CN105163883B - 耐火浸入式进口喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明特别地涉及一种耐火浸入式进口喷嘴(也称为SEN或铸口)，但不限于在用于生产钢的连续铸造过程中的使用。

Description

耐火浸入式进口喷嘴
技术领域
本发明特别地涉及一种耐火浸入式进口喷嘴(也称为SEN或铸口)，但不限于在用于生产钢的连续铸造过程中的使用。
背景技术
在此铸造期间，熔融金属从所谓的铸桶(德语: Pfanne)传递到中间包(德语:Verteiler)中，且从该处经由对应的中间包出口进入相关联的模具中。
从中间包传递到模具中的熔体通过普通SEN实现，其布置在竖直使用位置中且其通常提供以下特征：大体上管状形状，其包括包绕流穿过通道的喷嘴壁，该流穿过通道在第一喷嘴端(喷嘴的使用位置中的上端)处的入口开口与第二喷嘴端(使用位置中的下端)处的至少一个侧向出口开口之间延伸，以允许熔融金属从前述铸桶沿着前述流穿过通道从通道的入口开口穿过出口开口进入前述模具中的相关联的金属熔池的连续的流动流。
为了改善这样的喷嘴的一般性能，EP 2226141 B1公开了一种喷嘴，其带有在至少一个出口开口的喷嘴壁的内表面中的凹入通道的形式的扰动部的喷嘴，以便产生遵循侧向出口开口的形状的流体流。
US 3,991,815 A公开了一种喷嘴设计以改善侧向出口开口下方的单独的底部开口处的受控流。这实现为铸造管具有带有前述颈部上方的至少两个出口开口的收敛/发散端区段。
两种设计都未考虑以下铸造问题：在离开两个侧向出口开口之后，熔融金属流引起模具内的金属熔池中的湍流。相反：喷嘴与“闭合”喷嘴壁(即，没有出口开口的喷嘴区域)相对的相邻模具壁区段之间的金属熔池中几乎没有流动速度。
模具中的某些流动对防止形成由所谓的模具熔剂(德语: Schlackenpulver)引起的顶部结皮是重要的，该模具熔剂具有润滑模具的内表面来以非受控的方式防止金属熔体粘到壁上和凝固的任务。
模具中的过量的流具有模具中的不均匀温度分布和模具熔剂的较差润滑性质的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的在于减少浸入的喷嘴周围的模具内的条件差异。
本发明基于以下发现：这可通过喷嘴的设计的改变来实现。
根据现有技术，普通喷嘴具有至少一个(时常是两个)侧向出口开口(EP2226141B1)，且有时两个侧向和一个底部出口开口(US3991815 A)。所有设计都基于在其离开喷嘴的路线上影响熔体流的流动的构想。
此处于僵局的构想通过本发明克服，本发明提供了一种浸入式喷嘴，其带有除各种出口开口之外的至少一个进入端口，即，模具内的金属熔池的金属熔体可经由其进入喷嘴的内部(流穿过通道)的至少一个开口。
换言之：本发明基于将至少另一个熔体流(来自模具内的熔体池)加至现有的熔体流(其直接来自如铸桶的上游容器)的构想，由此实现以下效果：
由进入端口吸入且流动穿过前述进入端口进入主流穿过通道的熔体流引起模具内的金属熔池中的非预计(间接)的附加熔体流，且因此引起附加的熔体速度和熔体湍流。
为了以良好的方式使用此效果，进入端口沿喷嘴的侧部放置，面对带有最低(主要是不足的)流动速度(湍流)的熔融熔体池，以相应地改善该区域中的熔体循环。
鉴于上文：在带有两个侧向出口开口(和可选的另一个底部出口)的喷嘴中，进入端口优选地正好布置在这些相对的侧向出口开口之间。
同时，该附加的熔体流影响以良好方式直接遵循出口开口的区域中的熔体流。
明显的是，一个或更多个附加流中的由(多个)进入端口吸入的熔体在其/它们向下游朝(多个)出口开口的另一个路线上与喷嘴内的主熔体流合并，且然后经由前述出口开口离开喷嘴。
在其最普通的实施例中，本发明涉及一种提供以下特征的耐火浸入式进口喷嘴：
大体上管状形状，其包括包绕流穿过通道的喷嘴壁，该流穿过通道在第一喷嘴端(喷嘴的使用位置中的上端)处的入口开口与第二喷嘴端(使用位置中的下端)处的至少一个侧向出口开口之间延伸，以允许熔融金属沿前述流穿过通道从其入口开口穿过出口开口进入相关联的金属熔池的连续流动流，
至少一个进入端口，其布置在喷嘴处于其使用位置时浸入金属熔池的前述壁的区段中的喷嘴壁内的至少一个出口开口与前述入口开口之间，以允许金属熔池的熔融材料经由前述进入端口渗透到流穿过通道中。
至少一个进入端口的布置包括现有的(多个)出口开口的整个区域，即，这些开口的整个轴向长度。换言之：进入端口可布置在任何前述出口开口的最下端与带有在铸造期间浸入金属池中的附带条件的入口开口之间的任何位置处。通常，喷嘴的下方三分之一或下方四分之一内的放置是优选的，即，在前述出口开口的区域中。
至少一个进入端口可由从喷嘴壁的外表面延伸至内表面的开口提供。
鉴于该进入端口的形状或多或少是任意的，以下截面中的至少一个是可能的：圆形、椭圆形、三角形、矩形。
吸入端口的尺寸(截面面积)取决于期望的吸入效果。在圆形开口的情况下，典型的直径为在5到50mm之间，且对应的适合截面面积可对于非圆形设计来计算。
进入端口可或多或少水平地延伸(在喷嘴的使用位置)，或以朝喷嘴的下端倾斜(即，沿熔体流的流动方向) 延伸。
带有布置在喷嘴的相对侧处的至少两个进入端口的喷嘴描述了又一个实施例，其尤其适用于如EP 2226141 Bl的图1中公开的普通喷嘴设计，且在下文中参照附图进一步描述。
在带有两个(相对)侧向出口开口的喷嘴的情况中，至少一个进入端口可布置在两个出口开口之间的壁区域中。喷嘴可具有出口开口以及其最下端(在使用位置)。
独立于出口的数目和形状，至少一个进入端口(吸入端口)应当在喷嘴的使用位置中布置在铸造水平下方，以确保仅熔融金属进入端口，而铸件熔剂、环境空气等不可进入端口。
在如EP2226141B1中公开的喷嘴设计中，管状形状包括至少三个区段，即：
上区段，其包括入口开口且具有大致圆形截面，
中间区段，其在一个第一平面中向外扩，且在垂直于第一平面的第二平面中扁平，
下区段，其包括至少一个出口开口。
如果至少一个进入端口提供且优选布置在中间区段的下部和/或下区段的上部中，则该设计可按照本发明改善。
具体而言，如果下区段中的两个侧向出口开口彼此相对地布置，则这尤其正确。
在另一个实施例中，本发明的喷嘴(根据权利要求1)特征在于以下特征：
至少一个进入端口布置在两个凸起之间，该凸起在喷嘴的轴向方向上且沿喷嘴壁的相同内表面在进入端口的相对侧上彼此成一段距离布置。该实施例在所附图2-4中示出。
换言之：两个凸起为在其间提供一类间隙的分开的轮廓。进入端口合并入该间隙中。大致竖直向下流动的中心熔体流沿该间隙引导，加速且提供背压，即，由前述进入端口限定的空间中的低压(部分真空)，引起喷嘴外的熔融熔体进入进入端口，且沿流动通道朝主金属流流动且流入其中。
如果前述两个凸起之间的距离在它们的上端与下端之间变小，则该效果可改善。
如果所述两个凸起以一种方式布置以便提供它们之间的文氏管喷嘴，即，收敛的上部和发散的下部，以及其间的颈部，则该效果可进一步改善。
如果两个凸起之间的最小距离(dmin)邻近进入端口，则该效果可进一步改善。
通过改变这些特征以及进入端口的尺寸，有可能以期望方式调整输送的金属熔体的流动(速度)且调整至期望的量。
参看附图中公开的其它实施例，其特征不限于特定设计，而是还可以以等同或类似的喷嘴设计实现。
本发明的其它特征从从属权利要求和其它申请文件的特征得到。
附图说明
现在将关于附图来更详细描述本发明，附图示意性地呈现出本发明的可能实施例，即：
图1是根据本发明的耐火浸入式进口喷嘴(SEN)的第一实施例的透视图。
图2是根据图1的SEN在它的中间包内的作用位置的纵向截面视图。
图3是放大比例的根据图2的SEN。
图4是根据附图2、3的SEN的一个进入端口上的放大视图。
图5是用于第二实施例的根据图3的视图。
图6是用于第二实施例的根据图4的视图。
图7是用于第三实施例的根据图3的视图。
图8是用于第三实施例的根据图4的视图。
图9是用于第四实施例的根据图3的视图。
图10是用于第四实施例的根据图4的视图。
具体实施方式
在附图中，功能上相同或类似的构造细节标有相同的数字。
图1为根据本发明的浸入式耐火进口喷嘴(SEN)的透视图。它具有大体上管状形状，其包括包绕流穿过通道14(图2)的喷嘴壁12，该流穿过通道14在第一喷嘴端10o(喷嘴(图2)的使用位置的上端)处的入口开口16与第二喷嘴端10u(使用位置中的下端)处的两个侧向出口开口18.1,18.2之间延伸。该设计允许熔融金属从入口开口16沿流穿过通道14向下并穿过出口开口18.1,18.2进入相关联的金属熔池B(图2)。
SEN还包括两个进入端口20,22，其布置在前述喷嘴壁12的区段内的喷嘴壁12内的出口开口18.1,18.2与入口开口16之间，其在喷嘴10在其使用位置(图2)时浸入金属熔池B以允许金属熔池(B)的熔融金属经由前述进入端口20,22渗透到流穿过通道14，且进一步经由出口端口18.1,18.2和/或喷嘴10的最下端处的第三出口开口18.3离开流穿过通道14。
图2进一步呈现出了熔体池B的顶部上的模具熔剂F，其限定了铸造水平L-L。
如可从图2-4中最佳得到的，进入端口20,22沿相邻的侧向出口开口18.1,18.2的高度布置(沿喷嘴10的轴向方向A-A看到，即，沿穿过喷嘴的熔体的流动方向)。
各个进入端口20,20由从喷嘴壁12的外表面12o延伸至内表面12i的开口提供，其中前述开口具有圆形截面。
换言之：进入端口20,22布置在两个出口开口18.1,18.2之间的壁区域中，且在前述两个出口开口18.1,18.2之间的或多或少的平面壁区段内(图1)。
在图1-4中描述的实施例中，总体的喷嘴的特征为上区段10.1，其包括出口开口16，该上区段具有大致圆形的截面。它进一步特征为中间区段10.2，其在一个第一平面中向外外扩，且在垂直于第一平面的第二平面中扁平。它进一步包括下区段10.3，其包括出口开口18.1,18.2,18.3和进入端口20,22。进入端口20,22布置在喷嘴的轴向长度的下方四分之一(五分之一)中。
前述进入端口20,22中的每一个布置在两个凸起24l,24r之间，两个凸起24l,24r在相应的进入端口(图3中的22)的相对侧上彼此远离一段距离，且在喷嘴的轴向方向上，以及沿喷嘴壁12的相同内表面12i来布置。
这些凸起24l,24r提供其间的间隙，前述进入端口20,22布置在该间隙中。进入端口20,22合并入该间隙中。因此，大致竖直向下(图3的箭头F)流动的中心熔体流沿该间隙(在表面12i的内侧上)引导，加速且提供背压，即围绕前述进入端口的空间中的低压(部分真空)。这引起熔体池B内的熔融熔体进入该进入端口20,22，且流动穿过前述进入端口20,22进入主熔体流(流穿过通道14内)。同时，喷嘴10的相应侧上的金属熔体池设置成运动的，而另一金属熔体流动穿过前述进入端口而进入喷嘴中。
根据图1到4的实施例的凸起24l,24r具有三角形轮廓(在根据图4的视图中，因此提供了一类文氏管喷嘴，其进一步增大沿向下方向(图3,4中的箭头F)经过前述两个凸起24l,24r之间的间隙的熔体速度)。
文氏管设计的特征在于相对凸起24l,24r之间的间隙的宽度d变得在上部中变小且在下部中变大，带有dmin在中间，其中进入端口22布置在前述凸起24l,24r的下部之间。
图5到10的实施例与图1到4的实施例的差别仅关于(多个)前述凸起的设计。
图5,6的示例公开了一种漏斗形整块凸起24，即，前述凸起24的下部部分地且带有到前述进入端口22的内端一段距离地覆盖对应的进入端口22。
根据图7,8的实施例的特征在于盒状凸起24，其允许进入端口22变得较长，使得流入喷嘴10中的对应熔体流在离前述内喷嘴壁12i一段距离处进入流穿过通道14。
根据图9,10的实施例与图7,8的实施例类似，其带有前述盒状凸起具有在其下端处的开口24o和在其上端处的缝隙24s的附带条件，以允许金属熔体的主流在经过缝隙24s之后和经过开口24o之前经过前述进入端口22。

Claims (11)

1.耐火浸入式进口喷嘴，提供以下特征：
大体上管状形状，其包括包绕流穿过通道(14)的喷嘴壁，该流穿过通道(14)在作为喷嘴的使用位置中的上端的第一喷嘴端(10o)处的入口开口(16)与作为所述使用位置中的下端的第二喷嘴端(10u)处的至少一个出口开口(18.1,18.2,18.3)之间延伸，以允许熔融金属沿所述流穿过通道(14)从它的入口开口(16)穿过所述出口开口(18.1,18.2)进入相关联的金属熔池(B)中的连续流动流，
至少一个进入端口(20,22)，其布置在所述喷嘴处于其使用位置时浸入所述金属熔池(B)中的所述喷嘴壁(12)的区段中且在所述喷嘴壁(12)内布置在所述至少一个出口开口(18.1,18.2,18.3)与所述入口开口(16)之间，至少一个进入端口(20,22)布置在两个凸起(24l,24r)之间，该两个凸起(24l,24r)在所述喷嘴的轴向方向上且沿所述喷嘴壁(12)的相同内表面在所述进入端口(20,22)的相对侧上彼此成一段距离来布置，以允许所述金属熔池的熔融金属经由所述进入端口(20,22)渗透到所述流穿过通道(14)中。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述至少一个进入端口(20,22)由从所述喷嘴壁(12)的外表面(12o)延伸至内表面(12i)的开口提供，其中所述开口具有以下截面中的一个：圆形、椭圆形、三角形、矩形。
3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，带有布置在所述喷嘴的相对侧处的至少两个进入端口(20,22)。
4.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，带有两个侧向出口开口(18.1,18.2)，其中所述至少一个进入端口(20,22)布置在所述两个出口开口(18.1,18.2)之间的壁区域中。
5.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述至少一个进入端口(20,22)布置在所述喷嘴的所述使用位置中的铸造水平下方。
6.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述管状形状包括至少三个区段(10.1,10.2,10.3)，即：
上区段(10.1)，其包括所述进入开口(16)且具有大致圆形的截面，
中间区段(10.2)，其在一个第一平面中向外外扩且在垂直于所述第一平面的第二平面中扁平，
下区段(10.3)，其包括所述至少一个出口开口(18.1,18.2,18.3)，其中所述至少一个进入端口(20,22)布置在所述中间区段(10.2)的下部或所述下区段(10.3)的上部中。
7.根据权利要求6所述的喷嘴，其特征在于，包括所述下区段(10.3)中彼此相对布置的两个侧向出口开口(18.1,18.2)。
8.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述两个凸起(24l,24r)之间的距离(d)在它们的上端和下端之间变小。
9.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述两个凸起(24l,24r)以一种方式布置以便在它们之间提供文氏管喷嘴。
10.根据权利要求9所述的喷嘴，其特征在于，所述两个凸起(24l,24r)之间的最小距离(dmin)邻近所述进入端口(22)。
11.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，带有在所述喷嘴的所述下端的最下端处延伸的出口开口(18.3)。
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