CN1068261C - 连续铸钢设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浸入式水口管，用于向具有长侧和宽侧的连续铸造结晶器输入钢水，尤其是用于浇注薄板坯。浸入式水口管(10)的管外壁(12)在其面朝结晶器长侧(21)的长侧区(17)有一种形状，这种形状使水口管外壁(12)相对于结晶器长侧(21)几乎有相同的距离(d)，而与浸入式水口管在处于连续铸造结晶器内的钢水中的浸入深度无关。此外，浸入式水口管的管外壁在其面朝结晶器宽侧(22)的宽侧区(16)有一个成形件(31)，它给予钢水的水平流动和漂浮在钢水上的保护渣以最小的阻力。

Description

连续铸钢设备
本发明涉及一种连续铸钢设备，具有一个长形横截面的浸入式水口管，和一个具有长侧和宽侧的连铸结晶器，尤其是用于浇注薄板坯，浸入式水口的一端与浇桶相连，另一端插入结晶器中到这样的程度，即，在进行浇注时管口浸入处于结晶器内的钢水中。
浸入式水口管在它与浇桶相连的连接端通常具有圆形主要是圆环形，或也有椭圆形的。这一形状可一直继续到浸入式水口管的管口区，但也可以过渡为其他形状，例如矩形。例如由DE-OS2442187已知一种浸入式水口管，它的至少浸入熔体内的部分具有基本上矩形的外横断面和内横断面。此浸入式水口管的长边平行于连续铸造结晶器的长侧延伸，所以，尤其在矩形条坯横截面的情况下，有一个最合理的充分利用来作为流动截面的腔。
在结晶器宽侧与浸入式水口管外壁之间供标准板坯使用的流动截面，在用于生产薄板坯的结晶器中不再提供。此外，通过浸入式水口管导出的液态钢量，在如今所要求的浇注生产率的情况下，与上文所述20年前的文件中已知的当时流行的结晶器相比，所具有的浇注速度要高得多。在这种情况下液态钢的流量如此之大，以致导致熔池表面有明显的运动，尤其在浸入式水口管与结晶器长侧之间的区域内。
由WO 89/12519已知使用了一些浸入式水口管，它们浸入熔体中的部分具有压扁的管子的形状，此压扁后的管子有互相平行延伸的侧壁。这种宽口的浸入式水口管段具有这样一些管口，即，它们单独地或与流动导向件一起将液态钢从浸入式水口管导出，致使一股股金属液流交叉并因而导致减少流量。
此外，由文件DE4142447C2已知一种用于将钢水引入结晶器的浸入式水口管，其中，浸入式水口管横截面扩张部分的内壁，与底段与之相对的壁的部分一起，共同构成流动通道。由此文件已知的浸入式水口管对流过浸入式水口管的熔体施加影响，尤其是对浇注流的出口脉动有影响。
在这些已知的浸入式水口管的形式中，尤其在结晶器宽侧区的角部，由于钢的流动而导致紊流和旋涡。在浸入式水口管的长侧区出现波峰和波谷，造成有害的结果是，在自由的结晶器横截面区域内的浸入式水口管的静区产生不均匀的供渣。这种情况导致由钢水形成的铸坯外壳与结晶器壁之间不均匀润滑和不均匀的热传导，其结果还会造成将熔渣和保护渣引到熔池表面的下面。
本发明的目的是创造一种浸入式水口管，它在结构简单的情况下，降低在浸入式水口管浸入熔体中的部分与结晶器长侧之间的区域内钢水的动能，并能预先规定对在熔池表面区内存在于结晶器中的液态钢流动结构的影响。
为实现上述目的，按本发明提供一种连续铸钢设备，具有一个长形横截面的浸入式水口管，和一个具有长侧和宽侧的连铸结晶器，尤其是用于浇注薄板坯，其中：浸入式水口管的一端与浇桶相连，另一端插入结晶器中到这样的程度，即，在进行浇注时管口浸入在结晶器内的钢水中；浸入式水口管的管外壁在其面朝结晶器长侧的长侧区有一种形状，这种形状使浇注管外壁相对于结晶器长侧有相同的距离，而与浸入式水口管在处于连续铸造结晶器内的钢水中的浸入深度无关；以及，浸入式水口管的管外壁在其面朝结晶器宽侧的宽侧区有一个成形件，它具有一种其尖端对着流动的楔子的形状或设计为泰勒球首，使得它给予钢水的水平流动和漂浮在钢水上的保护渣以最小的阻力。
离开浸入式水口管的钢水起初沿铸坯的输送方向运动。与浸入式水口管排出口的方向以及钢水流速有关，离开浸入式水口管管口的熔体一直运动到某一地点，在这里钢水的流动方向反转，并紧接着分为两个单股流在结晶器宽侧附近逆铸坯排出方向流向熔池表面。在熔池表面区，钢水的这两股分开的流动朝浸入式水口管方向运动，它们在浸入式水口管邻近于宽侧的外壁处偏转，流入结晶器长侧与浸入式水口管长侧之间的自由空腔内。各自沿水平方向运动的钢水流在浸入式水口管两侧的自由空腔内沿结晶器中心线高度相互碰撞，并一起沿铸坯排出方向流出。
按本发明的浸入式水口管与管内壁的设计无关地有一个管外壁的形状，这一形状使得浸入式水口管浸入连续铸造结晶器的深度不管有多深，都能在管外壁与结晶器长侧之间几乎有相同的间距。在浸入式水口管宽侧的浸入熔体内的区域中设有一些成形件，它们给予处于结晶器内的熔体的水平流动和漂浮在熔体上面的保护渣以最小的阻力。
浸入式水口管浸入熔体部分的外壁，或直接设计为相对于水平流动的熔体获得最小的流动阻力，或设置位于浸入式水口管宽侧前面的单独的构件。
浸入式水口管内壁和浸入式水口管外壁都具有这样的形状，即，这些形状可以使无论在浸入式水口管内还是围绕着浸入式水口管，都有最佳的流动状况。对于整体式浸入式水口管壁厚是变化的。在采用单独的构件作为成形件时，采用具有均匀壁厚的浸入式水口管，壁厚基本上根据管内壁的形状校准。
作为浸入式水口管宽侧的最佳形状，建议设计成船体状、楔形、半圆形和所谓泰勒球首。
与浸入式水口管上述管外壁的形状无关地，建议浸入式水口管的管内壁宽侧设计为具有锥形扩张，最好具有倾斜角为4至7°。由此，对模内金属液面区的流动施加一种影响，使液面区以特殊的方式平静地流动。浸入式水口管宽侧外轮廓的特殊结构，紧接着可以最佳地影响在浸入式水口管长侧与结晶器长侧之间自由空腔内的流动。
附图表示了本发明的实施例。其中：
图1通过结晶器和浸入式水口管两种设计的水平和垂直剖面以及宽侧的视图；
图2和图3不同设计方案的纵剖面和管口横剖面。
在全部的三个图中表示了浸入式水口管10，它的管内壁用11表示，管外壁用12表示，浇桶一侧端部用13和管口区用14表示。在浇桶所在一侧的那一个端部13设计为管状，并与图中没有表示的浇桶相连。管口区有一个基本上压扁的形状，它的结晶器宽侧区16比结晶器长侧区17要短得多。
图1表示通过结晶器20的剖面，结晶器20有结晶器长侧21和结晶器宽侧22。
浸入式水口管10装在结晶器20的中央。在图1上部视图的右边，浸入式水口管10具有矩形的横截面形状。在结晶器宽侧区16的前面，设置有一个设计为楔子32的成形件31。在这种情况下，结晶器长侧基本上是互相平行地延伸的。
管外壁12与具有最大结晶器宽度B的结晶器长侧21内壁的间距用d表示，其大小为d=0.15mm至0.3mm。
图1水平剖面的浸入式水口管10左边设计为船体形35。浸入式水口管10中心有一个楔形底段18。在这种设计方案中结晶器弯成拱形。
在图的左边概略地表示了流动。液态物质在结晶器宽侧区内上升到熔池表面，图中用箭头端部表示这一情况。流动从那里朝浸入式水口管方向运动，并通过浸入式水口管设计为船体状宽侧的尖端均匀分配。在浸入式水口管长侧的中央，钢水流沿铸坯排出方向运动(用箭头尾部表示)。
图1下部表示通过结晶器和浸入式水口管的垂直剖面，而且包括通过弯成拱形的结晶器的剖面CC，以及通过具有平行延伸的侧壁的结晶器剖面EE。
在两种情况下均与管内壁11的设计无关地将管外壁12设计为，在浸入结晶器或熔体中的深度不同时，管外壁12相对于结晶器长侧21的内壁具有固定不变的间距d。
图2和3表示通过浸入式水口管10的剖面，此浸入式水口管10在管口侧有锥形扩张段15，扩张段15中央设置一个楔形底段18。倾斜角为4°至20°。
图2中的浸入式水口管的管外壁12，在浸入熔体中的区域内的浸入式水口管宽侧设计为，给予钢水的水平流动以及漂浮在钢水上的保护渣以最小的阻力。其中，在左边，管外壁12船体状35地延伸到一个尖端结束，在右边，设置一个同样由航运业所熟知的泰勒球首34。两种成形件也可以在浸入式水口管的壁厚为常数的情况下(见虚线)造型。
图3表示成形件31设计为单独构件的浸入式水口管10，它们如在左边那样通过固定装置37固定在浸入式水口管上，或如在右边那样用固定腹板38固定在浸入式水口管上。浸入式水口管10有不变的壁厚。设计为单独构件的成形件31可以有任意的横截面形状，在图中所表示的是，左边是半圆形的外轮廓31，而右边具有楔子32的形状。
设计为楔子32的成形件31的楔角β=30°至60°。

Claims (7)

1．连续铸钢设备，具有一个长形横截面的浸入式水口管，和一个具有长侧和宽侧的连铸结晶器，尤其是用于浇注薄板坯，其中：浸入式水口管的一端与浇桶相连，另一端插入结晶器中到这样的程度，即，在进行浇注时管口浸入在结晶器内的钢水中；浸入式水口管(10)的管外壁(12)在其面朝结晶器长侧(21)的长侧区(17)有一种形状，这种形状使浇注管外壁(12)相对于结晶器长侧(21)有相同的距离(d)，而与浸入式水口管在处于连续铸造结晶器内的钢水中的浸入深度无关；以及，浸入式水口管(10)的管外壁(12)在其面朝结晶器宽侧(22)的宽侧区(16)有一个成形件(31)，它具有一种其尖端对着流动的楔子(32)的形状或设计为泰勒球首(34)，使得它给予钢水的水平流动和漂浮在钢水上的保护渣以最小的阻力。
2．按照权利要求1所述之设备，其特征为：管长侧(17)的管外壁(12)是一个相对于结晶器长侧(21)等间距的表面，管内壁(11)设计为平的表面。
3．按照权利要求2所述之设备，其特征为：浸入式水口管宽侧(16)的管内壁(11)有一个锥形扩张段(15)；以及，锥形扩张段(15)的倾斜角(α)为α=4°至20°。
4．按照上述诸权利要求之一所述之设备，其特征为：浸入式水口管(10)管外壁(12)相对于结晶器最大宽度(B)的距离(d)，其大小为d=0.15至0.3。
5．按照权利要求1所述之设备，其特征为：设计为楔子(32)的成形件(31)的楔角β=30°至60°。
6．按照权利要求1所述之设备，其特征为：成形件(31)是单独的构件，它们通过固定件(37、38)固定在浸入式水口管(10)的管外壁(12)上。
7．按照权利要求6所述之设备，其特征为：设计为单独的构件的成形件(31)与浸入式水口管(10)的管外壁(12)相隔一个距离(c)为3至10毫米。
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