CN102764884A - 一种直通型连铸浸入式水口 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁工业连续铸造技术领域，尤其涉及方坯和圆坯连铸结晶器用的浸入式水口装置。包括一个上下贯通的管状本体，所述本体限定了一个内腔，所述本体的侧壁外面上套设有渣线，所述本体侧壁内面上开凿有多个沟槽，所述沟槽末端穿透所述本体的侧壁，并在本体侧壁底部形成与所述沟槽末端相连的多个狭长缺口。本发明可降低钢液冲击深度，促进钢液温度成分均匀，提高铸坯质量，具有结构简单、效果显著、成本低廉、适于推广的特点。

Description

一种直通型连铸浸入式水口

技术领域

本发明属于钢铁工业连续铸造技术领域，尤其涉及方坯和圆坯连铸结晶器用的浸入式水口装置。

背景技术

随着国民经济发展，工业现代化水平不断提高，对高质量钢铁的需求越来越多。连续铸钢是通过中间包将具有一定过热度的液态钢水注入水冷结晶器内连续冷却成具有一定形状的固态坯壳的过程。中间包是钢铁生产流程中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。浸入式水口是安装在中间包底部并插入结晶器液面以下的耐火材料套管，其主要作用是防止钢液的二次氧化、氮化、喷溅，同时避免液面卷渣、调节结晶器内钢液的流动模式和温度分布，从而促使结晶器内的坯壳均匀无缺陷生长，并尽量减少钢液中的气体和非金属夹杂物。直通型浸入式水口本体是耐火材料围成的空心圆柱体，横截面呈圆环形，浸入式水口中间的空心部分称为内腔，也呈圆柱形，是钢液自上而下的流动通道。这种浸入式水口有两个弊端，其一是水口内腔完全是自上而下，因此钢液在重力作用下冲击深度很深，使得结晶器液面温度较低，不利于坯壳的合理生长，严重时还会导致液面结冷钢，同时，还造成结晶器热中心下移，铸坯内部质量恶化，过大的冲击深度也会使得非金属夹杂物和气泡难以上浮，引起铸坯的夹杂和气孔缺陷；其二是，由于钢液向四周扩散的速度远小于钢液向下流动的速度，结晶器上半部分已经存在的钢液与从浸入式水口流出的新钢液混合状况很差，不利于结晶器上端钢液温度和成分的均匀化，其结果是造成铸坯横向热应力较大，严重时会产生纵向裂纹，并且，浇注的铸坯成分和力学性能也不稳定，导致最终产品的使用性能较差。目前，对传统直通型浸入式水口形状进行改进的主要方法一般是将浸入式水口的出口内径扩大，改成喇叭状。

现有公开的对传统直通型浸入式水口形状进行改进的文本有申请号为200920104825.2的中国专利：“一种方坯连铸用防堵塞浸入式水口”和申请号为201020678373.1的中国专利：“新型结构的浸入式水口”，其共同特征是水口出口处的内径扩大，形成近似于喇叭口的形状。这种水口出口内径扩大的方式可以使出口流股速度减少，降低钢液的冲击深度。但是，对于上述提到的直通型浸入式水口的两个弊端，该方式改善作用较小，使用效果并不理想，因此实际应用不广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低钢液的冲击深度，提升钢铁产品质量的浸入式水口。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直通型连铸浸入式水口，包括一个上下贯通的管状本体，所述本体限定了一个内腔，所述本体的侧壁外面上设有渣线，所述本体侧壁内面上开凿有多个沟槽，所述沟槽末端穿透所述本体的侧壁，并在本体侧壁底部形成与所述沟槽末端相连的多个狭长缺口。浸入式水口对于提高铸坯质量、改善劳动条件、稳定连铸操作和防止铸坯表面和内部质量缺陷等方面均有显著的效果，因此在世界各国的连铸机上被广泛应用。但是，要使得浸入式水口能够较好的发挥其冶金作用，就必须设计合理的浸入式水口结构形状。通常情况下，浸入式水口的结构形状应满足如下要求：水口出口的注流运动应能缓和而均匀的冲洗凝固前沿；尽量降低注流的冲击深度而不引起结晶器液面的剧烈翻滚；始终保持结晶器液面的高温；浇注过程不得吸入空气。据此，应根据结晶器断面尺寸、钢种及拉坯速度对浸入式水口进行适当的设计。现有技术条件下，由于方坯和圆坯结晶器相对两壁面之间距离较短，为防止钢液对靠近结晶器壁面的初生凝固坯壳产生较大的冲击，因此很少采用侧开孔的浸入式水口，一般均使用直通型浸入式水口进行浇注。直通型浸入式水口本体是耐火材料围成的空心圆柱体，横截面呈圆环形，通常情况下，浸入式水口本体从上至下回略有锥度。浸入式水口中间的空心部分称为内腔，也呈圆柱形，是钢液自上而下的流动通道。实际浇注时，浸入式水口上端垂直安装于冶金容器中间包的底部，下端对准结晶器中心并插入结晶器的液面以下，连铸开浇后，钢液在重力的驱使下从中间包底部流入浸入式水口上端的开孔，顺着浸入式水口内腔垂直向下流动，并从浸入式水口下端的开孔流进结晶器内。当钢液流出浸入式水口后，既保持较快的速度向下运动，同时又缓慢向四周扩散，直至钢液流股向下运动一段距离后，从水口出来的流股才逐渐扩散至四周的结晶器壁面处，并慢慢与结晶器内原有的钢液混合。

本发明直通型连铸浸入式水口在本体侧壁内面上开凿多个用于引流的沟槽，该沟槽可将钢液引流到其末端连接的缺口，并从缺口分流出水口，经过沟槽的引流和缺口的分流，从水口流出的钢液流速变慢，冲击力降低，且更易向四周扩散。本发明降低了钢液的冲击深度，避免液面温度过低和热中心下移引起的铸坯质量问题以及夹杂物、气泡难以上浮的问题，同时，促进结晶器上部分钢液的混合，减少铸坯横向温度和成分差异，有利于结晶器上端钢液温度和成分的均匀化，并且，浇注的铸坯成分和力学性能也相对稳定，提升了产品的质量和使用性能，结构简单、成本低。

作为优选，所述多个沟槽的大小相同，其在本体侧壁上的位置也相同。该结构促使钢液在分流过程中保持稳定。

作为优选，所述沟槽和缺口的形状为长方形或梯形。该形状的沟槽和缺口保证钢液分流顺畅。

作为优选，所述沟槽和缺口在所述本体侧壁内面横向等间距环形分布。该结构保证钢液分流在各个方向上保持均匀。

作为优选，所述沟槽上端与所述本体侧壁内面相平，下端与所述本体侧壁外面相平，上下端面之间呈线性过渡。该结构保证钢液分流过程平稳、流畅。

作为优选，所述沟槽和缺口同轴，其轴线方向与水平方向垂直。该结构保证钢液流过沟槽和缺口时平稳、流畅。

本发明具有结构简单、效果显著、成本低廉、适于推广的特点。

附图说明

附图1为本发明的一种直通型连铸浸入式水口结构示意图。

附图2是本发明的浸入式水口的A-A向剖视图。

附图3是本发明的浸入式水口的B-B向剖视图。

附图4是本发明的浸入式水口的C-C向剖视图。

附图5是本发明的浸入式水口沟槽的侧向剖视图。

附图6是本发明的浸入式水口布置在方坯结晶器内D-D向剖视图。

附图7是本发明的浸入式水口布置在圆坯结晶器内D-D向剖视图。

图中：1本体；2渣线；3内腔；4沟槽；5缺口；6结晶器；7方坯结晶器；8圆坯结晶器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。

实施例1：

参见附图1，本发明一种直通型连铸浸入式水口，包括一个上下贯通的管状本体1，本体1限定了一个内腔3，本体1的侧壁外面上设置有一圈渣线2，渣线2深度为15mm，高度为130mm,其下端离水口末端距离为50mm，本体1由铝碳质或石英质耐火材料通过等静压成形，渣线2采用耐渣侵蚀性较好的氧化锆复合材料。本体1侧壁内面上开凿一系列大小相等的竖直沟槽4，沟槽4在本体1侧壁内面横向上等间距分布，高度相互平齐。沟槽4的宽度为15mm,相邻沟槽4的间距为30mm。沟槽4上端离渣线2下端距离为15mm。沟槽4由上至下呈线性加深，其上端与本体1侧壁内面平齐，末端穿透本体侧壁并与其侧壁外面平齐。沟槽4的下端连接镂空的缺口5，缺口5沿着沟槽4的末端一直贯穿至本体1侧壁的底面。

在本体1侧壁内面上，所述缺口5上端宽度等于沟槽4的末端宽度，高度为80mm。所述沟槽4和缺口5为长方形，但本领域技术人员也可以将其设计为梯形。所述沟槽4和缺口5在本体1侧壁的内壁面形成一个由浅入深的导流通道。所述直通型浸入式水口在沟槽4以上的横截面如附图2所示，所述直通型浸入式水口沟槽4处的横截面如附图3所示，所述直通型浸入式水口缺口5处的横截面如附图4所示，所述沟槽4的侧向剖视图如附图5所示。

实际应用中，根据需要，渣线2的深度可以为10～25mm，高度可以为100～160mm,其下端离水口末端距离可以为30～100mm，沟槽4的宽度可以为5～30mm,相邻沟槽4的间距可以为10～40mm，所述沟槽4上端离渣线2下端距离可以为为0～30mm，缺口5的高度可以为20～80mm。

所述直通型浸入式水口浇注时的布置如附图6至7所示。在实际浇注时，钢液从本发明内腔3的上端流入，沿本体1侧壁内面向下流动。当钢液流至沟槽4时，部分钢液进入沟槽4内，并在沟槽4的导流作用下进入缺口5，然后从缺口5流入或扩散至结晶器6内，钢液在缺口5处的流动如附图6至7所示，其中，附图6为浸入式水口布置在方坯结晶器7内横截面示意图，附图7为浸入式水口布置在圆坯结晶器8内横截面示意图。另一部分从水口内腔3的中心流下的钢液依然保持从上至下的流动。由于所述沟槽4和缺口5在钢液浇注时起到了很好的导流和分流的作用，因此可以减少向下流动的钢液，降低钢液向下的冲击深度和强度，同时，分流出去的钢液又不至于对结晶器6壁面处的初生坯壳产生过大的冲击，反而可以很好的与结晶器6上部分已存的钢液进行混合，从而促进钢液温度和成分的均匀化。

因此，本发明降低了钢液的冲击深度，避免液面温度过低和热中心下移引起的铸坯质量问题以及夹杂物、气泡难以上浮的问题，同时，促进结晶器上部分钢液的混合，减少铸坯横向温度和成分差异，有利于结晶器上端钢液温度和成分的均匀化，并且，浇注的铸坯成分和力学性能也相对稳定，提升了产品的质量和使用性能，具有结构简单、效果显著、成本低廉、适于推广的特点。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种直通型连铸浸入式水口，包括一个上下贯通的管状本体（1），所述本体（1）限定了一个内腔（3），所述本体（1）的侧壁外面上套设有渣线（2），其特征在于：所述本体（1）侧壁内面上开凿有多个沟槽（4），所述沟槽（4）末端穿透所述本体（1）的侧壁，并在本体（1）侧壁底部形成与所述沟槽（4）末端相连的多个狭长缺口（5）。

2.根据权利要求1所述的直通型连铸浸入式水口，其特征在于：所述多个沟槽（4）的大小相同，其在本体（1）侧壁上的位置也相同。

3.根据权利要求1所述的直通型连铸浸入式水口，其特征在于：所述沟槽（4）和缺口（5）的形状为长方形或梯形。

4.根据权利要求1所述的直通型连铸浸入式水口，其特征在于：所述沟槽（4）和缺口（5）在所述本体侧壁内面横向等间距环形分布。

5.根据权利要求1所述的直通型连铸浸入式水口，其特征在于：所述沟槽（4）上端与所述本体（1）侧壁内面相平，下端与所述本体（1）侧壁外面相平，上下端面之间呈线性过渡。

6.根据权利要求1所述的直通型连铸浸入式水口，其特征在于：所述沟槽（4）和缺口（5）同轴，其轴线方向与水平方向垂直。

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