CN103231048A

CN103231048A - 高拉速ftsc薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口

Info

Publication number: CN103231048A
Application number: CN2013101854438A
Authority: CN
Inventors: 陈永范; 李波; 李轼保; 李涛
Original assignee: Ustl Oriental Giant Advanced Ceramic Co ltd; University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: Ustl Oriental Giant Advanced Ceramic Co ltd; University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: CN103231048B

Abstract

本发明涉及冶金连铸设备水口领域，尤其涉及一种高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口，包括上部的钢液流入端、中部流道、下部流出端依次相连，所述下部流出端上设有两侧对称的吐出孔，所述吐出孔内设有中间导流体，在下部流出端形成四路吐出通道，吐出孔之间设有分流体，其特征在于，分流体顶面设有弧形凹陷。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）四个吐出孔的下部扁平类型结构，有利于水口周围钢水的流动和防止凝固中的坯壳与水口粘连；2）水口的钢液内通道和流出端的结构尺寸经过优化设计，在其两个吐出口的四路通道下方形成的两个对称的回旋区的涡心位置比较高，特别有利于钢液中非金属夹杂物的上浮被保护渣吸收去除。

Description

高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口

技术领域

本发明涉及冶金连铸设备水口领域，尤其涉及一种高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口。

背景技术

意大利达涅利公司开发的the Flexible Thin Slab Caster（FTSC）薄板坯连铸生产的铸坯厚度一般在65～92mm之间，宽度约为900～1650mm。FTSC薄板坯连铸机有别于常规板坯连铸机常用的平板式结晶器，FTSC薄板坯连铸机的结晶器和CSP薄板坯连铸机相似，其宽面铜板都具有由连续弧线过渡组成的曲面，整个结晶器呈“漏斗状”，但两种结晶器的“漏斗”曲面形状大小尺寸不同。漏斗型结晶器内钢液熔池上部空间增大，使得薄板坯连铸采用浸入式水口和连铸保护渣成为可能，但漏斗型结晶器内上部空间增大幅度是有限度的，因此薄板坯连铸机用浸入式水口的钢液流出端一般要加工成扁平形状，即其沿结晶器宽度方向的尺寸要明显大于沿厚度方向的尺寸。

浸入式水口与中间包相连接的钢液流入端通常为圆管形，因而连接流入端和流出端的是一个截面形状光滑连续过渡的管状通道。

为了防止连铸生产过程中钢液发生二次氧化，需要向结晶器钢液熔池液面上添加固体颗粒保护渣，使其与高温钢液接触要吸收热量而熔化，这样才可能使连铸保护渣起到防止钢液二次氧化的保护剂的作用，流入凝固坯壳与结晶器铜板之间的渣膜能起到降低拉坯阻力以及吸收从钢液中上浮的非金属夹杂物等作用。由于连铸保护渣熔化状况和喂入结晶器铜板与凝固坯壳之间渣膜的好坏对连铸生产顺行和铸坯内外质量有重要影响，这就要求来自浸入式水口在结晶器内形成的钢液回旋流能把高温钢液合理的带到结晶器熔池上部，以利于保证连铸保护渣的合理熔化和喂入；同时，也要防止因来自浸入式水口在结晶器内形成的钢液回旋流造成熔池液面的起伏和波动过大而使保护渣卷入凝固坯壳或钢液，进而造成铸坯质量问题和生产事故。因此，浸入式水口的整体结构（尤其内流通道截面积变化和钢液流出端结构）在此就起到极其重要作用。

根据上述对FTSC薄板坯连铸结晶器内熔池钢液运动行为的研究和认识，目前，国内外生产FTSC薄板坯连铸机结晶器用的浸入式水口多采用四开孔扁平水口（参见附图7、附图8）。图7所示四孔浸入式水口通过两个向上吐出孔（7）直接将高温钢液输送到水口周围的熔池液面，较好地实现了熔池钢液高温区上移，但由于上吐出孔钢液射流对结晶器钢液熔池液面的冲击波动较为严重，而且熔池钢液面高温区也仅仅集中在水口周围，使整个钢液面温度分布不均匀。图8所示属于改进的四孔浸入式孔水口，依靠上部的向上吐出孔（7）形成的基本水平流出的钢液射流压制了向下吐出孔（8）的钢液射流引起的结晶器内循环流，而使熔池钢液面波动有一定幅度改善，但同时也造成了非金属夹杂物上浮不利的负面作用，故不适宜对钢坯洁净度要求高的品种钢连铸生产。FTSC薄板坯连铸的拉坯速度当由目前4.0～4.5m/min提高到5.0～6.0m/min进行高拉速生产时，上述现有浸入式水口的不利影响问题更严重，因而现有四孔浸入式水口不能适应FTSC薄板坯高拉速连铸生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口，用于FTSC薄板坯连铸机长漏斗型结晶器，通过减小从浸入式水口吐出口流出钢液射流速度，降低高拉速生产时结晶器内熔池液面的起伏和波动；使结晶器内钢液熔池高温区上移，促进初生凝固坯壳的均匀性，并有利于钢液中的非金属夹杂物上浮被连铸保护渣吸收；同时能提高浸入式水口下部流出端的材料结构强度和抵抗高温钢液冲刷使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口，包括上部的钢液流入端、中部流道、下部流出端依次相连，所述中部流道的截面从上部入口到下部出口越来越扁、越来越宽，所述下部流出端上设有两侧对称的吐出孔，所述吐出孔内设有中间导流体，在下部流出端形成四路吐出通道，吐出孔之间设有分流体，所述吐出孔的侧倾角α为25～26°、高h为110～112mm、宽d为34～35mm；所述分流体的导流角β为13～14°、上宽c1为36～38mm、下宽c2为58～60mm、高h1为40～42mm、分流体顶面设有弧形凹陷，凹陷半径R为15～16mm。

所述中间导流体是弯曲的，其上导流角γ为15～16°、下导流角δ为34～35°、宽度c3为17～19mm、长度c4为86～87mm；两个中间导流体相对水口中心轴线对称分布，两中间导流体的上端间距c5为106～108mm、下端间距c6为156～158mm，下端距水口底端距离h2为61～63mm。

所述中部流道的截面从上部入口到下部出口是连续过渡的，中部流道的入口截面为圆管形，内径d1为78～80mm，外径D1为130～132mm；中部流道的控制截面一为扁圆管形，内径长轴b2为187～188mm，内径短轴d2为41～42mm，外径长轴B2为250～252mm，外径短轴D2为102～103mm；中部流道的控制截面二为扁圆管形，内径长轴b3为227～228mm，内径短轴d3为37～38mm，外径长轴B3为287～289mm，外径短轴D3为95～97mm；中部流道的控制截面三为带两条筋的扁圆管形，内径长轴b4为293～295mm，内径短轴d4为34～35mm，外径长轴B4为318～320mm，外径短轴D4为78～80mm；入口截面距控制截面一的距离为410～412mm，控制截面一距控制截面二的距离为98～100mm，控制截面二距控制截面三的距离为130～132mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本水口适应FTSC薄板坯连铸机在5.0～6.0m/min高拉速生产情况，水口在浸入深度130～200mm工作范围内具有不超过±3mm的钢液面波动幅度，能有效避免结晶器内发生钢液面卷渣现象；

2）本水口采用了优化设计合适开口度且方向基本向下的四个吐出孔的下部扁平类型结构，在拉坯速度5.0～6.0m/min及浸入130～200mm深度工作范围内连铸生产时，结晶器内钢液凝固形成的初生坯壳四周厚度更均匀，进而保证薄板坯的表面质量；

3）本水口采用了重新优化设计的钢液内通道及特殊结构的分流体和中间导流体的流出端，使其工作时从工作端吐出口流出的钢水射流速度减小，在其四路通道的吐出口下方形成的两个对称的回旋区的涡心位置比较高，有利于钢液中非金属夹杂物的上浮被保护渣吸收去除；

4）本水口在流出端内设置了中间导流体，提高浸入式水口下部流出端的材料结构强度和抵抗高温钢液冲刷使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是图1中沿D-D线剖视图；

图4是图1中沿E-E线剖视图；

图5是图1中沿F-F线剖视图；

图6是图1中沿G-G线剖视图；

图7是现有技术水口一；

图8是现有技术水口二。

图中：1-钢液流入端 2-中部流道 3-下部流出端 4-吐出孔5-分流体 6-中间导流体 7-向上吐出孔 8-向下吐出孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1、图2，是本发明高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口实施例结构示意图，包括上部圆管状钢液流入端1、中部流道2、下部流出端3依次相连，中部流道2的截面从上部入口到下部出口越来越扁、越来越宽，下部流出端3上设有两侧对称的吐出孔4，吐出孔之间设有分流体5，吐出孔4内设有中间导流体6，在下部流出端3分成四路吐出通道，改变了目前FTSC薄板坯连铸结晶器多数采用的四孔结构，使本发明在FTSC薄板坯连铸结晶器内能形成以两个对称的主要回旋流为特征的更合理的钢液流场和温度场。

经过水力学模型和计算机仿真模拟分析优化设计的整体结构和尺寸如下：吐出孔4侧倾角α为25～26°、高h为110～112mm、宽d为34～35mm；分流体5导流角β为13～14°、上宽c1为36～38mm、下宽c2为58～60mm、高h1为40～42mm、分流体顶面设有弧形凹陷，凹陷半径R为15～16mm，分流体的作用是分流和减缓吐出口内钢液流速。

中间导流体6是弯曲形状的，其上导流角γ为15～16°、下导流角δ为34～35°、宽度c3为17～19mm、长度c4为86～87mm；两中间导流体6相对水口中心轴线对称分布，其上端间距c5为106～108mm、下端间距c6为156～158mm，下端距水口底端距离h2为61～63mm，中间导流体是作用是在下部流出端形成四路吐出通道，并且进一步分散并降低钢液流出速度。

见图3至图6，中部流道2的截面从上部入口到下部出口是连续过渡的，中部流道的入口截面(D-D剖面)为圆管形，内径d1为78～80mm，外径D1为130～132mm；

中部流道的控制截面一（E-E剖面）为扁圆管形，内径长轴b2为187～188mm，内径短轴d2为41～42mm，外径长轴B2为250～252mm，外径短轴D2为102～103mm；

中部流道的控制截面二（F-F剖面）为扁圆管形，内径长轴b3为227～228mm，内径短轴d3为37～38mm，外径长轴B3为287～289mm，外径短轴D3为95～97mm；

中部流道的控制截面三（G-G剖面）为带两条筋的扁圆管形，内径长轴b4为293～295mm，内径短轴d4为34～35mm，外径长轴B4为318～320mm，外径短轴D4为78～80mm；

入口截面(D-D剖面)距控制截面一（E-E剖面）的距离为410～412mm，控制截面一（E-E剖面）距控制截面二（F-F剖面）的距离为98～100mm，控制截面二（F-F剖面）距控制截面三（G-G剖面）的距离为130～132mm。

Claims

1.高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口，包括上部的钢液流入端、中部流道、下部流出端依次相连，所述中部流道的截面从上部入口到下部出口越来越扁、越来越宽，所述下部流出端上设有两侧对称的吐出孔，所述吐出孔内设有中间导流体，在下部流出端形成四路吐出通道，吐出孔之间设有分流体，其特征在于，所述吐出孔的侧倾角α为25～26°、高h为110～112mm、宽d为34～35mm；所述分流体的导流角β 为13～14°、上宽c1为36～38mm、下宽c2为58～60mm、高h1为40～42mm、分流体顶面设有弧形凹陷，凹陷半径R为15～16mm。

2.根据权利要求1所述的高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口，其特征在于，所述中间导流体是弯曲的，其上导流角γ为15～16°、下导流角δ为34～35°、宽度c3为17～19mm、长度c4为86～87mm；两个中间导流体相对水口中心轴线对称分布，两中间导流体的上端间距c5为106～108mm、下端间距c6为156～158mm，下端距水口底端距离h2为61～63mm。

3.根据权利要求1或2所述的高拉速FTSC薄板坯连铸结晶器用四孔式浸入式水口，其特征在于，所述中部流道的截面从上部入口到下部出口是连续过渡的，中部流道的入口截面为圆管形，内径d1为78～80mm，外径D1为130～132mm；中部流道的控制截面一为扁圆管形，内径长轴b2为187～188mm，内径短轴d2为41～42mm，外径长轴B2为250～252mm，外径短轴D2为102～103mm；中部流道的控制截面二为扁圆管形，内径长轴b3为227～228mm，内径短轴d3为37～38mm，外径长轴B3为287～289mm，外径短轴D3为95～97mm；中部流道的控制截面三为带两条筋的扁圆管形，内径长轴b4为293～295mm，内径短轴d4为34～35mm，外径长轴B4为318～320mm，外径短轴D4为78～80mm；入口截面距控制截面一的距离为410～412mm，控制截面一距控制截面二的距离为98～100mm，控制截面二距控制截面三的距离为130～132mm。