CN106475552A - 一种消除絮流的浸入式水口及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种消除絮流的浸入式水口，包括与中间包下水口相连接顶端h₁段，与h₁段相连接的h₂加热段和h₄渣线段，底部的h₅和h₆段以及h₅和h₆之间的钢液吐出孔；在加热段h₂外围设有感应加热线圈，在感应加热线圈内侧与水口外侧的缝隙间设有隔热耐火棉保温层；在感应加热线圈底部设置感应加热线圈支撑座h₃段；渣线段h₄进行了锆碳喷涂；h₆段底座为拱形凸起面；钢液吐出孔上沿向下倾斜与水平线的夹角α为10°～30°，钢液吐出孔下沿向上倾斜与水平线的夹角β为15°～45°。

Description

一种消除絮流的浸入式水口及使用方法

技术领域

本发明属于连铸领域，特别是涉及一种消除絮流的浸入式水口及使用方法。

背景技术

在连铸生产中，中间包浸入式水口絮流是比较频发的一种不利现象。轻微絮流时，可以通过降低拉速、烧氧、喂硅钙线等手段来维持浇铸的连续性，但是由于拉速的波动及其它防絮流方法的使用都会使钢液的洁净度有所降低，如果此时生产的是对洁净度要求高的钢种时，在降速防絮流阶段浇注的铸坯一般都要改判或降级；严重絮流时，即便是通过降速也难以维持浇铸的连续性，往往都会造成连铸机断浇钢水返包生产事故的发生，给企业带来了巨大经济损失。

水口絮流其本质是钢中外来夹杂物以及内生夹杂物在水口内壁上的粘结聚集增厚的结果。研究发现水口絮流往往是在水口的中上部开始发生，然后逐渐向两边生长，最终导致整个水口絮流。夹杂物在水口处大量粘结的原因是钢液流经水口时钢液润湿水口内表面，部分钢液渗入耐火材料孔隙中，由于水口是裸露在外部，特别是在水口的中部内侧壁温度相对较低，流过其表面的钢液会立即使钢液凝固，从而在内水口的内侧壁上形成一个极薄的钢质表面层。这个表面层与钢液接触面是高温，而与耐火材料接触的面是低温，因此在这区间的钢液处于半凝固状态。当钢液流过时，钢中的高熔点夹杂物既将粘结在这个表面层上。同时，由于处在层流状态下，速度的分布曲线为抛物线，速度从中心到水口内表面逐渐下降，在水口内表面处的速度为零。这样在水口内表面附近的流动速度足以慢到可使高熔点夹杂物颗粒粘结的程度。尤其是钙铝酸盐类粘性较大的夹杂物，很容易粘结聚集。并由于该处处于紊流状态，有助于夹杂物颗粒间的碰撞，促使它们更易聚集和粘结，与此同时聚集的夹杂物为钢水中反应而产生的内生夹杂物提供了促使反应进行的界面能，加速了水口逐渐堵塞过程。在现有的技术中，为了防止絮流单从水口上来看，一般都是通过优化浸入式水口设计或改变水口内壁材质或是向水口内吹入氩气来防止水口絮流。但这些方法都不可避免的会在内侧壁上形成极薄的钢质表面层，导致还会在其上形成或多或少的夹杂物聚集而产生絮流。

基于上述原因，通过感应加热的方式，将水口内壁上的钢质表面层进行熔化或将其表面温度提高降低其对夹杂物的粘结能力，从而降低夹杂物的聚集而防止絮流的发生。

技术方案

本发明所要解决的技术问题是基于感应加热原理提供一种防止絮流的浸入式水口及使用方法，针对连铸过程中浸入式水口絮流频发给生产带来的不利影响，目的在于在防止浇注过程中水口絮流，使浇注过程中拉速保持稳定和防止铸机断浇与钢水重返事故的发生。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种消除絮流的浸入式水口，包括与中间包下水口相连接顶端h₁段，与h₁段相连接的h₂加热段和h₄渣线段，底部的h₅和h₆段以及h₅和h₆之间的钢液吐出孔；其特征在于：在h₂加热段外围设有感应加热线圈；为了防止感应加热线圈内侧铜管与水口外侧的耐材相接触产生温降而影响水口的正常使用，在感应加热线圈内侧与水口外侧的缝隙间设有隔热耐火棉保温层；在感应加热线圈底部设置感应加热线圈支撑座h₃段，为了减轻浸入式水口侵蚀，渣线段h₄进行了锆碳喷涂；水口的h₆段底座为拱形凸起面；钢液吐出孔上沿向下倾斜与水平线的夹角α为10°～30°，孔下沿向上倾斜与水平线的夹角β为15°～45°。

感应加热线圈长260～300mm，感应加热线圈的电性参数功率为80～200kW，频率为1000～10000Hz，电压为220～500V；

隔热耐火棉保温层厚20～40mm；

锆碳喷涂，涂层厚度为6～10mm；

浸入式水口的h₂加热段高度为260～300mm；

h₃段高度为30～50mm，宽度W为50～80mm；

h₄段浸入式是水口的渣线段高度为100～180mm；

h₅段是钢液吐出孔上沿到渣线底部的距离，高度为60～100mm；

h₆段是钢液吐出孔上沿到水口底座距离，高度为200～300mm；

浸入式水口本体外径D为80～120mm，内径d为40～70mm。

为了消除或减轻水口絮流，该水口的使用方法如下所述：

步骤1：安装前，需将浸入式水口进行烘烤加热到900～1100℃，此过程中为了防止感应加热线圈因烘烤温度过高而损坏，同时又不影响浸入式水口的烘烤效果，需对感应加热线圈铜管内部进行通风冷却，要求风压保持在0.3～0.6MPa；

步骤2：将烘烤好的浸入式水口安装到中间包下水口上，此时需在浸入式水口顶端凹槽处放置耐火胶泥制成的密封圈使安装过程能够紧密结合防止浇注过程中吸气，同时接通电源线及水冷管路；

步骤3：待中间包滑板打开钢液流入到结晶器内后给感应加热线圈通电，对水口内壁的凝钢薄层进行感应加热，此阶段可将感应加热线圈的功率调到80～100kW，频率1000～2000Hz；

步骤4：在浇注完1～2罐后，若浸入式水口没有出现絮流，则感应加热线圈功率继续保持在80～100kW，频率1000～2000Hz，若浸入式水口已经出现絮流，则将感应加热线圈功率在100～200kW频率在1000～10000Hz范围内进行调节；

步骤5：浇注末期，待中间包滑板关闭板后，将感应加热线圈的加热电源关闭，水冷管路保持打开状态；

步骤6：将浸入式水口卸下之后，可将感应加热线圈从水口上卸下后关闭冷却水，将感应加热线圈收好备用。

由于该水口在其中上部带有感应加热线圈，能够对其水口内壁的半凝固钢层进行加热，从而起到防止内生及外来夹杂物在其上的粘结聚集，从而能获得如下有益效果：1)能够提高易产生水口絮流钢种如低碳铝镇静钢的连浇罐数，使其在原有连浇罐数的基础上在增加5～8罐，降低了备包耐材的吨钢使用成本；2)能够消除夹杂物在水口处因粘结聚集成大块后突然被钢液冲刷掉后引起的结晶器液面波动现象的发生；3)能够将钢液内部的夹杂物均匀分散到铸坯当中，防止夹杂物在铸坯中局部的富集而导致铸坯检测不合，提高了铸坯合格率；4)在钢水温度低时，还能起到一定的加热效果。

附图说明

图1为本发明消除絮流的浸入式水口示意图。

其中，1-连接凹槽，2-保温层，3-感应加热线圈，4-支撑座，5-水口内腔，6-渣线涂层，7-水口内腔底座。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

为了在浇注铝镇静钢时，消除浸入式水口絮流，结合图1对该新型浸入式水口的结构设计及使用方法进行如下说明：

一种消除絮流的浸入式水口，包括顶端h₁段，在h₁段有连接凹槽1可与中间包下水口相连接，与h₁段相连接的h₂和h₄段，底部的h₅和h₆段以及h₅和h₆之间的钢液吐出孔。其特征在于：浸入式水口的h₂段是加热段高度为280mm，在加热段外围安有270mm长的感应加热线圈3，感应加热线圈3的电性参数功率为80～200kW可调，频率为1000～10000Hz可调，电压为220～500V可调。为了防止感应加热线圈内侧铜管与水口外侧的耐材相接触产生温降而影响水口的正常使用，在感应加热线圈内侧与水口外侧的缝隙间设有30mm厚隔热耐火棉保温层2；在感应加热线圈底部设置感应加热线圈支撑座4，高度为40mm宽度W为75mm；水口的h₆段底座为拱形凸起面7。浸入式水口渣线段h₄高度为150mm，渣线段h₄进行了锆碳喷涂，渣线涂层6厚度为8mm；h₅段是水口侧出孔上沿到渣线底部的距离，高度为90mm；h₆段是水口侧出孔上沿到水口底座距离，高度为260mm。浸入式水口本体外径D为1000mm内径d为55mm，水口下端设有2个左右相对的钢液吐出孔，孔上沿向下倾斜与水平线的夹角α为15°，孔下沿向上倾斜与水平线的夹角β为30°。

该浸入式水口的最佳使用方法如下：

步骤1：安装前，需将浸入式水口进行烘烤加热到1000℃，此过程中为了防止感应加热线圈因烘烤温度过高而损坏，同时又不影响浸入式水口的烘烤效果，需对感应加热线圈铜管内部进行通风冷却，要求风压保持在0.5MPa；

步骤2：将烘烤好的浸入式水口安装到中间包下水口上，此时需在浸入式水口顶端凹槽处放置耐火胶泥制成的密封圈使安装过程能够紧密结合防止浇注过程中吸气，同时接通电源线及水冷管路；；

步骤3：待中间包滑板打开，钢液流入到结晶器内后，启动电磁感应加热线圈电源对浸入式水口进行感应加热；

步骤4：由于浸入式水口刚烘烤完，在安装过程中还会有一定温降，浇注第一罐时，可将感应加热线圈加热功率调到150kW频率5000Hz来熔化在浸入式水口内壁上形成的薄钢层；

步骤5：浇注第二罐时，浸入式水口已经得到了充分的预热，此时可将感应加热线圈加热功率降到80kW频率2000Hz来对浸入式水口进行加热；

步骤6：在浇注第三罐及以后罐时，若浸入式水口没有出现絮流，则电源功率继续保持在80kW下限，频率2000Hz，若浸入式水口已经出现絮流，则将感应加热线圈功率在100～200kW频率在1000～10000Hz范围内进行调节，来消除浸入式水口絮流。

Claims (2)

1.一种消除絮流的浸入式水口，包括与中间包下水口相连接顶端h₁段，与h₁段相连接的h₂加热段和h₄渣线段，底部的h₅和h₆段以及h₅和h₆之间的钢液吐出孔；其特征在于：在加热段h₂外围设有感应加热线圈，在感应加热线圈内侧与水口外侧的缝隙间设有隔热耐火棉保温层；在感应加热线圈底部设置感应加热线圈支撑座h₃段；渣线段h₄进行了锆碳喷涂；h₆段底座为拱形凸起面；钢液吐出孔上沿向下倾斜与水平线的夹角α为10°～30°，钢液吐出孔下沿向上倾斜与水平线的夹角β为15°～45°。

2.一种应用权利要求1所述的消除絮流的浸入式水口的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：安装前，需将浸入式水口进行烘烤加热到900～1100℃，同时需对感应加热线圈铜管内部进行通风冷却，要求风压保持在0.3～0.6MPa；

步骤2：将烘烤好的浸入式水口安装到中间包下水口上，此时需在浸入式水口顶端凹槽处放置耐火胶泥制成的密封圈，同时接通电源线及水冷管路；

步骤3：待中间包滑板打开钢液流入到结晶器内后给感应加热线圈通电，对水口内壁的凝钢薄层进行感应加热，此阶段可将感应加热线圈的功率调到80～100kW，频率1000～2000Hz；

步骤4：在浇注完1～2罐后，若浸入式水口没有出现絮流，则感应加热线圈功率继续保持在80～100kW，频率1000～2000Hz，若浸入式水口已经出现絮流，则将感应加热线圈功率在100～200kW频率在1000～10000Hz范围内进行调节；

步骤5：浇注末期，待中间包滑板关闭板后，将感应加热线圈的加热电源关闭，水冷管路保持打开状态；

步骤6：将浸入式水口卸下之后，可将感应加热线圈从水口上卸下后关闭冷却水，将感应加热线圈收好备用。