CN1072079C - 铸造金属用的浸入式注口 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在薄板坯连铸装置中铸造金属尤其是钢的浸入式注口。为了创造一种浸入式注管，这种注管易于制造、有长的寿命和使熔融金属能均匀地流出，按本发明建议，注入段(11)是一根具有直面端口(12)的管，以及，注出段(21)由平面壁件(22，23)构成。注入段(11)圆形横截面积(AR)与流出段(21)矩形自由横截面积(AE)之比为AR/AE≥1.7。

Description

铸造金属用的浸入式注口
本发明涉及一种用于在薄板坯连铸装置中铸造金属尤其是钢的浸入式注口，它有一个固定在浇注桶上具有圆形横截面的注入段，和有一个浸入在矩形结晶器内熔融金属中的流出段，流出段的口设计为矩形截面。
由EP0630712已知一种浸入式注管，主要用于薄板坯铸造，它分成两段，以及它的下部型砖的长度远大于其宽度。每一段由分开的型砖构成，在这种情况下，在它们互相面对的端部，型砖互相插入，型砖在互相插接的端部之间设有密封装置。
一块块型砖有复杂的结构形状和壁厚有明显的差别。
由DE 3709188A1同样已知一种用于冶金容器的浇注管，它的上部纵向段横截面是圆的，它的下部纵向段横截面是矩形的。在口部的尺寸为长宽比等于20∶1至80∶1。浸入式注管的出口由两个孔口构成，它们共同有一个流动横截面，这一横截面不完全如在塞棒处的流动横截面那么大。
在进口管流动横截面与在浸入式注管出口处流动横截面之间的比例小于1∶1，这通过两个孔口的流动偏转和变窄来达到。
本发明的目的是创造一种浸入式注管，它易于制造、有长的寿命、从其制作看和在工作中具有一种热应力小的结构、以及它使液态金属能均匀流出。
为实现上述发明目的，根据本发明提供用于在薄板坯连铸装置中铸造金属尤其是钢的浸入式注口，它有一个固定在浇注桶上的圆形横截面的注入段，和有一个浸入在矩形结晶器内熔融金属中的流出段，流出段的口设计为矩形截面，其特征为：
a)注入段是一根具有直面端口的管，
b)流出段由平面壁件构成，
c)注入段与流出段直接连接，
d)注入段和流出段的壁厚为常数，以及注入段的圆形横截面面积与流出段矩形自由横截面面积之比为AR/AE≥1.7。
其中，浸入式注管由两个基本构件组成，而且是由一个管状的注入段和一个直面的流出段构成。在这两个其形状完全不同的基本构件之间，设有一个其结构长度较短的过渡区。
令人出乎意外地，业已证实，这一过渡区对于经浸入式注管流动的钢水的流动特性几乎没有什么影响，只要将流出段设计成由平面的壁件构成，并具有一个比注入管横截面积的一半小的自由横截面积。
与从管状注入段到矩形流出段的过渡区的形状无关，钢水的流动可以完全平稳地进行，只要将平面状壁件设计成互相大体平行。
采用这种简单的构件形状，而且或是圆的或是直面的，使浸入式注管的各个构件可设计为能适应于高的预期热应力。在这里除了简单的几何形状外，使用的壁件具有相同的壁厚。
因为在注入段与流出段之间的过渡区对于流动状况只起次要的作用，所以这一结构方面的自由度可利用来优化有关过渡区的低应力。
流出段的端壁按这样的方式倾斜，即，它在注入段的区域内有上端宽度(k)，而在管侧边缘有间距(a)+2x宽侧板的厚度。
对于尤其在过渡区内的流动状况，可通过设在注入段底部的挡板施加有利的影响。
通过流出段简单的形状达到的熔体完全平稳的流动特性，使得可以在减小自由出口面积的同时获得在铸造薄板坯时所期望和要求的流量。
由于需要较小的底面积，所以浸入式注口可用于具有平行侧壁和宽度达60mm的薄板坯结晶器。
通过浸入式注管的口和结晶器进口有一致的结构形状，可以调整在结晶器中熔体的其尺寸为常数的液位自由表面。
通过在浸入式注管的流出段中平稳均匀的熔体流动，以及在流出段与结晶器之间形状相似和横截面积方面只有微小差别，在结晶器内可以是一种少涡旋的熔体流动。熔体流量的调整通过在浇注桶中的调节机构进行，通常通过塞棒进行。
在附图中表示了本发明的实施例。附图表示：
图1浸入式注管和浇注桶原理示意图；
图2浸入式浇注部分上端扩张的浸入式注管；
图3具有屋顶状设计的流出段的浸入式注管；
图4注入段到流出段的过渡区详图；
图5在浇注桶处注入段和流出段结构的局部。
图1表示具有出口43的浇注桶41局部，出口43可通过塞棒42关闭或关小。
在浇注桶底的外侧固定了一个注入段11，它有管子的形状，口端有平的端面。
管状注入段11与一个基本上矩形的流出段21连接。流出段21的口端浸入熔体S中，熔体在结晶器51内。
流出段21有一宽侧22，表示在图的左部，以及有一窄侧23，表示在此图右部，在注入段与流出段的连接位置有一端壁27。
至少流出段用这样一种材料制造，即，这种材料可通过可从外部加入的能量加热。这种材料是一种耐火材料，在其中置入金属构件，金属构件可用电能加热。
示意地表示了一种加热装置31，它基本上平行于宽侧22延伸。
宽侧22和窄侧23基本上互相都平行地延伸，以及在浸入式注管的口部有一个间距a，与窄侧23的间距b的关系为a＜1/35×b。在图的右部表示了流出段的设计，其中，窄侧23沿流动方向按角度＜7℃扩张。
图2透视地表示流出段，它的宽侧上端逆流动方向呈锥形地展开，直至一个内部宽度K。此内部宽度K与圆形注入段11外径R之比为K/R=0.9-1.2。
如示意图所示，在中央成为边缘长度K的正方形，管状注入段11的端面12可以放在此正方形上，或甚至通过一个相应尺寸的孔插入。
从边缘K出发，端壁27可设计为直至宽侧的边缘26与之成锥形地相交。
图2在开口的断面中还表示了流出段的自由横截面积AE，它由宽侧的间距a乘以窄侧的间距b算出。注入段11的横截面积AR与流出段21矩形的自由横截面积AE之比为AR/AE≥1.7。
此外，图中还表示了过渡区的长度l，而且它与宽侧间距a之比为L/a＜1/4。
浸入式注管的总长度由注入段11和流出段21组成，并用L表示。
图3示意表示了浸入式注管，其中，流出段上端设计成屋顶形状，它在上端中部通过与槽14相应的部分24与注入段11的槽14相配。流出段21的上端25有一端壁27，它从注入段起沿流动方向屋顶状展开，直至宽侧的边缘。
注入段11的槽14或流出段21与槽14相应的部分24具有长度l。
图4表示注入段11口部13的详情。在这里在俯视图中可看出注入段中的槽14，相应的部分24配合在此槽14中。在部分24处设榫29，榫配合在注入段11的槽19中。通过槽和榫的结构，注入段11和流出段21可沿水平方向推在一起，但在工作时可以防止流出段21从注入段11的槽14中掉出。
管状注入段11的口部13可用一挡板16封闭，它或垂直于液态金属的流动方向设置，或有一在图右部表示的削平区15。
图5表示具有一流出段21的浸入式注管，它完全独立于注入管11固定在浇注桶41上。
直接装在浇注桶41出口43下面的注入段11，在流出段的浇注腔GE内被填料28包围。此填料28有这样的形状，这一形状以恰当的方式使离开管状注入段11的熔体流中没有什么旋涡。
在图的右部表示了窄侧的视图。注入段11在口部13有挡板16，它在图的右部例如用填料28沿流动方向设计成锥形相交，挡板封闭了注入段11伸出的部分。采用这一设计，可以以最短的途径，迫使离开出口43后具有圆形横截面积的熔融金属，在最短距离成为具有矩形横截面积的金属流，此矩形横截面积有大的窄侧与宽侧之比。

Claims (15)

1．用于在薄板坯连铸装置中铸造金属尤其是钢的浸入式注口，它有一个固定在浇注桶上的圆形横截面的注入段，和有一个浸入在矩形结晶器内熔融金属中的流出段，流出段的口设计为矩形截面，其特征为：
a)注入段(11)是一根具有直面端口(12)的管，
b)流出段(21)由平面壁件(22、23)构成，
c)注入段(11)与流出段(21)直接连接，
d)注入段(11)和流出段(21)的壁厚为常数，以及注入段(11)的圆形横截面面积(AR)与流出段(21)矩形自由横截面面积(AE)之比为AR/AE≥1.7。
2．按照权利要求1所述的浸入式注口，其特征为：在浸入式注口的口部，流出段(21)互相平行延伸的宽侧(22)彼此有一个间距a，它相对于窄侧(23)的间距b的关系为a＜1/35×b。
3．按照权利要求2所述的浸入式注口，其特征为：窄侧(23)沿流动方向按角度α＜7°扩展。
4．按照上述诸权利要求之一所述的浸入式注口，其特征为：从管状注入段(11)到直面状流出段(21)的过渡区有一长度l，它与流出段(21)宽度a之比为1/a＜1/4。
5．按照权利要求4所述的浸入式注口，其特征为：注入段(11)到流出段(21)的过渡区按这样的方式设计，即，管状的注入段(11)在口部(13)有一槽(14)，直面状流出段(21)的一个相应的部分(24)配合在此槽中。
6．按照权利要求5所述的浸入式注口，其特征为：流出段(21)的上端(25)设计为屋顶状，在这种情况下，流出段(21)和窄侧，在过渡区内从注入段(11)的槽(14)开始，呈锥形分离地一直延伸到宽侧(22)的边缘(26)处。
7．按照权利要求5所述的浸入式注口，其特征为：注入段(11)在口部(13)直至槽(14)的长度(l)有一个削平区，它沿流动方向呈锥形地一直延伸到直面状流出段(21)的宽侧(22)。
8．按照权利要求4所述的浸入式注口，其特征为：从注入段(11)到流出段(21)的过渡区按这样的方式设计，即，流出段(21)宽侧(22)的上端(25)，逆流方向呈锥形地展开直至一个内部宽度K，这一内部宽度与圆形注入段(11)的外径R之比为K/R=0.9-1.2。
9．按照权利要求8所述的浸入式注口，其特征为：流出段(21)的端壁(27)按这样的方式倾斜，即，它在注入段(11)的区域内有上端宽度(K)，而在窄侧(23)边缘(26)有间距(a)+2x宽侧板的厚度。
10．按照权利要求8所述的浸入式注口，其特征为：注入段(11)有一个槽(19)，而流出段(21)有一个榫(29)，用于将两个部分互相形状相配地连接起来。
11．按照权利要求4所述的浸入式注口，其特征为：注入段(11)有一个槽(19)，而流出段(21)有一个榫(29)，用于将两个部分互相形状相配地连接起来。
12．按照权利要求5所述的浸入式注口，其特征为：流出段(21)具有整个浸入式注口的全长(L)；注入段(11)和流出段(21)松动接触地互相连接；以及，设有填料(18,28)，它们构成浇注腔(GR、GE)的边界。
13．按照权利要求1所述的浸入式注口，其特征为：注入段(11)的底部设计为挡板(16)。
14．按照权利要求1所述的浸入式注口，其特征为：至少流出段(21)用这样一种材料制造，即，这种材料可通过可从外部加入的能量加热。
15．按照权利要求14所述的浸入式注口，其特征为：这种材料是一种耐火材料，在其中置入金属构件，金属构件可用电能加热。
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