The gas–water combined atomization is an advanced technology for Fe-based amorphous powder preparation, and its gas/water system parameters have significant impacts on powder properties. In this study, numerical simulations and industrial trials were combined to optimize the gas atomization parameters. The results showed that increasing the atomization pressure promotes the transition of the flow field to the closed wake. Moreover, the median particle size was significantly refined and the cooling rate was improved. Extending the extrusion length facilitated the decrease in suction pressure, while excessively long extrusion lengths led to instability in the atomization process. The decrease in delivery tube diameter enhances droplet breakup and cooling, but increases the risk of clogging. Industrial trials at different atomization pressures showed that low atomization pressure led to the formation of needle-shaped powder, and the FeSiBC amorphous powder prepared at 3.0 MPa exhibited optimal comprehensive properties, with saturation magnetization of 166.1 emu·g−1 and coercivity of 4.5 Oe.

Aiming at the frequent issue of pit-shaped surface defects in S-bearing and Al-killed steel products and the related poor castability due to submerged entry nozzle (SEN) clogging, the melting and casting process of a popular auto steel Cf53 has been studied based on in-situ investigation and experimental analysis. To clarify the generation of the pit-shaped defects, the local surface chemistry, evolution of steel inclusions throughout the melting process, SEN clogging substances, and the internal relationship among them were systematically analyzed. The results show that this type of defect in the Cf53 rolled products is caused by the large-sized composite inclusions rich in CaS, which originate from the molten steel during the refining process, gradually accumulate on the inner wall of the SEN during casting, and finally lead to SEN clogging. The loose structure of clogging inclusions makes them prone to fall off into the mold and get trapped by solidifying steel shell. The formation mechanism of the inclusions was studied through FactSage software calculation. The results show that the increase in total sulfur and total calcium content, and the decrease in total oxygen content and temperature in steel will lead to CaS inclusion formation, which agrees reasonably well with experimental results. An optimized refining process to reduce calcium addition into molten steel is proposed accordingly, which achieves a remarkably alleviation in casting SEN clogging and an elimination of the pit-shaped defects on the final rolled products as well.

In order to optimize the application effect of induction heating (IH) tundishes, a four-channel IH tundish is taken as the research object. Based on numerical simulation methods, the influence of different relative placement angles of induction heaters and channels on the electromagnetic field, flow field and temperature field of the tundish is investigated. We focus on comparing the magnetic flux density (B) and electromagnetic force (EMF) distribution of the channel. The results show that regardless of the relative placement angle between the heater and the channel, the distribution of B in the central circular cross-section of the channel is eccentric. When the heater rotates around channel 1 towards the bottom of the tundish, the distribution of B in the central circular cross-section of the channel changes from a horizontal eccentricity to a vertical one. Through the analysis of the B contour in the longitudinal section of the channel, the difference in effective magnetic flux density area (ΔAB) between the upper and lower parts of the channel can be obtained, thereby quantitatively analyzing the distribution of B in this section. The distribution pattern of ΔAB is consistent with the distribution pattern of the electromagnetic force in the vertical direction (FZ) of the channel centerline. The ΔAB and FZ of channel 1 gradually increase as the heater rotates downwards, while those of channel 2 reach their maximum value at a rotation angle of 60°. Compared to the conventional placement, when the heater rotation angle is 60°, the outlet flow velocities at channel 1 and channel 2 decrease by 15% and 12%, respectively. However, the outlet temperature at channel 2 increases by 1.96 K, and the molten steel flow at the outlet of channel 1 and channel 2 no longer exhibits significant downward flow. This shows that when the heater rotation angle is 60°, it has a dual advantage. On the one hand, it is helpful to reduce the erosion of the molten steel on the channel and the bottom of the discharging chamber, and on the other hand, it can more effectively exert the heating effect of the induction heater on the molten steel in the channel. This presents a new approach to enhance the application effectiveness of IH tundish.

In recent years, there has been significant development in the large-scale utilisation of round bloom continuous casting, which has led to an increase in the strand spacing of the tundish. However, this increase often accompanies issues such as poor consistency among each strand. This study focuses on the three-strand asymmetric tundish used in super-large round bloom continuous casting and uses a combination of numerical simulation and physical experiment to investigate the impact of different dam and retaining wall structures on the flow, temperature and removal of inclusions in the super-large round bloom tundish. The reliability of the model is verified through isothermal Water model experiments. The results indicate that by employing an optimised flow control structure with a U-shaped retaining wall featuring small diversion holes and a dam near each of strands No.1 and No.3, several improvements are achieved compared to the prototype tundish. The dead zone ratio of the tundish is reduced by 16.33%, the standard deviation of average residence time decreases by 167.07 s, the volume of the tundish's low temperature zone decreases by 7.79% and the total inclusion removal ratio increases by 14.44%. By appropriately incorporating dams, reducing the area of diversion holes and modifying the retaining wall structure in the tundish, the flow, temperature and inclusion removal consistency of each strand can be effectively improved. This enhances the overall metallurgical efficiency of the tundish. Even when encountering strand blocking operation, the dead zone ratio can be further reduced to 22.44% using the optimised structure proposed in this study. This demonstrates that the optimised structure not only improves the steady-state metallurgical behaviour of the asymmetric three-strand tundish with large strand spacing for super-large round bloom but is also suitable for addressing unsteady-state metallurgical behaviour caused by on-site working conditions, such as production scheduling or high casting speed. By implementing the findings of this study, it is expected that the efficiency and effectiveness of the super-large round bloom continuous casting process will be significantly enhanced.