Для исследования механизма влияния оптимизации конструкции дна стального ковша на повышение чистоты стали в данном исследовании взято поведение закручивания шлака в качестве отправной точки, а в качестве ключевого индикатора, характеризующего склонность к закручиванию шлака, выбран критический высота вихря. Анализируя данные водной модели, были выбраны три параметра: объем ступени, объем прокатки стали и расстояние от литника до ступени, установлена эмпирическая формула связи с критической высотой вихря, а затем выведена формула зависимости объема ступени от остаточного объема стали в ковше, что обеспечивает теоретическую основу для оптимизации конструкции. На этой основе разработана новая конструкция дна стального ковша с наклонным ступенчатым профилем, дно ковша оптимизировано до наклонной плоскости, наклоненной к выпускному отверстию ковша, высота наклона дна составляет 260~220 мм, уклон 2°, общая высота поверхности склона 70 мм. Такая оптимизация дна ковша в основном применяется для ковшей емкостью 150~300 тонн. Также проведены промышленные испытания с использованием автоматической сканирующей электронной микроскопии для анализа включений в промежуточном ковше и слитках непрерывного литья до и после оптимизации. Результаты показали, что после оптимизации конструкции весовые показатели w [T.O] в образцах промежуточного ковша снизились с 40×10⁻⁶ до 27×10⁻⁶, w [T.N] — с 87×10⁻⁶ до 61×10⁻⁶, плотность численности включений размером более 2 мкм уменьшилась с 28 до 5 на мм². Количество включений размером 10~14 мкм в слитках непрерывного литья значительно сократилось, максимальный размер уменьшился с 53 мкм до 24 мкм, доля площади включений и плотность численности наиболее явно уменьшились в центре толщины. Оптимизация конструкции дна ковша может эффективно повысить чистоту стали за счет контроля конца закручивания шлака и подавления миграции и накопления включений, что имеет хорошую инженерную применимость.

слитки непрерывного литья; конструкция ковша; вихрь; остаточный объем стали