CN108247033A - 一种连铸中间包用旋流上水口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸中间包用旋流上水口，包括上水口和旋流凹槽；所述上水口的上部开有旋流凹槽，所述旋流凹槽沿圆周方向均匀分布，数量大于1个；所述旋流凹槽具有一定深度和宽度，并贯穿上水口上部表面的内外圆弧。该旋流上水口能够实现中间包水口内的钢液旋转流动，防止中间包水口堵塞，并有利于水口中钢液内夹杂物的碰撞长大，从而有利于夹杂物在结晶器内的上浮去除；可以减少因滑动水口的使用在浸入式水口内形成的偏流现象，降低结晶器内液面非对称性的波动。本发明所提供的连铸中间包用旋流上水口，结构简单，安装方便，成本低，对于板坯、方坯、圆坯等各种工艺条件可以普遍使用。

Description

一种连铸中间包用旋流上水口

技术领域

本发明属于金属冶炼及加工技术领域，具体涉及一种连铸中间包用旋流上水口。

背景技术

为了提高钢铁的生产效率，现代钢铁生产中通常采用连铸技术。在连铸过程中，中间包内钢液经上水口、滑动水口、浸入式水口进入结晶器内，利用塞棒和中间包上水口配合，可以控制中间包至结晶器钢液注入量和结晶器内钢液的流动行为，对于稳定操作及保证铸坯质量有着非常重要的作用。

一些钢种的连铸生产过程中容易发生水口堵塞现象，水口堵塞敏感区域主要位于上水口区域及浸入式水口出钢口内侧上部，与水口内壁附近钢液流动分离现象及钢液中Al₂O₃等夹杂物在水口内壁的粘附密切相关。水口一旦堵塞，水口内钢液出现偏流，堵塞物可能突然冲进结晶器钢液内，引起结晶器液面剧烈波动甚至造成钢液卷渣，最终影响连铸坯表面和内部质量及连铸的拉速。

为防止水口堵塞，提高铸坯质量，人们采取了大量的技术手段，这些技术手段在一定程度上改善了水口堵塞行为，但并未彻底解决这个问题。目前采取的主要技术手段包括：

1、提高钢液纯净度，降低钢液中Al₂O₃等夹杂物的含量。但是，堵塞水口夹杂物只占钢液中总夹杂物的很小一部分，降低流经水口钢液夹杂物的数量，有利于减轻水口堵塞，单纯地提高钢水洁净度还不能彻底解决水口堵塞问题。

2、改进水口材质。减弱钢水与水口内壁的润湿性，降低钢液夹杂物与水口内壁的反应性，减小氧化铝等夹杂物在水口壁上的粘附力，促使水口内壁生成的夹杂物为低熔点物质，这些措施均有利于减少水口堵塞。但是这种水口的生产成本过高，在实际生产中难以推广应用。

3、采用塞棒或上水口吹氩技术。可以防止Al₂O₃等夹杂在水口内壁沉积，分散破裂的气泡能够冲洗沉积在水口内壁上的夹杂物，捕捉粘附夹杂物，能有效地防止水口堵塞。但其应用效果与水口透气均匀稳定性密切相关，如水口透气砖局部堵塞，会导致其他部位产生更大吹氩流量，造成吹氩效果极不稳定甚至失效，带来更严重的水口堵塞问题。

4、一些授权专利所采取的技术。(1)授权公告号为“CN203356556U”的实用新型专利公开了一种中间包气动旋流水口，在上水口垂直通道内布置大量沿着一定角度且孔径一定的通道，并吹入惰性气体，在水口内产生旋流，减弱了水口堵塞现象。但是这种气动旋流水口由于气孔孔道特殊，使得制造加工工艺复杂，另外，钢液的旋流速度只能依靠调节气体的吹入量来控制，难以同时产生理想的旋流效果和理想尺寸的惰性气体泡。(2)授权公告号为“CN202479461U”的实用新型专利公开了一种连铸用浸入式旋流水口，通过在浸入式水口内设置旋流导槽，在浸入式水口内产生旋流运动，这有利于防止浸入式水口内部堵塞，但是其内腔加工成本偏高，在实际生产中没有得到应用，同时，该类水口不能解决中间包上水口的堵塞问题。(3)日本专利“JP2000237852”公开了一种浸入式水口，在水口内部安放独立的螺旋叶片。这种机械式旋流水口有减轻钢水偏流、降低结晶器内液面波动、改善温度分布和铸坯质量等优点。但是由于其叶片制造成本较高、无法随工艺调节、易发生堵塞、生产操作困难和由于钢水的冲击作用对叶片造成侵蚀等原因，其应用受到限制。(4)授权公告号为“CN100357049C”的发明专利公开了一种电磁旋流水口；授权公告号为“CN103203450A”的发明专利公开了一种连铸用电磁旋流水口。这两个专利中，均在中间包浸入式水口部分设置交变磁场，利用在浸入式水口外部所产生的旋转电磁场作用在水口内钢液的洛伦兹力，使钢液向下产生螺旋流动，获得均匀的水口出流，从而改善铸坯凝固质量。但由于中间包水口位置空间有限，安装电磁旋流装置比较困难，同时电磁旋流装置安装、使用和维护成本较高，因此其在工业生产中尚未得到广泛应用。

上述各种技术和不同类型水口由于各种各样的因素，还不能很好地解决中间包水口堵塞问题，某些技术还由于加工制造、使用和维护成本等问题，并不能得到广泛应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种连铸中间包用旋流上水口，通过该旋流上水口，使水口内钢液旋转流动，消除了上水口内由于缩口效应产生的钢液流动分离现象，从而防止夹杂物在水口内壁粘附，达到防止水口堵塞的目的。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种连铸中间包用旋流上水口，包括上水口和旋流凹槽；所述上水口的上部开有旋流凹槽，所述旋流凹槽沿圆周方向均匀分布，数量大于1个；所述旋流凹槽具有一定深度和宽度，并贯穿上水口上部表面的内外圆弧。

进一步地，所述旋流凹槽的中心线与凹槽外弧的径向之间构成一定的角度。

进一步地，所述旋流凹槽内弧侧的深度不小于外弧侧的深度。

进一步地，所述旋流上水口上部位于旋流凹槽内弧侧的位置留有适当距离的未开槽部分，用于保证旋流上水口的抗冲蚀性。

进一步地，所述旋流上水口上部未开槽部分的内弧曲面与下部内弧面是一个整体的曲面。

作为一种优选，所述旋流凹槽的底部高于上水口内弧面与塞棒的接触位置，用于保证塞棒能够完全封闭上水口。

进一步地，所述旋流凹槽的深度、宽度、角度以及数量根据实际需求进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)能够实现中间包水口内的钢液旋转流动，防止中间包水口堵塞，并有利于水口中钢液内夹杂物的碰撞长大，从而有利于夹杂物在结晶器内的上浮去除。

(2)可以减少因滑动水口的使用在浸入式水口内形成的偏流现象，降低结晶器内液面非对称性的波动。

(3)本发明的连铸中间包用旋流上水口，结构简单，安装方便，成本低，对于板坯、方坯、圆坯等各种工艺条件可以普遍使用。

附图说明

图1是本发明所提供的一种连铸中间包用旋流上水口的三维结构示意图。

图2是本发明实施例所提供的一种用于板坯连铸中间包的旋流上水口的结构示意图。

图3是本发明实施例所提供的一种用于方坯连铸中间包的旋流上水口的结构示意图。

附图标记说明：1、上水口；2、旋流凹槽；3、塞棒；4、水口座砖。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种连铸中间包用旋流上水口，包括上水口1和旋流凹槽2；所述上水口1的上部开有旋流凹槽2，所述旋流凹槽2沿圆周方向均匀分布，数量大于1个；所述旋流凹槽2具有一定深度和宽度，并贯穿上水口1上部表面的内外圆弧。

具体地，所述旋流凹槽2的中心线与凹槽外弧的径向之间构成一定的角度。

所述旋流凹槽2内弧侧的深度不小于外弧侧的深度。

所述旋流上水口上部位于旋流凹槽2内弧侧的位置留有适当距离的未开槽部分，用于保证旋流上水口的抗冲蚀性。

所述旋流上水口上部未开槽部分的内弧曲面与下部内弧面是一个整体的曲面。

作为一种优选，所述旋流凹槽2的底部高于上水口1内弧面与塞棒3的接触位置，用于保证塞棒3能够完全封闭上水口1。

所述旋流凹槽2的深度、宽度、角度以及数量根据实际需求进行调整。

实施例1

在板坯连铸机上使用本发明所提供的中间包旋流上水口，上水口1高出水口座砖4大约20mm，水口座砖4上表面与中间包底部平齐，设置的旋流凹槽2可以减少中间包内残钢量。整个结构如图2所示。图2中，上水口1顶部内直径为110mm，上水口1底部内直径为50mm。上水口1上部设置6个中心对称旋流凹槽2，槽宽30mm，槽深10mm，旋流凹槽2外弧曲线中心和中间包水口中心的连线与旋流凹槽2中心对称线之间的夹角α为14°。在拉坯速度为1.35m/min、铸坯断面为1235mm×175mm工艺条件下，水口内钢液向下平均流速约为2.483m/s，距上水口1弧面下端50mm处，水口近壁面横向旋转流速为0.14m/s，实现了良好的旋流效果。

实施例2

在方坯连铸机上使用本发明提供的中间包旋流上水口，上水口1高出水口座砖4大约20mm，水口座砖4上表面与中间包底部平齐，设置的旋流凹槽2可以减少中间包内残钢量。整个结构如图3所示。图3中，上水口1顶部内直径为90mm，上水口1底部内直径为30mm。上水口1上部设置4个中心对称旋流凹槽，槽宽30mm，槽深10mm，旋流凹槽2外弧曲线中心和中间包水口中心的连线与旋流凹槽2中心对称线之间的夹角α为14°。在拉坯速度为1.6m/min，铸坯断面为180mm×180mm工艺条件下，水口内钢液向下平均流速约为1.223m/s，距上水口1弧面下端50mm处，水口近壁面横向旋转流速为0.096m/s，实现了良好的旋流效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种连铸中间包用旋流上水口，包括上水口和旋流凹槽，其特征在于：所述上水口的上部开有旋流凹槽，所述旋流凹槽沿圆周方向均匀分布，数量大于1个；所述旋流凹槽具有一定深度和宽度，并贯穿上水口上部表面的内外圆弧。

2.根据权利要求1所述的一种连铸中间包用旋流上水口，其特征在于：所述旋流凹槽的中心线与凹槽外弧的径向之间构成一定的角度。

3.根据权利要求2所述的一种连铸中间包用旋流上水口，其特征在于：所述旋流凹槽内弧侧的深度不小于外弧侧的深度。

4.根据权利要求3所述的一种连铸中间包用旋流上水口，其特征在于：所述旋流上水口上部位于旋流凹槽内弧侧的位置留有适当距离的未开槽部分，用于保证旋流上水口的抗冲蚀性。

5.根据权利要求4所述的一种连铸中间包用旋流上水口，其特征在于：所述旋流上水口上部未开槽部分的内弧曲面与下部内弧面是一个整体的曲面。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种连铸中间包用旋流上水口，其特征在于：所述旋流凹槽的底部高于上水口内弧面与塞棒的接触位置，用于保证塞棒能够完全封闭上水口。

7.根据权利要求6所述的一种连铸中间包用旋流上水口，其特征在于：所述旋流凹槽的深度、宽度、角度以及数量根据实际需求进行调整。