮微觀問題的瞬態雙向耦合模型來模擬堵塞現象，關于微觀模型的更多細節在[4]中給出。通過在WP2堵塞計量試驗臺的試驗驗證了微觀模型的有效性，結果表明，該模型能夠再現與堵塞有關的現象:

• 重點計算靠近內壁區域的粒子軌跡。

• 通過與顆粒沉積相關的動態壁面粗糙度來處理堵塞早期壁面特性的變化。

• 堵塞長為可以捕獲粒子的多孔材料。

• 在早期(通過改變壁面粗糙度)和后期(通過應用Darcy源項)均考慮了堵塞對流體流動的影響。

除了對圖102附錄C.2中計算的澆鑄速率進行定量比較外，數值估算的堵塞水口看起來與圖103中COMDIC堵塞計量試驗臺試驗得到的堵塞水口類似。

任務3.3：將認為3.2開發的數值模型實現為一個完整的模型。(UNILEOB BFI)

這項任務的目的是將微觀和宏觀尺度上的數值模型合并為一個完整的數值模型，以便為涉及的合作伙伴BFI和UNILEOB-SMMP使用。

在建立微觀模型的過程中，雖然只考慮了中間包的一小部分和水口SEN，但需要付出巨大的計算努力。對包括塞棒和水口在內的整個中間包進行宏觀建模，并行計算將大大增加計算工作量。即，微觀模型將得到一個更大的計算域，而宏觀模型將需要一個具有相當大分辨率的數值網格。因此，合作伙伴BFI和UNILEOB-SMMP決定將數值模型拆分為中間包(宏觀)和水口(微觀)部分。宏觀部分為微觀部分提供邊界條件(流速、湍流度、夾雜物的分布和尺寸)。如上所述，不同的湍流模型基本適用于建模方法：宏觀模型采用RNG k-ε-模型，微觀模型采用k-Ω-模型。將數值模型分為兩部分，可以根據各自的建模目標選擇最合適的湍流模型。

原本計劃進行以下細分工作：BFI將微觀和宏觀模型應用于SALZF鋼廠的連鑄機上，UNILEOB-SMMP將微觀和宏觀模型應用于VASL鋼廠的連鑄機上。建模方法的交換導致了在應用各自的模型，處理用大量專家知識開發高度復雜的模型時出現的問題，模型交換的努力顯然被低估了。討論導致了一種新的方法，該方法也得到了工業伙伴的批準。BFI和UNILEOBSMMP對兩家行業合作伙伴都采用了各自的模型，即宏觀的BFI和微觀的UNILEOBSMMP，通過這種方法，加強了所有伙伴之間的相互作用。

任務3.4：關于在水口內壁上鋼水流動、夾雜物運動和粘附的數值計算性能。(UNILEOB BFI)

這項任務的目的是為了性能的工藝參數研究，即通過改變起始條件和邊界條件，以減少/防止堵塞現象。這些優化程序可能的措施是修改塞棒/滑動水口的幾何形狀，或考慮中間包中不同的鋼水液面高度，以改變特殊環境下的流動條件。

BFI和UNILEOB-SMMP為實現工業大規模流通量選擇了不同的方法。然而，這兩種方法都產生了可比較的結果。

BFI在附錄C.1中開發并驗證了宏觀尺度上的數值模型。兩臺鋼廠連鑄機都用數值網格表示。其中一個不同的參數是等水口的內徑，這個內徑對鋼水流通量的影響可以被顯示出來。在相同數值參數的假設下，較小的水口內徑導致較小的鋼水流通量。考慮了中間包鋼水液面高度和塞棒升高量，對這些參數和鋼廠連鑄機的速度和湍流強度進行了研究。團聚結果表明，較小的塞棒升高量對應較高的速度水平，導致更強夾雜物的團聚，形成更大直徑的非金屬夾雜物。對工業鋼廠的連鑄機來說，中間包鋼水液面高度對結塊的影響是不同的。SALZF鋼廠連鑄機的團聚結果在2.5 ~ 5.0 μm范圍內，差異不大，但速度和湍流度有明顯差異。VASL鋼廠的連鑄機的澆鑄結果對中間包鋼水液面高度很敏感，中間包鋼水液面較低，會導致較大的非金屬夾雜物。

UNILEOB-SMMP開發并驗證了附錄C.2中所述的微觀尺度的數值模型。由于計算工作量巨大，將微觀模型擴展到鋼廠實際使用的中間包是不可能的。因此，我們對SEN和中間包的一部分進行了建模，并在靠近塞棒區域注入了大量夾雜物，以便在較短的時間內觀察堵塞現象。從整個中間包和水口的初始模擬中提取了該區域的邊界條件。模擬結果表明，顆粒沉積的臨界面積即堵塞面積隨時間變化。首先，顆粒沉積主要發生在塞棒下方的水口內壁上，一段時間后，由于內壁面上觀察到的阻塞物的生長改變了流場，沉積在水口和塞棒隙內的影響增大。

研究了中間包鋼水液面高度對堵塞的影響，結果表明，中間包鋼水液面為0.8 m時發生堵塞的速度略快于中間包液面高度為0.5 m時。然而，差別是微不足道的，UNILEOB-FM的研究表明，當夾雜物的體積分數恒定時，夾雜物直徑越小，堵塞的概率越大。與宏觀模型并行計算表明，中間包液面高度為0.5 m增強了夾雜物的團聚，導致夾雜物直徑增大，這些觀察結果基本一致。此外，根據SALZF鋼廠和VASL鋼廠的數據，考慮了兩種不同內徑的水口設計，在這兩種情況下，所有其他參數，如鋼水流動速率、粒子注入速率和粒子大小保持不變，結果表明：小直徑的水口阻塞量較小，阻塞物在水口內壁上分布更均勻；附錄C.3詳細介紹了該模型在鋼廠連鑄機上的應用。

任務3.5：闡述在連鑄過程中減少/防止加鈦ULC鋼種的堵塞的可能工藝和建設性措施。(UNILEOB, BFI, COMDIC, SALZF, VASL)

這項任務的目的是檢測和闡述減少/預防堵塞的可能工藝和建設性措施，即總結數值結果，確定操作行為規范。

從建模結果中獲得了關于堵塞的新的看法。

• 堵塞是一個瞬態過程，它包括水口內壁面初始沉積顆粒覆蓋，堵塞前沿突出膨脹的演變，以及分支結構的發展。

• 堵塞是一個隨機的、自我加速的過程。

宏觀尺度上的結果表明，較小的塞棒升高量導致塞棒間隙的速度和波動較大，同時由于更強的團聚作用導致夾雜物直徑增大。在微觀尺度下，當水口內徑越小時，阻塞物沿壁面分布越均勻。為了達到相同的鋼水質量流量，塞棒必須提升高度，也就是說，較小的水口內徑似乎可以改善結塊和堵塞行為。

中間包鋼水液面高度對堵塞的影響較小，這一結果與VASL鋼廠的觀察結果不同。VASL連鑄機的水口團聚結塊結果對中間包填充水平具有敏感性，中間包鋼水液面越低，夾雜物直徑越大。然而，這一觀察結果無法為SALZF鋼廠的連鑄機所證實。中間包液面高度對水口堵塞沒有影響。

任務3.6：調整/修改塞棒端部幾何形狀。(BFI)

本任務的目的是驗證在以前的RFCS研究項目中利用開發的數值模型開發的塞棒設計，對流動條件的影響和減少/預防堵塞的有效性進行調查和評估。

關于改進的塞棒頭部幾何形狀的詳細研究報告在附錄C.4中。該設計的目的是修改流動條件，導致流向平行于水口內壁墻。微觀模型的堵塞和宏觀模型的團聚結果也與UNILEOB-FM的實驗室結果很好地吻合，因此，通過假設團聚結果對堵塞行為的可轉移性的宏觀模型來調整塞棒幾何形狀，其基本思想是避免流動再循環，加速鋼水靠近水口壁，以防止堵塞沉積，這些考慮的結果是一個漏斗形的設計。對這種塞棒的設計進行了三種修改：一種是原設想的平的塞棒端部，另一種是橢圓端部，但長度不同，目的是避免塞棒下方的回流區。

觀察到對鋼水流通量的影響主要有兩方面：鋼水流通量降低，即兩種對塞棒的修改都增加了流體機械阻力。此外，與原設計相比，鋼水流通量隨塞棒升高的漸近過程似乎更清晰，兩種效應結合在一起被認為是合理的。

塞棒端部平面修改和橢圓修改顯示了預期的速度場，塞棒下方的回流區域是可見的，對于平面設計的塞棒端部來看，回流區域較大，而對預期的橢圓形設計，回流區域則較小。然而，塞棒端部的橢圓設計表明在水口中的流場趨于對稱。中間包鋼水液面高度對塞棒升高的影響與原塞棒設計基本相同，湍流強度局部極大值的位置如預期的那樣在塞棒下方。在這種配置中，局部極大值的位置不在塞棒間隙中，而是在塞棒的下方。與原塞棒設計相比，其湍流強度水平更高。同樣，對于塞棒端部橢圓修改，可以觀察到一個向水口左邊的非對稱分布。然而，對于塞棒端部的平面設計，湍流強度有輕微的向水口右側的趨勢，特別是在塞棒升高量為20 mm時。

此外，對于塞棒端部幾何形狀的修改，較小的塞棒升高量會導致更強的夾雜物團聚，進而導致夾雜物更大的直徑。雖然塞棒間隙內的速度發生了明顯的變化，但塞棒幾何形狀的改變對夾雜物的團聚影響很小。在改變中間包鋼水液面高度的情況下，塞棒端部橢圓型改造基本上導致了夾雜物直徑的增加，而在塞棒端部平坦型改造中，可以發現夾雜物較小直徑的趨勢。然而，必須提到的是，這些發現現象只是微弱的。

2.2.4 WP4 -在鋼廠試驗中實施優化措施并驗證其效率

這個工作包的目標是：

• 對由實驗室試驗、數值調查和操作經驗產生的確定措施進行評價，從而形成與操作實踐一致的操作設置和旨在控制確定措施潛力的能力。

• 在RH和VD工藝設備的工廠試驗中，工藝控制和減少/防止堵塞發生的建設性措施。

• 基于改進和初始條件的阻塞比較，對所調查的工藝和建設性措施進行評估。

• 利用結果，提出減少/預防加鈦ULC鋼種堵塞發生的具體建議/指導。

任務4.1：總結開發的過程和建設性措施，并轉移到實際操作中。(所有合作伙伴)

這項任務的目的是總結和控制在WP2和WP3中制定的有關操作適用性的措施。

一般來說，添加合金的時間對夾雜物形貌沒有顯著影響，實驗總時間(鋁鎮靜后總時間)對氧化鋁的浮選有較大影響。

堵塞計量試驗臺試驗表明，無堵塞試驗中Al、Ti含量均較低，夾雜物數量也較低。中度堵塞組與重度堵塞組相比，純Al在中度堵塞組中更多，而Ti和Al和Ti的混合物在重度堵塞組中更多。

數值研究表明，中間包鋼水液面高度對VASL鋼廠的連鑄機堵塞和結塊有影響，但對SALZF鋼廠連鑄機沒有影響，即中間包鋼水液面的調整不能適用于所有設備，這取決于鋼廠的具體連鑄條件。

另外，在保持其他連鑄條件和相應部件的幾何參數不變的情況下，浸入式水口內徑也會影響堵塞，例如，較小直徑的水口傾向于導致堵塞更均勻分布在水口壁上。

任務4.2：工廠試驗。(SALZF 鋼廠和VASL鋼廠)

這項任務的目的是進行鋼廠試驗，并控制優化工藝的有效性和在操作實踐中的建設性措施。

在VASL鋼廠試驗中，評估RH脫氣過程中夾雜物的演變，感興趣的參數是夾雜物的數量及其類型。據報道，在RH脫氣結束和連鑄過程中，IF鋼在VASL鋼廠的非金屬夾雜物主要為(> 50%)鋁酸鹽。在SALZF鋼廠試驗中，RH脫氣裝置在項目運行期間投入使用，這些試驗使項目開始時運行的VD路線和新實施的RH路線可以進行比較。

任務4.3：工廠試驗的評估。(所有合作伙伴)

這項工作的目的是評估任務4.2中有關項目主要目標的鋼廠試驗，即加深對造成堵塞現象的機制的了解，以及減少/預防堵塞的優化措施。

氧含量和鋁酸鹽的平均值與鋁鎮靜后的時間，以及尖晶石型夾雜物的平均值與鋁鎮靜后的時間的調查和詳細報告在附錄A.4。在兩個鋼廠合作伙伴中，檢測了不同的鋁和鈦含量的指數阻塞。Ti/Al比值介于0(無Ti 的IF鋼)和2.5 (VASL鋼廠)和3.5 (SALZF鋼廠)之間。這些檢查的結果非常一致。當Ti/Al比較低時，澆注性能較好，即堵塞較少。當Clog作為Ti和Al含量的函數時，數據的意義發生了變化，鈦含量越低，Al含量越高，堵塞越少。后一種結果與SALZF鋼廠的結果非常吻合。

此外，在SALZF鋼廠上對VD路線的781爐號和RH路線的697爐號進行了評價，目的是對這些工藝路線進行比較。考慮了處理時間、平均Al含量和添加量、平均Ti含量和添加量以及各自的收得率，用OES-PDA對微小的非金屬夾雜物進行分析，并對兩種方法進行比較。

任務4.4：具體建議/指導的定義。(所有合作伙伴)

這項任務的目的是為工藝和建設性措施確定具體的建議/準則。表1列出了調查的主要觀察結果、導出的建議和可能的指導方針。

表1  觀察結果和導出的建議/準則(所有合作伙伴)

2.2.5 WP5 -項目管理

這個工作包的目標是:

• 協調和監測項目活動。

• 在TGS出口組介紹和討論項目進展/結果。

• 組織和舉行協調會議。

• 項目進展/結果報告。

任務5.1：協調。(BFI)

這項工作的目的是協調和監測研究項目，以實現預期的目標，其中包括組織預定的研討會/研討會“優化加鈦ULC鋼的煉鋼規則，以防止堵塞”。

項目合作伙伴提議將BFI在杜塞爾多夫Düsseldorf主辦的研討會轉變為網絡研討會。網絡研討會的主要優點是預定的日期和預期的參與者人數。合作伙伴希望盡可能推遲傳播結果。此外，由于省略了旅費，預計參加人數將明顯增加。

商定了網絡研討會的組織方式，該活動于2018年3月1日舉行，共有34名參與者。之后，展示的幻燈片在參與者中分發。

任務5.2：協調會議。(所有合作伙伴)

這項任務的目的是籌備和參加項目的管理/發展所需的會議。

項目合作伙伴每年舉行兩次會議。每個項目合作伙伴主持一次會議，協調員BFI主持啟動會議和最后一次會議。行業合作伙伴SALZF鋼廠和VASL鋼廠會面了兩次，交換了數據，并統一了堵塞檢測的評價標準。這是在不同的脫氣工藝設備的背景下完成的。

任務5.3：報告。(所有合作伙伴)

這項任務的目的是編寫年度報告、中期報告和最后報告。

這些報告是按照計劃編寫的，并由協調員在相應的TGS3會議上提出。

3. 結論

3.1 實驗室試驗

• 脫氧實驗表明，氧化鋁顆粒是主要的夾雜物類型。一般來說，添加時間對夾雜物形貌沒有顯著影響。實驗總時間(鋁鎮靜后總時間)對氧化鋁的上浮有較大影響。

• 無法檢測到FeTi鈦鐵合金對氧化鋁夾雜物形貌可能變化的影響。

• 較小的夾雜物更容易卡附在水口內壁上，在全氧含量低的情況下，檢測到小的氧化鋁夾雜物的形成，與不含鈦的ULC鋼相比，小的夾雜物上浮分離傾向較低，并會加速堵塞沉積的形成。

• 在任何FeTi鈦鐵合金添加的情況下，夾雜物數量強列變化可以在一個系列中進行評估，一個可能的原因是鈦鐵中的氧含量會導致小的氧化鋁夾雜物的形成，鋼水中的小顆粒夾雜也是Ti-ULC鋼高堵塞傾向的一個可能解釋。建議檢查鐵合金的氧含量，使用低氧含量的FeTi鈦鐵合金。

• 添加的時間沒有顯著改變試樣樣品。這一結果并不奇怪，因為二次冶金過程中會發生大量的動力學過程，如夾雜物團聚、吹氬上浮夾雜物、夾雜物在爐渣中的溶解等。

• 鉬基噴涂是一種有效的方法來創建Al₂O₃- TiOx涂層用于接觸角測量。不同相的分布規律，但不均勻。為了獲得更好的均勻性，額外的熱處理(在1600°C下30分鐘)會導致相反的效果，導致富TiOx相在基板表面團聚。

• 堵塞與顆粒的團聚和附著力密切相關，這也與潤濕角等界面性質有關。在40%和100% TiO₂的情況下，較低的接觸角也意味著較低的團聚傾向。因此，在二次處理過程中，Al₂TiO₅和純TiO₂粒子的去除率較低，最終大量夾雜物進入連鑄系統。防止有害夾雜物的關鍵是控制高鈦鋼加入的鈦鐵合金中氧的含量，并盡可能降低鈦鋁比。

• 鈦合金級鋼在低TiO₂濃度下比無鈦ULC級鋼有更低的接觸角，較低的潤濕角導致較低的團聚傾向。建議在浸入式水口內部使用防堵層或選擇替代耐火材料，以適當的方式預熱水口，并根據鋼水流動優化水口的幾何形狀。

• 在富鋁基板中，無鈦ULC的潤濕傾向最低，而Ti - P合金鋼的接觸角顯著較低。眾所周知，鈦和磷這兩種元素都能增加氧化鋁的潤濕性。正如預期的那樣，只有Ti合金鋼在無鈦和Ti - P鋼之間產生對比結果。隨著鈮含量的增加，Fe-Nb與氧化鋁接觸的潤濕角顯著降低。為此，制備了幾種Nb含量高達0.076%的Fe-Nb合金。

• 在堵塞計量試驗臺觀察到4個無堵塞試驗，它們顯示出較低的鋁和鈦含量，在鋼水開始澆鑄前具有少量夾雜。主要結論是大量的夾雜物增強了堵塞。

• “中等”堵塞與“密集”堵塞的比較表明，純Al更頻繁地出現在中等堵塞組，而Ti以及Al和Ti的混合物更頻繁地出現在密集堵塞組。但必須指出的是，在IF鋼中不能防止Al和Ti的平行合金化，需要注意的是鈦鋁比應盡可能低。

• 沒有堵塞“全部”的四個實驗都有低于100 ppm的數值，特別是鋁和鈦含量低。其他試驗的鋁含量都高于100ppm，平均是413ppm。Al含量低，試樣樣品質量差，不利于可靠的SEM/EDS特征測量。事實上，低鋁含量也導致少量的固態氧化鋁夾雜物。此外，在實驗中，富鈦氧化物與純氧化鋁相比，表現出更低的吸引力。這兩個效應解釋了“全部”實驗中較低的堵塞傾向。

• 堵塞計量試驗臺試驗對堵塞水口的分析表明，堵塞水口的原因是在典型堵塞區域有大量的小顆粒夾雜物和團聚顆粒。

• 只有鋼水進行鋁鎮靜后才能導致適度的堵塞行為，而隨后添加FeTi鈦鐵合金會導致堵塞趨勢的增加。總體而言，堵塞等級與“夾雜物數量”、“夾雜物含量”、“夾雜物大小”和化學性質等影響因素之間的相關性較弱。

  3.2 數值調查

• 宏觀數值模型的目的是盡可能好地表示塞棒升高量對鋼水流通量的控制。考慮中間包鋼水靜壓的邊界條件導致了預期的行為。靜壓結果顯示，塞棒間隙的典型值為零以下。可以考慮靜壓、鋼水速度和代表工業情況的湍流波動對團聚的影響。

• 兩種工業中間包均采用宏觀數值模型進行了研究。對于相同的中間包鋼水液面高度和塞棒升高量，不同的水口內徑導致鋼水流通量不同。分析了速度和湍流，特別是對夾雜物凝聚的可能影響。具有最大局部速度和湍流強度的構型容易產生強烈的夾雜物團聚。

• 由于團聚的緣故，較小的塞棒升高量導致較大的夾雜物直徑。VASL鋼廠的連鑄機團聚結果對中間包鋼水液面高度具有敏感性，鋼水液面越小，湍流強度越大，夾雜物直徑越大。

• 改變塞棒端部的幾何形狀導致所需調整在塞棒間隙和在塞桿尖端的鋼水速度，采用漏斗形結構來避免塞棒尖端下方的回流區，這被認為是一種很好的措施，可以減少塞棒下方水口堵塞。對塞棒端部兩種改進均未發現對夾雜物團聚的明顯影響，特別是在與塞棒升高量的結合對比上，沒有發現任何變化。研究結果被認為夾雜物團聚行為較弱，即沒有發現對夾雜物聚集行為的明顯影響。然而，這并不是塞棒修改的第一目標。

• 建立了考慮水口阻塞生長(夾雜物沉積)與鋼水流動雙向耦合的瞬態水口阻塞模型。該模型在微觀尺度上考慮了堵塞的關鍵步驟：夾雜顆粒通過湍流向噴嘴壁面的運移；水口內壁面-流體相互作用及夾雜物在水口內壁面上的沉積，夾雜物粒子沉積引起的阻塞生長。

• 通過在COMDIC重現堵塞計量試驗臺試驗，該模型得到了驗，數值計算的水口堵塞段與室內試驗的堵塞段定性吻合，計算得到的堵塞過程中通過水口的鋼水流通量隨時間的變化規律也與實驗監測結果一致。

• 基于堵塞計量試驗臺的設置，從模型結果中導出了關于堵塞的新的認識。

-堵塞是一個瞬態過程，它包括水口內壁上初始沉積的顆粒覆蓋，堵塞前沿凸出的演變，以及分支結構的發展。

-堵塞是一個隨機的、自我加速的過程。

• 采用微觀數值模型模擬了實際鋼廠工業規模(VASL,鋼廠和SALZF鋼廠)連鑄過程中的水口阻塞。獲得了以下建模結果。

- 水口和塞棒的設計(幾何形狀)影響水口堵塞。參考行業合作伙伴提供的水口圖紙，發現兩個關鍵區域對堵塞敏感：(1)塞棒-水口之間的間隙，(2)間隙下面的水口上部。

-中間包鋼水液面高度對堵塞的影響很小。這一結果與VASL鋼廠的行業觀察結果不同。我們假設其他機制可能會導致堵塞，如中間包鋼水液面高度對引入水口的夾雜物顆粒的大小和數量密度的影響。

-在保持其他連鑄參數和幾何參數不變的情況下，水口的內徑會影響水口內部的阻塞，例如，較小的水口直徑會導致阻塞沿水口內壁分布更加均勻。建議將水口調整到更小的水口內徑，并與之相關聯，增加塞棒提升高度。

3.3 工廠試驗

• 對堵塞的水口解剖發現，堵塞材料由不同形狀的小顆粒組成：球狀、枝狀、柱狀。分析了夾雜物大小的分布。所檢測的顆粒大部分由Al₂O₃、TiO2和MgO組成，主要成分為Al₂O₃。

• 首先比較不同脫氣工藝(VD在SALZF和RH在VASL)的工藝數據，顯示脫氧前的氧含量有顯著差異，Al和Ti的數量在SALZF鋼廠和脫氧到連鑄開始之間的時間間隔也更大。

• 在項目運行期間，將SALZF鋼廠的脫氣工藝路線改為RH脫氣，從而可以與VD脫氣進行直接比較。二次冶金的處理大致結果是RH路線縮短50%的時間，最終Ti-和Al含量在RH路線較低，而Ti-和Al收得率在RH路線較大。如果兩種路徑(VD和RH)在SALZF都可用，那么RH路徑應該是首選的，因為在SALZF的早期數據結果可以進行對比效果的。

• OES-PDA結果RH和VD脫氣進行了評估。微小夾雜物(Al+Ca+Mg)的濃度在RH脫氣處理中要低得多。微小夾雜物(Al)濃度略大于VD生產的IF鋼。標準和磷合金IF鋼種之間不能觀察到顯著差異。

• RH脫氣過程中夾雜物的演變與鋁、鈦含量和總氧含量密切相關。鋁和鈦燒損現象可以用精煉渣化學計量學解釋。

• 在VASL鋼廠，根據觀察到的堵塞趨勢的跡象以及UNILEOB-FM進行的實驗室試驗和研究的結果進行試驗。在Ti- If鋼生產的一周內，平均Al含量為610ppm ±40ppm，平均Ti含量為570ppm ±35ppm, Ti/Al比為~ 0.93。Clog平均值為0,090 ±0,017。

•  關于Ar-和Ti含量以及Ti/ Al比的主要結論在兩種臺鋼廠連鑄機上都非常一致。當Ti/Al比較低時，有減少堵塞的趨勢。考慮Ti和Al的單一含量，Ti-含量越低，Al-含量越高，堵塞越少。建議在給定的成分范圍內盡量降低Ti/Al比值，并控制添加FeTi鈦鐵合金的氧含量以獲得較高的Ti含量。

• 由于堵塞的減少，VASL鋼廠的效益是每一個連鑄工序減少了浸入式水口使用數量，或者說每一個水口澆鑄的板坯數量增加，即由于水口變化而降級的鋼板數量減少。雖然無法證明鈦鋁比對最終帶鋼盤卷質量的影響，但總體收得率是提高了。

  4 研究成果的開發與影響

• 項目的回報與鋁/鈦比的變化看，奧鋼聯voestalpine Stahl可以估計基于以下假設：鋁消費量的增加0,23kg/ t乘以~ 2 00€/公斤(平均的Al合金成本業務2017年)會導致Ti-IF鋼成本的增加~ 0,46€/ t。由于堵塞的減少，水口的減少是有益的，同時也增加了每個連鑄工序接受的鋼包數，于是，中間包第一爐降級的鋼板或出現缺陷的鋼板數量可以減少。

• 假設每爐鋼175t /爐，平均每個中間包澆鑄5、7爐鋼，2017商業年度澆鑄的Ti-IF鋼種總數為945 kt，最大的經濟效益可以估計大約105.000€。最后，考慮到VASL鋼廠的有效項目成本為417.000歐元，回報期不到4年。

• 當考慮在鋼種范圍內IF鋼級Ti/Al比率的微小變化時，可以確定有關堵塞的優化潛力。

• 在SALZF鋼廠的當前狀態下，使用新的RH脫氣裝置進行真空脫氣處理，難以判斷最終取得的效益。目前還不清楚，RH脫氣裝置是否在理想最終條件下操作運行。例如，Ti含量及其Ti/ Al比值不在VASL鋼廠已經實現的理想的低范圍內。

• 從VD脫氣到RH脫氣的變化導致了更短的脫氣時間，并節省了相當大的能源和成本。RH脫氣工藝提高了鋁和鈦的收得率。總的來說，從VD脫氣到RH脫氣的工藝改變提供了成本節約的潛力，并在減少堵塞方面提高了產品質量。在運營初期，精確的量化是非常困難的。

• 數值模型在宏觀和微觀層面的結果表明，中間包鋼水液面高度和水口內徑對夾雜物團聚和堵塞沉積的影響。這些結果部分得到了實際觀測的證實，這些影響因素可以在鋼廠進行調整，以減少堵塞的發生。因此，數值結果提供了在操作實踐中減少堵塞的潛力。

• 該研究項目的結果在2018年3月1日舉行的有34名參與者的網絡研討會上發布。之后，展示的幻燈片在參與者中分發。

• 出版了三份出版物:

• Barati, H.; Wu, M.; Kharicha, A.; Ludwig, A.: ”A transient model for nozzleclogging.” Powder Technology, Vol. 329, pp.181-198, 2018.
• Barati, H.; Wu, M.; Holzmann, T.; Kharicha, A.; Ludwig, A.:"Simulation of Non-metallic Inclusion Deposition and Clogging of Nozzle."Proceedings of TMS 2018: CFD Modeling and Simulation in Materials Processing,pp 149-158, 2018.
• Barati, H.; Wu, M.; Kharicha, A.; Ludwig, A.: "Investigation on MeshSensitivity of a Transient Model for Nozzle Clogging." ICMME 2018:International Conference on Metallurgical and Materials Engineering, London,United Kingdom, 2018.

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（未完待續哦！）

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