CN102069166B - 连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法，包括钢包等，钢包、结晶器分设于中间包的上、下方，钢包下水口的下部外表面为球面钢包、中间包下水口分别与大包、中包浸入式氩封套管套接，大包、中包浸入式氩封套管分别与钢包、中间包下水口之间设置有密封垫圈，大包、中包浸入式氩封套管上部分别设有一圈内凹槽和与凹槽垂直相通的第一、二氩气通孔。本发明可以使钢水在浇注过程中密封性提高、免遭二次氧化、减少钢中夹杂物的含量、可降低转炉的出钢温度，有效地保证钢水质量。

Description

连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法

技术领域

本发明涉及钢水浇注的模具技术领域，尤指一种连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法。

背景技术

随着钢材市场的竞争日趋激烈，用户对钢材的纯净度要求也进一步提高。目前，小方坯连铸浇注一般采用“塞棒+浸入式水口+保护渣”的方式，其方式相对简单，但保护浇注效果不理想。钢水在浇注过程中遭二次氧化，钢中夹杂物的含量高，随着现在对钢材质量、品种要求的提高，现行浇注装置已满足不了需求，故需要进一步提高浇注装置，以满足扩大品种、提高质量的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法，其可以使钢水在浇注过程中密封性提高、免遭二次氧化、减少钢中夹杂物的含量、可降低转炉的出钢温度，有效地保证钢水质量。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种连铸密封式浇注装置，包括钢包、中间包和结晶器，所述钢包、结晶器分别设于中间包的上、下方，所述钢包的下面设有钢包下水口，所述中间包的下面设有中间包下水口，其中还包括大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管、第一密封垫圈和第二密封垫圈，所述钢包下水口的下部外表面为球面，所述钢包下水口、中间包下水口分别与大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管的上端套接在一起，所述大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管分别与钢包下水口、中间包下水口之间设置有第一密封垫圈和第二密封垫圈，所述大包氩封套管的下端伸入中间包的内腔，所述中包浸入式氩封套管的下端伸入结晶器的内腔，所述大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管的内腔上部分别设有一圈第一凹槽、一圈第二凹槽，所述大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管的上部分别设有第一氩气通孔和第二氩气通孔，所述第一氩气通孔、第二氩气通孔分别与所述第一凹槽、第二凹槽垂直相通，所述结晶器由铜管和密封装置组成，所述密封装置包括顶法兰、密封圈和两个半环形卡板，所述铜管的外表面上部设有环形槽，两个所述卡板卡固于所述铜管外表面的环形槽内，所述顶法兰通过螺栓螺接于所述卡板的上面，所述铜管的上端抵在所述顶法兰的中心孔下端面，所述铜管与顶法兰的中心孔侧壁之间设有密封圈，所述中包浸入式氩封套管的下端伸入所述铜管的内腔。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述第一密封垫圈、第二密封垫圈的侧壁截面均为倒L形，所述第一密封垫圈、第二密封垫圈的内腔表面分别为与所述钢包下水口、中间包下水口的下部外表面配合的第一球面、第二球面，所述第一密封垫圈、第二密封垫圈均为纤维材质。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述第一凹槽、第二凹槽的截面均为半圆形，所述大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管内腔壁的第一凹槽、第二凹槽下面分别设有一层第一耐火纤维、第二耐火纤维，所述第一耐火纤维、第二耐火纤维的厚度均为2mm。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述第二氩气通孔的横截面是直径为5mm的圆。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述大包氩封套管为上部大下部小的阶梯形管，所述大包氩封套管外表面的两级阶梯之间通过圆弧过渡，所述大包氩封套管的中心设有Y形的第一通孔。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述中包浸入式氩封套管为Y形管，所述中包浸入式氩封套管的中心设有Y形的第二通孔。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述密封圈为O型密封圈。

本发明连铸密封式浇注装置，其中所述第一氩气通孔和/或第二氩气通孔上连接一软管接头。

一种使用连铸密封式浇注装置保护浇注的工艺方法，其包括如下步骤：

(1)在中间包开浇前，先向中间包通入一根氩气管，使氩气管中的氩气对中间包内腔吹扫，该氩气管插入中间包的深度为距中间包底部不大于200mm，吹扫时间≥3分钟，氩气流量控制为15L/min；

(2)在空的中间包内投入100kg的无碳覆盖剂；

(3)将大包氩封套管放入第一密封垫圈并套牢钢包下水口后，向第一氩气通孔内通入氩气，氩气流量为15L/min；

(4)打开钢包上的滑动水口，钢包开浇后，以钢水不裸露为原则及时向中间包添加无碳覆盖剂；

(5)将中包浸入式氩封套管放入第二密封垫圈并套牢中间包下水口后，向第二氩气通孔通入氩气，氩气流量为3L/min，当中间包的钢液面达到规定要求18吨后，打开中间包下水口，中间包开浇，钢水流入结晶器。

采用上述方案后，本发明连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法通过将钢包下水口部外表面设计为球面，这样钢包下水口、中间包下水口在分别与大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管上端套接后密封性提高，同时在大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管内腔上端分别设置一圈第一凹槽、一圈第二凹槽，并分别通过第一氩气通孔、第二氩气通孔通入一定压力氩气后，可分别使大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管内腔由氩气包围形成保护层，杜绝钢水的二次氧化，并分别在大包浸入式氩封套管、中包浸入式氩封套管与钢包下水口、中间包下水口之间设置第一密封垫圈、第二密封垫圈，可有效隔绝钢水与大气的接触，防止高温钢水的吸氧，有利于减少钢中氧含量及非金属夹杂物的含量，从而提高铸坯质量，由于钢水在注流过程中一直处于封闭状态，这样减少了钢水的热量损失，稳定钢水过程温降，从而可降低转炉的出钢温度，有效地保证钢水质量。

附图说明

图1是本发明连铸密封式浇注装置的结构示意图；

图2是本发明连铸密封式浇注装置的钢包下水口、中间包下水口结构示意图；

图3是本发明连铸密封式浇注装置的第一密封垫圈、第二密封垫圈结构示意图；

图4是本发明连铸密封式浇注装置的结晶器结构示意图；

图5是本发明连铸密封式浇注装置的大包氩封套管结构示意图；

图6是本发明连铸密封式浇注装置的中包浸入式氩封套管结构示意图；

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步的说明。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明连铸密封式浇注装置，包括钢包1、中间包2、结晶器3、大包氩封套管4、中包浸入式氩封套管5、第一密封垫圈6和第二密封垫圈7，钢包1和结晶器3分别设于中间包2的上、下方；

钢包1的下面设有钢包下水口11，结合图2所示，钢包下水口11的下部外表面111为球面，钢包下水口11下部的球面与大包氩封套管4的上端套接在一起，大包氩封套管4与钢包下水口11之间设置有第一密封垫圈6，如图3所示，第一密封垫圈6的侧壁截面为倒L形，第一密封垫圈6的内腔表面为与钢包下水口11的下部外表面配合的球面61，第一密封垫圈6为纤维材质，结合图5所示，大包氩封套管4为上部大下部小的阶梯形管，大包氩封套管4外表面的两级阶梯之间通过圆弧过渡，大包氩封套管4的中心设有Y形的第一通孔44，大包氩封套管4的内腔上部设有一圈截面为半圆形的第一凹槽41，大包氩封套管4内腔表面的第一凹槽41下面设有一层厚度为2mm的第一耐火纤维43，大包氩封套管4的上部设有第一氩气通孔42，第一氩气通孔42与第一凹槽41垂直相通，第一氩气通孔42上连接一软管接头8，可用于连接通氩气的软管；

大包氩封套管4的下端伸入中间包2的内腔；

参阅图2所示，中间包2的下面设有中间包下水口21，中间包下水口21与中包浸入式氩封套管5的上端套接在一起，中包浸入式氩封套管5与中间包下水口21之间设置有第二密封垫圈7，如图3所示，第二密封垫圈7的侧壁截面为倒L形，第二密封垫圈7的内腔表面为与中间包下水口21的下部外表面配合的球面71，第二密封垫圈7也纤维材质，结合图6所示，中包浸入式氩封套管5为Y形管，中包浸入式氩封套管5的中心设有Y形的第二通孔54，中包浸入式氩封套管5的内腔上部设有一圈截面为半圆形的第二凹槽51，中包浸入式氩封套管5内腔表面的第二凹槽51下面设有一层厚度为2mm的第二耐火纤维53，中包浸入式氩封套管5的上部设有第二氩气通孔52，第二氩气通孔52的纵截面是直径为5mm的圆，第二氩气通孔52与第二凹槽51垂直相通；

结合图4所示，结晶器3由铜管31和密封装置32组成，密封装置32包括顶法兰321、O型密封圈322和两个半环形卡板323，铜管31的外表面上部设有环形槽311，两个半环形卡板323卡固于铜管31外表面的第二凹槽311内，顶法兰321通过螺栓螺接于卡板323的上面，铜管31的上端抵在顶法兰321的中心孔的上端，铜管31与顶法兰321中心孔的侧壁之间设有O型密封圈322，中包浸入式氩封套管5的下端伸入铜管31的内腔。

本发明使用连铸密封式浇注装置保护浇注的工艺方法，包括如下步骤：

(1)在中间包2开浇前，先向中间包2通入一根氩气管，使氩气管中的氩气对中间包2内腔吹扫，此目的为了除尘，该氩气管插入中间包的深度为距中间包2的底部不大于200mm，吹扫时间≥3分钟，氩气流量控制为15L/min；

(2)为了预防前三炉过程当中钢增碳，在空的中间包2内投入100kg的无碳覆盖剂；

(3)将大包氩封套管4放入第一密封垫圈6并套牢钢包下水口11后，向第一氩气通孔42内通入氩气，氩气流量为15L/min；

(4)打开钢包1上的滑动水口，钢包1开浇后，以钢水不裸露为原则及时向中间包2添加无碳覆盖剂；

(5)将中包浸入式氩封套管5放入第二密封垫圈7并套牢中间包下水口21后，向第二氩气通孔52通入氩气，氩气流量为3L/min，当中间包2的钢液面达到规定要求18吨后，打开中间包下水口21，中间包2开浇，钢水流入结晶器3中。

本发明连铸密封式浇注装置及使用该装置保护浇注的工艺方法通过将钢包下水口11的下部外表面设计为球面，这样在与大包氩封套管4上端套接后使钢水浇注的密封性提高；同时在大包氩封套管4和中包浸入式氩封套管5的内腔上端分别设置一圈第一凹槽41和第二凹槽51，在第一凹槽41下面设置一圈第一耐火纤维43，在第二凹槽51下面设置一圈第二耐火纤维53，并分别通过第一氩气通孔42和第二氩气通孔52通入大包氩封套管4和中包浸入式氩封套管5内腔一定压力的氩气后，可分别使大包氩封套管4和中包浸入式氩封套管5的内腔由氩气包围形成保护层，杜绝钢水的二次氧化；并在大包氩封套管4和钢包下水口11之间设置第一密封垫圈6、在中包浸入式氩封套管5和中间包下水口21之间设置第二密封垫圈7，可有效隔绝钢水与大气的接触，防止高温钢水的吸氧，有利于减少钢中氧含量及非金属夹杂物的含量，从而提高铸坯质量，由于钢水在浇注过程中一直处于封闭状态，这样减少了钢水的热量损失，稳定钢水过程温降，从而可降低转炉的出钢温度，有效地保证钢水质量；在结晶器3上设置侧密封的密封装置32，进一步提高该装置的密封性，可缓解结晶器铜管31热量传输过大，防止结晶器3渗漏。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种连铸密封式浇注装置，包括钢包(1)、中间包(2)和结晶器(3)，所述钢包(1)、结晶器(3)分别设于中间包(2)的上、下方，所述钢包(1)的下面设有钢包下水口(11)，所述中间包(2)的下面设有中间包下水口(21)，其特征在于：还包括大包浸入式氩封套管(4)、中包浸入式氩封套管(5)、第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7)，所述钢包下水口(11)的下部外表面(111)为球面，所述钢包下水口(11)、中间包下水口(21)分别与大包浸入式氩封套管(4)、中包浸入式氩封套管(5)的上端套接在一起，所述大包浸入式氩封套管(4)、中包浸入式氩封套管(5)分别与钢包下水口(11)、中间包下水口(21)之间设置有第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7)，所述大包浸入式氩封套管(4)的下端伸入中间包(2)的内腔，所述中包浸入式氩封套管(5)的下端伸入结晶器(3)的内腔，所述大包浸入式氩封套管(4)、中包浸入式氩封套管(5)的内腔上部分别设有一圈第一凹槽(41)、一圈第二凹槽(51)，所述大包浸入式氩封套管(4)、中包浸入式氩封套管(5)的上部分别设有第一氩气通孔(42)和第二氩气通孔(52)，所述第一氩气通孔(42)、第二氩气通孔(52)分别与所述第一凹槽(41)、第二凹槽(51)垂直相通，所述结晶器(3)由铜管(31)和密封装置(32)组成，所述密封装置(32)包括顶法兰(321)、密封圈(322)和两个半环形卡板(323)，所述铜管(31)的外表面上部设有环形槽(311)，两个所述卡板(323)卡固于所述铜管(31)外表面的环形槽(311)内，所述顶法兰(321)通过螺栓螺接于所述卡板(323)的上面，所述铜管(31)的上端抵在所述顶法兰(321)的中心孔下端面，所述铜管(31)与顶法兰(321)的中心孔侧壁之间设有密封圈(322)，所述中包浸入式氩封套管(5)的下端伸入所述铜管(31)的内腔。

2.如权利要求1所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述第一密封垫圈(6)、第二密封垫圈(7)的侧壁截面均为倒L形，所述第一密封垫圈(6)、第二密封垫圈(7)的内腔表面分别为与所述钢包下水口(11)、中间包下水口(21)的下部外表面配合的第一球面(61)、第二球面(71)，所述第一密封垫圈(6)、第二密封垫圈(7)均为纤维材质。

3.如权利要求2所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述第一凹槽(41)、第二凹槽(51)的截面均为半圆形，所述大包浸入式氩封套管(4)、中包浸入式氩封套管(5)内腔表面的第一凹槽(41)、第二凹槽(51)下面分别设有一层第一耐火纤维(43)、第二耐火纤维(53)，所述第一耐火纤维(43)、第二耐火纤维(53)的厚度均为2mm。

4.如权利要求3所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述第二氩气通孔(52)的横截面是直径为5mm的圆。

5.如权利要求4所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述大包氩封套管(4)为上部大下部小的阶梯形管，所述大包氩封套管(4)外表面的两级阶梯之间通过圆弧过渡，所述大包氩封套管(4)的中心设有Y形的第一通孔(44)。

6.如权利要求5所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述中包浸入式氩封套管(5)为Y形管，所述中包浸入式氩封套管(5)的中心设有Y形的第二通孔(54)。

7.如权利要求6所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述密封圈(322)为O型密封圈。

8.如权利要求7所述的连铸密封式浇注装置，其特征在于：所述第一氩气通孔(42)和/或第二氩气通孔(52)上连接一软管接头(8)。

9.一种使用如权利要求1-8之一所述的连铸密封式浇注装置保护浇注的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)在中间包开浇前，先向中间包通入一根氩气管，使氩气管中的氩气对中间包内腔吹扫，该氩气管插入中间包的深度为距中间包底部不大于200mm，吹扫时间≥3分钟，氩气流量控制为15L/min；

(2)在空的中间包内投入100kg的无碳覆盖剂；

(3)将大包氩封套管放入第一密封垫圈并套牢钢包下水口后，向第一氩气通孔内通入氩气，氩气流量为15L/min；

(4)打开钢包上的滑动水口，钢包开浇后，以钢水不裸露为原则及时向中间包添加无碳覆盖剂；

(5)将中包浸入式氩封套管放入第二密封垫圈并套牢中间包下水口后，向第二氩气通孔通入氩气，氩气流量为3L/min，当中间包的钢液面达到规定要求18吨后，打开中间包下水口，中间包开浇，钢水流入结晶器。

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