CN106944609B - 一种悬流水口及减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法 - Google Patents
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Abstract
一种悬流水口及减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，悬流水口是两头细中间粗的圆柱形结构为鼓肚浸入式水口，悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，调气装置的出气调气管路与抽气泵连通，与鼓肚浸入式水口相通，调气管路上安装出口阀门，进气调气管路上安装入口阀门，进气调气管路与鼓肚浸入式水口相通。打开调气装置的入口阀门，调整氩气充气流量，将氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门和抽气泵，调整出气流量；打开出口阀门和抽气泵，调整出气流量。在气隔气压下，形成稳定的、较圆的钢液悬流，持续浇注。使用本设置钢水与水口耐材壁几乎无接触，避免了钢中夹杂物在水口内壁结瘤，甚至堵塞水口的问题。
Description
技术领域
本发明属于连铸过程钢水保护浇注的应用领域，提供了一种减少钢水与夹杂侵蚀耐材的新方法。
背景技术
浸入式水口作为连铸用三大功能耐火材料之一，其质量直接关系到连铸的浇注稳定性和产品质量。随着连铸工艺的改进和浸入式水口用耐火材料的开发，浸入式水口的使用寿命有了显著提高，但是，浇注过程中发生的水口结瘤或堵塞现象一直是困扰连铸工序的一个难题，水口结瘤或堵塞不仅降低连铸机的生产效率，而且是引起钢铁产品缺陷的主要原囚之一。
从水口材料角度出发。通过改变浸入式水口内孔的材质可以减少堵塞，应根据浇铸的钢种不同，合理选择不同的材质。从水口结构角度出发，通过改变水口内径，或采用平底水口，可减少堵塞，而采用环状阶梯式水口可以减少氧化铝积聚及钢流对结晶器宽面的冲击。为了抑制连铸水口的堵塞，新日铁开发出不用Al脱氧的低铝钢连铸技术，同时，新日铁在绝缘材料制成的浸入式水口本体内加装芯板，浇往之前，将芯板通电加热，提高水口内壁温度，从而避免因钢水接触水口内壁，温度急剧下降引起的夹杂物吸附，还可防止浇铸初期的水口热震断裂。日本神户制钢研制出带有空冷和电磁搅拌装置的浸入式水口，水口外壁上加工有10mm深的环形沟槽以增加冷却表面积，可实现全过程低过热度浇注，采用电磁搅拌浇注的水口没有出现堵塞现象，据研究者计算，把这种新型水口应用于小方坯连铸时，水口内钢水温降约为30℃，可实现低过热度浇注。申请人提出过插枪式塞棒装置及用其在水口处吸附夹杂物的方法，通过吸附杆净化钢水，间接减少水口结瘤。
目前在连铸浇注方面，为了防止或减少水口结瘤问题，在钢水、耐材及水口结构等方面已有大量的技术研究和实践，但是想完全消除结瘤问题仍存在困难，本发明提供一种防止结瘤的新思路。
发明内容
为了解决现有技术存在的水口结瘤问题，本发明一是提供一种悬流水口，二是提供一种用悬流水口减少钢水与夹杂侵蚀耐材的新方法，本发明适用于现有钢铁厂连铸保护浇注工艺的改进。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种悬流水口装置，包括浸入式水口、悬流滑板和调气装置，其特征在于，浸入式水口为鼓肚浸入式水口是两头细中间粗的圆柱形结构，悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，与鼓肚浸入式水口保持良好的密封，调气装置包括入口阀门、出口阀门、进、出气调气管路和抽气泵，出气调气管路一端与抽气泵连通，另一端与鼓肚浸入式水口相通，调气管路上安装出口阀门，进气调气管路上安装入口阀门，进气调气管路与鼓肚浸入式水口相通，通过入口阀门调整氩气充气流量，打开出口阀门和抽气泵，调整出气流量。
作为优选，鼓肚浸入式水口的圆柱的粗（直）径是细圆柱细（直）径的2~5倍。
作为优选，鼓肚浸入式水口粗圆柱部分的下部有倒角或直接变形为倒圆锥台形，粗圆柱部分的长度为整个浸入式水口长度的0.6~0.9倍，粗圆柱内液面高度小于5mm。
作为优选，悬流滑板的中心孔孔径为浸入式水口细径的0.4~0.8倍，孔长度为20~80mm，中心孔孔型为圆柱形、正圆锥台形、倒圆锥台形、拉瓦尔管形或腰鼓形。
作为优选，调气装置充入的氩气温度为1100~1500℃；
一种用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于具体方法包括：
a、将悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，保持良好的密封，钢液自中间包流入浸入式水口，经悬流滑板束流作用后形成向下流动的一股悬流，悬流钢液不与周边的水口耐材直接相接触；
b、打开调气装置的入口阀门，调整氩气充气流量，将氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门和抽气泵，调整出气流量；
c、由于平衡气体流动作用，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在气隔气压作用下，当钢液流量增大时，提高气隔气压，当钢液流量减小时，降低气隔气压，动态调整气隔气压，辅助形成稳定的、较圆的钢液悬流；
d、钢液悬流下落至鼓肚浸入式水口下部粗圆柱部分，冲击一定高度的钢液面，然后汇入细圆柱部分，最后进入结晶器内，实现钢液持续浇注。
作为优选，气隔的气压小于0.1MPa。
与现有技术下相比本发明具有以下优点：
1）鼓肚浸入式水口的设置，使得钢水与水口耐材壁几乎无接触，避免了钢中夹杂物在水口内壁结瘤，甚至堵塞水口的问题；
2）由于鼓肚浸入式水口内钢液流与水口壁之间存在一定厚度的气隔，导热性差，显著减少了钢水温降；
3）钢水与鼓肚浸入式水口耐材壁几乎无接触，减少了钢水对耐材的冲刷与磨损，减少水口使用根数，延长了水口寿命；
4）鼓肚浸入式水口可以采用低品质的一般耐材，降低了耐材消耗成本。
附图说明
图1是本发明悬流水口保护浇注示意图。
图2-图6为悬流滑板中心孔的孔型图。
图中标记：悬流水口1、悬流滑板2、入口阀门3、气隔4、出口阀门5、抽气泵6、保护渣7、钢水8、结晶器9、圆柱形孔10、正圆锥台形孔11、倒圆锥台形孔12、拉瓦尔管形孔13、腰鼓形孔14。
具体实施方式
一种悬流水口以及用其减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，悬流水口的结构见图1，悬流水口1由鼓肚浸入式水口10、悬流滑板2和调气装置组成，鼓肚浸入式水口10是两头细中间粗的圆柱形，细圆柱部分的细径与常规浸入式水口直径相近，粗圆柱粗径为细圆柱细径的2~5倍。鼓肚浸入式水口10的粗圆柱部分下部有倒角或直接变形为倒圆锥台形，粗圆柱部分的长度为整个浸入式水口长度的0.6~0.9倍，粗圆柱内液面高度小于5mm。
悬流滑板2安装在鼓肚浸入式水口10上部，与鼓肚浸入式水口10保持良好的密封，钢液自中间包流入鼓肚浸入式水口10，经悬流滑板2后形成悬流。悬流滑板2的中心孔孔径为浸入式水口细径的0.4~0.8倍，孔长度为20~80mm。见图2-图6，悬流滑板的中心孔孔型为圆柱形10、正圆锥台形孔11、倒圆锥台形孔12、拉瓦尔管形孔13、腰鼓形孔14。本实施例选用中心孔孔型为圆柱形的悬流滑板。
调气装置包括入口阀3门、出口阀门5、进、出气调气管路和抽气泵6。出气调气管路一端与抽气泵6连通，另一端与鼓肚浸入式水口10相通，出气调气管路上安装出口阀门5。进气调气管路上安装入口阀门3，进气调气管路与鼓肚浸入式水口10相通，位于出气管路的上方。通过调节入口阀门，调整氩气充气流量，打开出口阀门和抽气泵6，调整出气流量。
用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法为：将悬流滑板2安装在鼓肚浸入式水口10上部，保持良好的密封，鼓肚浸入式水口10穿过保护渣7插入结晶器9内的钢水8中。钢液自中间包流入鼓肚浸入式水口，经悬流滑板2后形成悬流，打开调气装置的入口阀门3，调整氩气充气流量，调气装置充入的氩气温度为1100~1500℃。
将氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门5和抽气泵6，调整出气流量；在平衡气体流动作用下，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔4，在小于0.1MPa的气隔4气压下，形成稳定的、较圆的钢液悬流，持续浇注。
具体实施例
实施例1
一种悬流水口装置，由鼓肚浸入式水口、悬流滑板和调气装置组成，鼓肚浸入式水口为两头细中间粗的圆柱形，细圆柱部分的细径与常规浸入式水口直径相近，粗圆柱粗径为细圆柱细径的2.5倍；鼓肚浸入式水口粗圆柱部分下部有倒角，粗圆柱部分的长度为整个浸入式水口长度的0.7倍，粗圆柱内液面高度为3mm；悬流滑板中心孔孔径为浸入式水口细径的0.5倍，孔长度为30mm，中心孔孔型为圆柱形。
使用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法具体工艺为：将悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，保持良好的密封，钢液自中间包流入浸入式水口，经悬流滑板束流作用后形成向下流动的一股悬流，悬流钢液不与周边的水口耐材直接相接触。
打开调气装置的入口阀门，调整氩气充气流量，将1200℃氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门和抽气泵，调整出气流量；由于平衡气体流动作用，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在气隔气压作用下，当钢液流量增大时，提高气隔气压，当钢液流量减小时，降低气隔气压，动态调整气隔气压，辅助形成稳定的、较圆的钢液悬流。在平衡气体流动作用下，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在0.08MPa气隔气压下，钢液悬流下落至鼓肚浸入式水口下部粗圆柱部分，冲击一定高度的钢液面，然后汇入细圆柱部分，最后进入结晶器内，实现钢液持续浇注。
实施例2
一种悬流水口装置，包括鼓肚浸入式水口、悬流滑板和调气装置，鼓肚浸入式水口为两头细中间粗的圆柱形，细圆柱部分的细径与常规浸入式水口直径相近，粗圆柱粗径为细圆柱细径的3倍；鼓肚浸入式水口粗圆柱部分为倒圆锥台形，粗圆柱部分的长度为整个浸入式水口长度的0.8倍，粗圆柱内液面高度为2mm；悬流滑板中心孔孔径为浸入式水口细径的0.6倍，孔长度为40mm，中心孔孔型为正圆锥台形；
使用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法具体工艺为：将悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，保持良好的密封，钢液自中间包流入浸入式水口，经悬流滑板束流作用后形成向下流动的一股悬流，悬流钢液不与周边的水口耐材直接相接触。
打开调气装置的入口阀门，调整氩气充气流量，将1300℃氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门和抽气泵，调整出气流量；由于平衡气体流动作用，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在气隔气压作用下，当钢液流量增大时，提高气隔气压，当钢液流量减小时，降低气隔气压，动态调整气隔气压，在平衡气体流动作用下，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在0.06MPa气隔气压下，形成稳定的、较圆的钢液悬流，持续浇注。
实施例3
一种悬流水口装置，包括鼓肚浸入式水口、悬流滑板和调气装置，鼓肚浸入式水口为两头细中间粗的圆柱形，细圆柱部分的细径与常规浸入式水口直径相近，粗圆柱粗径为细圆柱细径的4倍；鼓肚浸入式水口粗圆柱部分下部有倒角，粗圆柱部分的长度为整个浸入式水口长度的0.85倍，粗圆柱内液面高度为3mm；悬流滑板中心孔孔径为浸入式水口细径的0.7倍，孔长度为70mm，中心孔孔型为腰鼓形；
使用悬流水口减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法具体工艺为：将悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，保持良好的密封，钢液自中间包流入鼓肚浸入式水口，经悬流滑板束流作用后形成向下流动的一股悬流，悬流钢液不与周边的水口耐材直接相接触。打开调气装置的入口阀门，调整氩气充气流量，将1400℃氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门和抽气泵，调整出气流量；由于平衡气体流动作用，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在气隔气压作用下，当钢液流量增大时，提高气隔气压，当钢液流量减小时，降低气隔气压，动态调整气隔气压，在平衡气体流动作用下，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在平衡气体流动作用下，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在0.085MPa气隔气压下，形成稳定的、较圆的钢液悬流，持续浇注。
上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，所述的悬流水口装置包括浸入式水口、悬流滑板和调气装置，浸入式水口为鼓肚浸入式水口,是两头细中间粗的圆柱形结构，悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，与鼓肚浸入式水口保持良好的密封，悬流滑板的中心孔孔径为浸入式水口细径的0.4 ~ 0.8倍，孔长度为20 ~ 80mm，其特征在于具体方法包括：
a、将悬流滑板安装在鼓肚浸入式水口上部，保持良好的密封，钢液自中间包流入浸入式水口，经悬流滑板束流作用后形成向下流动的一股悬流，悬流钢液不与周边的水口耐材直接相接触；
b、打开调气装置的入口阀门，调整氩气充气流量，将氩气稳定地充入鼓肚浸入式水口内，同时打开调气装置的出口阀门和抽气泵，调整出气流量；
c、由于平衡气体流动作用，钢液悬流和鼓肚浸入式水口耐材内壁间形成稳定的气隔，在气隔气压作用下，当钢液流量增大时，提高气隔气压，当钢液流量减小时，降低气隔气压，动态调整气隔气压，辅助形成稳定的、较圆的钢液悬流；
d、钢液悬流下落至鼓肚浸入式水口下部粗圆柱部分，冲击一定高度的钢液面，然后汇入细圆柱部分，最后进入结晶器内，实现钢液持续浇注。
2.根据权利要求1所述的用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于，气隔的气压小于0.1MPa。
3.根据权利要求1所述的用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于，所述的调气装置包括入口阀门、出口阀门、进、出气调气管路和抽气泵，出气调气管路一端与抽气泵连通，另一端与鼓肚浸入式水口相通， 出气调气管路上安装出口阀门，进气调气管路上安装入口阀门，进气调气管路与鼓肚浸入式水口相通，通过入口阀门调整氩气充气流量，打开出口阀门和抽气泵，调整出气流量。
4.根据权利要求3所述的用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于，鼓肚浸入式水口的圆柱的粗直径是细圆柱细直径的2 ~ 5倍。
5.根据权利要求3或4所述用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于，鼓肚浸入式水口粗圆柱部分的下部有倒角或直接变形为倒圆锥台形，粗圆柱部分的长度为整个浸入式水口长度的0.6 ~0.9倍，粗圆柱内液面高度小于5mm。
6.根据权利要求1所述用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于，所述的中心孔孔型为圆柱形、正圆锥台形、倒圆锥台形、拉瓦尔管形或腰鼓形。
7.根据权利要求1所述用悬流水口装置减少钢水与夹杂侵蚀耐材的方法，其特征在于，调气装置充入的氩气温度为1100 ~1500℃。
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