CN107983942A - 改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法 - Google Patents

改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法，属于冶金中间包连铸技术领域。该长水口的下部为弯管型或内弯型，其中，弯管型长水口的下部形状为弯管型，弯管型长水口内外径与直筒型长水口内外径相同，内弯型长水口的出口在长水口的底部侧壁上，出口直径与长水口内径相等。该弯管型或内弯型长水口代替普通的直筒型长水口进行浇注，能够克服双流中间包在单流浇注条件下，中间包的死区比例较大和钢液流动形式不合理等缺点。明显延长钢液在中间包内的平均停留时间，减小死区比例，有利于促进夹杂物上浮去除，同时减小注流对中间包底部的冲击力，延长中间包的使用寿命。

Description

改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法
技术领域
本发明涉及冶金中间包连铸技术领域，特别是指一种改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法。
背景技术
连铸中间包作为提高铸坯产量和质量的重要冶金反应器，无论是对连铸的顺行，还是提高钢液洁净度方面都有非常重要的作用。长水口作为连接钢包与中间包的功能耐火材料，是钢液从钢包注入中间包的导流管，长水口的形状与结构会直接影响钢液在中间包内的流动形式。目前已商业化的长水口主要为直筒型，在实际生产过程中有时会将双流的中间包进行单流浇注，此时若仍使用直筒型长水口进行浇注，则会造成中间包内的钢液流场分布不合理，双流中间包未开浇一侧钢液流动十分不活跃，中间包死区比例很大，不利于钢液中夹杂物的上浮。专利号为201510956361.8的中国专利提供了一种带有侧孔和底孔的两孔或三孔长水口代替直筒型长水口，以克服直筒型长水口不能改善中间包钢液流动特性及对包底冲刷侵蚀比较严重的缺点。但是，这种长水口的底孔和侧孔的面积如果设置过小，会使中间包连铸的钢通量变小，影响连铸效率；同时，这种长水口的底部会承受钢液的重量和冲刷，容易产生侵蚀损坏，对长水口的材料要求很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法，适用于双流中间包进行单流浇注的工艺条件，解决上述生产中存在的问题。
该长水口下部为弯管型或内弯型，代替现有传统的直筒型的长水口下部。
该长水口包括内部通道，内部通道包括直线段和弧形段，直线段和弧形段连通，直线段上端开口，与钢包相连，弧形段下端开口置于中间包内，弧形段下端开口朝向中间包未开浇一侧。
其中，钢水从所述弧形段下端开口流出后的注流与中间包的冲击点位于中间包的底部。
下部为弯管型长水口的直线段为圆柱状，弧形段为与圆柱状直线段圆滑过渡的弯曲段，弯曲段的弯曲角度为50°～70°。
下部为内弯型长水口的内部通道整体为圆柱状，直线段上部开口位于圆柱状的顶面，弧形段下端开口位于圆柱状的侧壁上，弧形段的圆弧角度为70°～90°。
应用该改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口的方法，具体为：
长水口的下端开口朝向中间包未开浇一侧，保证长水口注流的冲击点在中间包底部。
双流中间包在单流浇注条件下若需在同浇次中换另外一流浇注时，将长水口下部开口在钢包开浇前改变出口方向180°，使钢包开浇时长水口的出口朝向未开浇一侧。
上述的弯管型和内弯型长水口在使用时，长水口出口的下沿距离中间包底部的距离和直筒型长水口底部距离中间包底部的距离相等。
上述的弯管型和内弯型长水口在使用时，需要保证弯管型和内弯型长水口的注流冲击点在中间包底部，防止发生偏流导致中间包侧壁的耐火材料损耗。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，当对称的双流中间包在进行单流浇注时，使用下部弯管型或下部内弯型的长水口代替直筒型长水口，使弯管型或内弯型长水口的下出水口朝向双流中间包未开浇一侧，当注流经过弯管型或内弯型长水口进入中间包时，改变钢液的流动路径，使双流中间包未开浇一侧的流体区域变得活跃，明显地减小了双流中间包单流浇注时的死区比例，同时大大延长了钢液在中间包内的停留时间，从而有利于夹杂物充分上浮去除。此外，使用弯管型或内弯型长水口可以减小注流对中间包底部的冲击力，减少中间包耐火材料的损耗，节约生产成本。本发明通过物理模拟试验表明，当双流中间包进行单流浇注时，使用弯管型或内弯型长水口代替传统的直筒型长水口，可以明显改善单流浇注时中间包内流体的流场，明显延长钢液在中间包内的平均停留时间，减小死区比例，同时减小注流对中间包底部的冲击力。
附图说明
图1为本发明实施例1的双流中间包单流浇注时的主剖面图；
图2为本发明实施例1的弯管型长水口剖面图；
图3为本发明实施例2的双流中间包单流浇注时的主剖面图；
图4为本发明实施例2的内弯型长水口剖面图。
其中：1-中间包；2-弯管型长水口；3-中间包关闭的钢液出口；4-中间包开浇的钢液出口；5-内弯型长水口。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法。
该长水口下部为弯管型或内弯型，代替直筒型的长水口下部。
该长水口包括内部通道，内部通道包括直线段和弧形段，直线段和弧形段连通，直线段上端开口，与钢包相连，弧形段下端开口置于中间包内，弧形段下端开口朝向中间包未开浇一侧。
钢水从所述弧形段下端开口流出后的注流与中间包的冲击点位于中间包的底部。
下部为弯管型长水口的直线段为圆柱状，弧形段为与圆柱状直线段圆滑过渡的弯曲段，弯曲段的弯曲角度为50°～70°。
下部为内弯型长水口的内部通道整体为圆柱状，直线段上部开口位于圆柱状的顶面，弧形段下端开口位于圆柱状的侧壁上，弧形段的圆弧角度为70°～90°。
其中，下部为内弯型的长水口出口直径与下部为直筒型的长水口出口内径相等。
下部为弯管型的长水口下部弯管长水口内外径与下部为直筒型的长水口内外径相同。
在具体实施过程中，以60t板坯双流中间包为例：
(1)双流中间包在单流浇注条件下，使用弯管型或内弯型长水口代替传统直筒型长水口；
(2)使用弯管型或内弯型长水口时，保证长水口的下出水口朝向双流中间包未开浇一侧；
(3)使用弯管型和内弯型长水口时，保证长水口注流的冲击点在中间包底部。
(4)双流中间包在单流浇注条件下若需在同浇次中换另外一流浇注，即将图1中左侧中间包关闭的钢液出口3打开，而将右侧中间包开浇的钢液出口4关闭，只需将弯管型或内弯型长水口在钢包开浇前改变出口方向180°，使钢包开浇时长水口出口重新朝向关闭的钢液出口一侧即可。
实施例1
本发明提供了一种改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法，以60t板坯双流中间包为例：
(1)双流中间包在单流浇注条件下，使用长水口的内径为Φ85mm、弯管部分弯曲角度为60°的弯管型长水口代替传统的直筒型长水口；
(2)保证弯管型长水口2的下出水口朝向双流中间包1未开浇一侧；
(3)保证长水口注流的冲击点在中间包底部。
(4)双流中间包在单流浇注条件下若需换流浇注，只需将弯管型长水口在钢包开浇前改变出口方向180°，使钢包开浇时长水口出口朝向未开浇一侧即可。
通过物理模拟试验对双流中间包在单流浇注条件下钢液流动改善效果进行验证，将直筒型长水口与本发明长水口的效果进行对比。如图1和图2所示，将双流中间包单流浇注时的直筒型长水口更换为弯管型长水口2，长水口的内径为Φ85mm，弯管部分弯曲角度为60°，出口朝向双流中间包1未开浇一侧，除长水口形状不一样外，长水口其他结构参数和连铸工艺参数完全相同。通过刺激-响应试验测定中间包的钢液流动特性，通过墨汁实验观测流体的流动形式。结果显示，使用本发明的弯管型长水口，中间包的流场较直筒型长水口有很大改善，其中死区比例减少了40.1％，平均停留时间延长了20.0％。流体从弯管型长水口出口到达中间包底部的路径延长了，从而减弱了注入流对中间包底部的冲击力。
实施例2
本发明提供了一种改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法，以60t板坯双流中间包为例：
(1)双流中间包在单流浇注条件下，使用长水口的内径为Φ85mm、圆弧通道的角度为90°的内弯型长水口代替传统的直筒型长水口；
(2)保证内弯型长水口5的下出水口朝向双流中间包1未开浇一侧；
(3)保证长水口注流的冲击点在中间包底部。
(4)双流中间包在单流浇注条件下若需换流浇注，只需将内弯型长水口在钢包开浇前改变出口方向180°，使钢包开浇时长水口出口朝向未开浇一侧即可。
通过物理模拟试验对双流中间包在单流浇注条件下钢液流动改善效果进行验证，将直筒型长水口与本发明长水口的效果进行对比。如图3和图4所示，将双流中间包单流浇注时的直筒型长水口更换为内弯型长水口，长水口的内径为Φ85mm，圆弧通道的角度为90°，出口朝向双流中间包未开浇一侧，除长水口形状不一样外，长水口其他结构参数和连铸工艺参数完全相同。采用实施例1的技术及检测手段进行试验测定。结果表明，使用本发明的弯管型长水口，死区比例较直筒型长水口减少了47.9％，平均停留时间延长了24.8％。同样，内弯型长水口也能延长注流从出口到达中间包底部的距离，从而减弱注流对中间包底部的冲击力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口，其特征在于：长水口包括内部通道，内部通道包括直线段和弧形段，直线段和弧形段连通，直线段上端开口，与钢包相连，弧形段下端开口置于中间包内，弧形段下端开口朝向中间包未开浇一侧。
2.根据权利要求1所述的改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口，其特征在于：钢水从所述弧形段下端开口流出后的注流与中间包的冲击点位于中间包的底部。
3.根据权利要求1所述的改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口，其特征在于：所述直线段为圆柱状，弧形段为与圆柱状直线段圆滑过渡的弯曲段，弯曲段的弯曲角度为50°～70°。
4.根据权利要求1所述的改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口，其特征在于：所述内部通道整体为圆柱状，直线段上部开口位于圆柱状的顶面，弧形段下端开口位于圆柱状的侧壁上，弧形段的圆弧角度为70°～90°。
5.应用权利要求1所述的改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口的方法，其特征在于：
长水口的下端开口朝向中间包未开浇一侧，保证长水口注流的冲击点在中间包底部。
6.根据权利要求5所述的改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口的方法，其特征在于：双流中间包在单流浇注条件下若需在同浇次中换另外一流浇注时，将长水口下部开口在钢包开浇前改变出口方向180°，使钢包开浇时长水口的出口朝向未开浇一侧。
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