CN102554158A

CN102554158A - 大方坯连铸结晶器用浸入式水口的布置结构

Info

Publication number: CN102554158A
Application number: CN2012100139405A
Authority: CN
Inventors: 徐海伦; 潘国友; 邵远敬; 马春武; 幸伟; 徐永斌; 叶理德
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，在大方坯结晶器中心设置一个四孔浸入式水口，浸入式水口四个侧孔的中心线在水平方向对准大方坯结晶器的四个结晶器角部，在浇铸时，使钢液从浸入式水口侧孔流出后先到达结晶器角部区域，再反弹或扩散至结晶器的侧面；通过本方案，可以最大程度的耗散钢液流出的动能，减少高温高流速钢液对凝固坯壳的破坏，保护坯壳的合理生长，还可以减少液面波动和表面流速，防止弯月面破坏和卷渣等问题，流出的钢液先到达处于二维冷却的结晶器角部区域，可以使高温的钢液填充至温度低的区域，大大提高了结晶器横截面的温度均匀性，促进了坯壳的均匀凝固和连铸工艺顺行，减少了裂纹和偏析等质量缺陷的产生几率。

Description

大方坯连铸结晶器用浸入式水口的布置结构

技术领域

本发明属于钢的连续技术领域，更确切的说，涉及方坯断面尺寸大于200mm×200mm的大方坯连铸结晶器用浸入式水口装置在大方坯结晶器内的布置结构。

背景技术

钢的连续浇铸是将精炼好的钢水用钢包运送至浇铸区域，把钢水注入连铸中间包内，再由中间包底部的水口将钢液分配至各个结晶器内进行连续冷却凝固，在此过程中,为提高铸坯质量,在中间包与结晶器之间设有浸入式水口, 浸入式水口是中间包和结晶器之间的连通装置，其功能就是在密闭条件下连续不断的将中间包内的钢液输送至结晶器内，这样可以实现以下四个方面的作用:1）防止钢水二次氧化、氮化和钢水的飞溅；2）调节钢水流动状态和注入速度；3）防止保护渣和非金属夹杂物卷入钢水中,促进钢水中夹杂物的上浮； 4）对连铸拉坯成材率和铸坯质量有决定性影响；在浇铸过程中，只要将浸入式水口连接处密封好，就能有效防止钢水的二次氧化、氮化、以及钢液的喷溅，但是，要防止卷渣、促进夹杂物上浮、并保证良好的铸坯质量，这就需要设计非常合理浸入式水口类型尺寸和布置结构。

通常情况下，衡量浸入式水口类型尺寸和布置结构是否合理就是看浇铸时结晶器内是否能得到较好的流动模式，而好的流动模式一般要满足以下三点：1）结晶器液面波动和表面流速合适且稳定；在实际浇铸过程中，结晶器液面波动一般要控制在±3mm以内，过大的液面波动和表面流速会造成卷渣和弯月面处的裂纹，值得注意的是，结晶器内液面波动也并非越小越好，过死的液面会造成化渣不良，导致保护渣结壳和流入不畅，同样可能引起裂纹缺陷；2）结晶器横向断面上具有均匀的流场和温度场；要保证温度场均匀，流场就必须均匀，这样可以避免钢液成分不均，更重要是可以防止温差较大产生的热应力裂纹；3）结晶器纵向上合理的温度梯度；为了促进坯壳较好的凝固，在保证上述两个条件下应该尽量提高钢液的热中心，使结晶器内形成上部温度高下部温度低的合理温度梯度，这样既可以尽量提高铸坯内部质量，又可以防止下部坯壳过薄而漏钢；总而言之，合理的结晶器流动模式就是既要满足连铸工艺的顺行，同时又要尽量保证良好的铸坯质量。

现有技术下，大方坯连铸结晶器浸入式水口的常用类型有三种：直通型水口、双侧孔水口和四孔水口，由于四孔水口可以将钢液流股分散，减少液面波动和表面流速，同时降低了钢液的冲击深度，提高了钢液的热中心，有助于铸坯内部质量的改善，因此，对于铸坯质量要求较高的钢种通常会采用四孔浸入式水口。常见的四孔浸入式水口中间是竖直的中孔，底面封闭，底面以上的侧壁面上均匀分布四个侧孔，浇铸时，钢液从中孔流入，从四个侧孔流出。现有的四孔浸入式水口在大方坯结晶器内布置时，均是将浸入式水口四个侧孔中心对准结晶器四个侧面的中心，浇铸时钢液从侧孔流出后先冲击侧面中心的坯壳，然后再反弹并扩散至整个结晶器横断面。采用这种布置结构时，具有以下两个弊端：其一，水口侧孔离结晶器侧面中心的距离最近，钢液流出时对坯壳中心冲击很大，不利于初生凝固坯壳的生长；其二，钢液在结晶器内凝固时，由于结晶器角部受两个面的冷却，即二维冷却，因此冷却强度最大，结晶器角部的钢液温度也会最低，严重时还会出现结晶器角部结冷钢的现象，侧面中心由于远离结晶器角部，冷却强度通常最小，而上述布置方式使从水口流出的高温钢液先到达温度高的侧面中心，最后才会扩散至温度最低的结晶器角部区域，这样明显会导致结晶器横向的温度不均匀性，导致坯壳凝固不均匀、结晶器角部过冷以及纵向裂纹等缺陷问题，难以保证铸坯的凝固质量。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足而提供一种大方坯连铸结晶器用浸入式水口的布置结构，使得结晶器内得到较好的流场和温度场，减小钢液对坯壳的冲击，强化结晶器内横向温度均匀性，促进初生坯壳的正常生长和均匀凝固。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：一种大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，在大方坯结晶器中心设置一个四孔浸入式水口，其特征在于，所述浸入式水口四个侧孔的中心线在水平方向对准大方坯结晶器的四个结晶器角部，现场浇铸时，使钢液从浸入式水口侧孔流出后先到达结晶器角部区域，再反弹或扩散至结晶器的侧面。

所述浸入式水口上端和中间包底部构成密封状态连接，所述浸入式水口的四个侧孔浸没在结晶器液面以下。

所述浸入式水口，包括侧壁、与侧壁相连的底部，所述水口上部敞开，侧壁与底部围成垂直方向的中空体内腔，侧壁上开设四个侧孔的形状和大小相同，并且与内腔相连通。

所述四个侧孔处于浸入式水口的同一高度，侧孔的上下沿相互平齐。

所述四个侧孔可以为圆形、椭圆形或倒角方形。

所述四个侧孔的中心线与水平面呈-25°～15°的倾角。

所述浸入式水口的内腔截面为圆形、椭圆形或者倒角方形。

所述浸入式水口内腔下端的水口底部为凸底、平底或者凹底。

所述浸入式水口本体由耐火材料通过等静压成形。

本发明相对于现有技术，具有以下的有益效果：

（1）现场浇铸时浸入式水口出孔离结晶器壁面较远，可以最大程度的耗散钢液流出的动能，减少高温高流速钢液对凝固坯壳的破坏，保护坯壳的合理生长，同时，还可以减少液面波动和表面流速，防止弯月面破坏和卷渣等问题。

（2）浸入式水口流出的钢液先到达处于二维冷却的结晶器角部区域，可以使高温的钢液填充至温度低的区域，大大提高了结晶器横截面的温度均匀性，促进了坯壳的均匀凝固和连铸工艺顺行，减少了裂纹和偏析等质量缺陷的产生几率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的B-B向剖视图。

图3为浸入式水口布置在大方坯结晶器内的水平截面示意图。

图中，1侧壁、2底部、3内腔、4侧孔、5结晶器、6结晶器角部。

具体实施方式

以下结合实施例及附图1-3对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1～图3所示，本发明涉及的大方坯结晶器用浸入式水口的实施例中，所述浸入式水口，包括侧壁1、与侧壁1相连的底部2，所述水口上部敞开，侧壁1与底部2围成垂直方向的中空体内腔3，侧壁1上开设四个侧孔4的形状和大小相同，并且与内腔3相连通，所述浸入式水口上端和中间包底部构成密封状态连接，所述水口侧壁1的下端为封闭的底部2，底部2可以为凸形、平形或者凹形，水口侧壁1的中心通道为内腔3，所述内腔3的形状可以为圆形、椭圆形或倒角方形；位于水口侧壁1的底部2上方开有四个形状大小相同的侧孔4，此四个侧孔4均与水口内腔3相连通，所述浸入式水口的四个侧孔4浸没在结晶器5液面以下。

浇铸时，钢液从水口内腔3的上口流入，从四个侧孔4中流出，所述四个侧孔4处于浸入式水口的同一高度，上下沿相互平齐，所述浸入式水口设置在大方坯结晶器5的中心位置，所述浸入式水口四个侧孔4的中心线在水平方向对准大方坯结晶器的四个结晶器角部6，四个侧孔4的中心线与水平方向呈倾状，并与水平面呈-15°的倾角，侧孔4可以为圆形、椭圆形或倒角方形，所述浸入式水口的侧壁1及与其相连的底部2均采用耐火材料通过等静压成形，其现场应用效果已被证明十分理想。

现场浇铸时，将所述浸入式水口放置在大方坯结晶器5的中心，浸入式水口上端与中间包底部相连，且密封良好，浸入式水口下端插入结晶器5的液面以下，使四个侧孔4的中心线对准结晶器5的四个结晶器角部6，同时，浸入式水口底部2伸入钢液面以下，底部2下平面与钢液面的距离为100mm～250mm，当钢液从浸入式水口上端流入后，沿浸入式水口的内腔3流至四个侧孔4，并从侧孔4流向结晶器的结晶器角部6，然后钢液再反弹或扩散至整个结晶器5的横截面，以保证较小的冲击速度和均匀的温度分布。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明的权利保护范围。

Claims

1.一种大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，在大方坯结晶器中心设置一个四孔浸入式水口，其特征在于，所述浸入式水口四个侧孔的中心线在水平方向对准大方坯结晶器的四个结晶器角部，现场浇铸时，使钢液从浸入式水口侧孔流出后先到达结晶器的结晶器角部区域，再反弹或扩散至结晶器的侧面。

2.根据权利要求1所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口上端和中间包底部构成密封状态连接，所述浸入式水口的四个侧孔浸没在结晶器液面以下。

3.根据权利要求1所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口，包括侧壁、与侧壁相连的底部，所述水口上部敞开，侧壁与底部围成垂直方向的中空体内腔，侧壁上开设四个侧孔的形状和大小相同，并且与内腔相连通。

4.根据权利要求3所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述四个侧孔处于浸入式水口的同一高度，侧孔的上下沿相互平齐。

5.根据权利要求3或4所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述四个侧孔可以为圆形、椭圆形或倒角方形。

6.根据权利要求3或4所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述四个侧孔的中心线与水平面呈-25°～15°的倾角。

7.根据权利要求3或4所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口的内腔截面为圆形、椭圆形或者倒角方形。

8.根据权利要求3或4所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口内腔下端的水口底部为凸底、平底或者凹底。

9.根据权利要求1所述的大方坯结晶器用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口本体由耐火材料通过等静压成形。