CN109396365A - 一种新的旋流下铸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的旋流下铸装置,包括中注管、横浇道、上浇道、铸模、耐火中心砖、耐火流钢尾砖、中注管砖内设有圆柱形耐火螺旋定子及作为气室的狭缝,在中注管砖内设有狭缝作为气室，用供气管向狭缝内供气，在狭缝靠近钢液的一侧的中注管砖壁开若干个供气孔，对中注管砖供气可以通过供气管，由于钢液的旋流作用，使得气体进入中注管的钢液后呈螺旋型运动上浮并向中心聚集且搅拌钢液。在此过程中气泡会捕捉夹杂物并吸收有害气体，同时运动上浮，达到去除夹杂物和有害气体的目的，这样更进一步的提高了钢液的纯净度，从而生产出更为高质量的钢锭。

Description

一种新的旋流下铸装置

技术领域

本发明涉及钢铁铸造技术领域,特别是涉及一种新的旋流下铸装置。

背景技术

下铸法是一种广泛应于钢锭铸造的工艺方法,在采用下铸法时,要求钢液依次从钢包进入中注管流入横浇道及上浇道最后进入铸模内,并在铸模内凝固成钢锭。

但是,下铸法在实际应用过程中仍然存在以下问题：

(1)当钢包中的钢液进入中注管后,钢液的轴向流速很大,而中注管砖底部的耐火中心砖会遭到钢液的强劲冲刷和侵蚀,将导致钢液中的外生非金属夹杂物增多,从而对钢液的洁净度有着严重影响；在下铸过程中对产生的内生和外生夹杂物目前没有任何的处理方法；

(2)由于钢液在中注管内具有很大的流速,在钢液的浇铸过程中会从中注管上的喇叭口处卷入空气，从而形成许多气泡,这些气泡会随着钢液快速下行,多数气泡会因浮力而逐渐停止下行并转而开始上浮,而一些小气泡的上浮速度由于低于钢液下行流速,会被钢液裹挟进入横浇道内而无法在中注管内完成上浮,并进一步随着钢液进入铸模内,从而导致钢坯出现气孔缺陷的风险增高。另外,卷入钢液的空气气泡还会导致钢液二次氧化,也会降低钢坯产品的性能；目前在浇铸过程中也没有任何减少这些小气泡的方法；

(3)钢液中有一些有害气体，如H₂、N₂等。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本发明提供一种新的旋流下铸装置，通过往中注管的钢液中吹入气体的方式去除钢液中的夹杂物；由于钢液的旋流作用，使得气体进入中注管的钢液后围绕中注管轴心呈螺旋型圆周运动上浮并向中心聚集，在此过程中以捕捉夹杂物、细小气泡以及溶入气体等方式，达到去除夹杂物和有害气体的目的。这样便提高了钢锭的质量。

本发明采用的技术手段如下：

一种新的旋流下铸装置，包括：中注管、横浇道、上浇道、铸模和供气管；中注管外壁为金属中注管，内壁为中注管砖。

中注管顶部为钢液浇铸喇叭口,在中注管砖底部设置有耐火中心砖，将中注管的钢液分配给若干横浇道，横浇道水平设置,横浇道进液端通过耐火中心砖与中注管相连通,在横浇道出液端设置有耐火流钢尾砖；

上浇道竖直设置,上浇道底端通过耐火流钢尾砖与横浇道相连通,上浇道顶部与铸模底部的钢液入口相连通；

在中注管砖内设置有圆柱形耐火螺旋定子,在定子下方的中注管砖内设有狭缝气室；狭缝气室与供气管连通，即供气管能够向狭缝中吹入气体，在狭缝气室靠近钢液的一侧开若干个供气孔，将气体吹入中注管钢液中。

进一步的，

在狭缝气室使靠近钢液一侧的中注管砖壁为透气砖和/或开设供气孔。

进一步的，

圆柱形耐火螺旋定子的扭转角度为60°～300°。

进一步的，

中注管外壁为金属中注管，内壁为中注管砖；

金属中注管与中注管砖之间设置有间隙，且间隙内填充沙子。

供气管从中注管砖外壁引出，供气管从中注管砖与金属中注管之间的沙子中向上延伸，在中注管喇叭口处引出。

采用上述技术方案的本发明，供气方式有三种；一是供气管穿过金属中注管的孔经过沙子以及狭缝外侧的中注管砖壁上的孔将气体供入中注管砖的狭缝气室；二是从中注管砖外壁引出供气管从中注管砖与金属中注管之间的沙子中向上延伸，在中注管喇叭口处引出；三是用供气管穿过金属中注管上下两部分(中注管长度超过3200mm才分为两部分)连接处到达中注管砖，直接将气体吹入钢液。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比,在不降低中注管入口钢液流速的情况下，使钢液在中注管产生旋流的同时，在中注管砖的侧壁内设有狭缝作为气室，用供气管向狭缝内供气，在狭缝靠近钢液的一侧的中注管砖壁开若干个孔，或是使狭缝靠近钢液一侧的中注管砖壁为透气砖，将气体吹入中注管钢液中。可以更加有效地增加气泡在钢液中的行程、气泡与夹杂物之间的碰撞，使气泡和夹杂物向中间聚集，有利于上浮去除。达到去除夹杂物和有害气体的目的，这样更进一步的提高了钢液的纯净度，从而生产出更为高质量的钢锭。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2-1为本发明采用狭缝气室时中供气部位的放大图。

图2-2为本发明采用透气砖时中供气部位的放大图。

图3-1为本发明采用喇叭口处引出供气管时供气部位的放大图。

图3-2为图3-1中狭缝气室替换为透气砖时中供气部位的放大图。

图4为本发明金属中注管、沙子、中注管砖、供气管以及气室的俯视图。

图5为本发明中注管采用拼接结构时结构示意图。

图5-1为图5中的中注管上部结构的结构示意图。

图5-2为图5中的中注管下部结构的结构示意图。

图6-1为本发明圆柱形耐火螺旋定子旋转60°时结构示意图。

图6-2为本发明圆柱形耐火螺旋定子旋转120°时结构示意图。

图6-3为本发明圆柱形耐火螺旋定子旋转180°时结构示意图。

图6-4为本发明圆柱形耐火螺旋定子旋转300°时结构示意图。

图中：1为喇叭口,2为中注管砖,3为沙子,4为金属中注管,5为横浇道,6为耐火中心砖，7为铸模，8为耐火中心砖，9为流钢尾砖，10为圆柱形耐火螺旋定子，11为狭缝；12为供气管，13为透气砖，14为供气孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1、图2-1和图2-2所示，本发明提供了一种新的旋流下铸装置,包括中注管砖2、横浇道5、上浇道6及铸模7；所述中注管砖2顶部为喇叭口1,在中注管砖2底部设置有耐火中心砖8；所述横浇道5水平设置,横浇道5进液端通过耐火中心砖8与中注管砖2相连通,在横浇道5出液端设置有耐火流钢尾砖9；所述上浇道6竖直设置,上浇道6底端通过耐火流钢尾砖9与横浇道5相连通,上浇道6顶部与铸模7底部的钢液入口相连通；其特点是在所述中注管砖2内设置有圆柱形耐火螺旋定子10,在中注管的圆柱形耐火螺旋定子10下方的中注管砖内设置狭缝11，通过供气管向钢液中吹入气体，图2-1和图2-2表示供气管的一种插入方式的示意图；图3-1和图3-2为供气管的另一种插入方式图，通过供气直接将气体吹入狭缝中；图5表示了用供气管直接吹气的方式；

如图5-1和5-2所示，当中注管长度需求大于3200mm采用这两个部件进行组合装配；

所述圆柱形耐火螺旋定子10的扭转角度为60°～300°；

所述圆柱形耐火螺旋定子10安装在中注管砖2内部；

采用本发明的旋流式吹气方法进行钢铁铸造时,钢包中的钢液通过中注管顶部的喇叭口1流入中注管砖2内,首先冲击在圆柱形耐火螺旋定子10上,钢液将沿着圆柱形耐火螺旋定子10的螺旋通道继续向下流动,使从圆柱形耐火螺旋定子10中流出的钢液将呈现旋流状态,可以有效均匀钢液的轴向流速分布,同时减小钢液在中注管砖2内的最大轴向流速,进而减小钢液中因卷入空气而产生的气泡数量。另外,在钢液旋流状态下,一些难以顺利上浮的小气泡和非金属夹杂物会因相互碰撞而合并为大气泡及大夹杂物,同时小夹杂物也会与大气泡碰撞并被其裹挟而上浮,最终提高了气泡及夹杂物的上浮几率,因此也减小了被钢液裹挟到横浇道内的气泡及夹杂物数量,进而减小了进入铸模内的气泡及夹杂数量，再通过往钢液中吹入氩气的方式，可以更加有效地增加气泡在钢液中的行程、气泡与夹杂物之间的碰撞，使气泡和夹杂物向中间聚集，有利于上浮去除。吹入的气泡还可以去除有害气体，这样更进一步的提高了钢液的纯净度，从而生产出更为高质量的钢锭。

应用实例一：在中注管砖2中加入耐火螺旋定子10并用供气管向狭缝11进行供气，在狭缝10靠近钢液的一侧的中注管砖壁开若干供气孔14，将气体吹入钢液中。

应用实例二：在中注管砖2中加入耐火螺旋定子10并用供气管向狭缝11进行供气，在狭缝11靠近钢液的一侧的中注管砖直接用透气砖13作为材料进行供气。

应用实例三：在中注管砖2中加入耐火螺旋定子10用供气管穿过金属中注管4上下两部分连接处到达中注管砖，直接将气体吹入钢液。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种新的旋流下铸装置，其特征在于，包括：中注管、横浇道、上浇道、铸模和供气管；

所述中注管顶部为钢液浇铸喇叭口,在中注管砖底部设置有耐火中心砖，将中注管的钢液分配给若干横浇道，所述横浇道水平设置,横浇道进液端通过耐火中心砖与中注管相连通,在横浇道出液端设置有耐火流钢尾砖；

所述上浇道竖直设置,上浇道底端通过耐火流钢尾砖与横浇道相连通,上浇道顶部与铸模底部的钢液入口相连通；

在所述中注管砖内设置有圆柱形耐火螺旋定子,在定子下方的中注管砖内设有狭缝气室；所述狭缝气室与供气管连通，即供气管能够向狭缝中吹入气体，在狭缝气室靠近钢液的一侧开若干个供气孔，将气体吹入中注管钢液中。

2.根据权利要求1所述的一种新的旋流下铸装置，其特征在于：

在狭缝气室使靠近钢液一侧的中注管砖壁为透气砖和/或开设供气孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种新的旋流下铸装置,其特征在于：所述圆柱形耐火螺旋定子的扭转角度为60°～300°。

4.根据权利要求1或2所述的一种新的旋流下铸装置,其特征在于：

所述供气管从中注管砖外壁引出供气管从中注管砖与金属中注管之间的沙子中向上延伸，在中注管喇叭口处引出。

5.根据权利要求1或2所述的一种新的旋流下铸装置，其特征在于：

当金属中注管长度超过3200mm时，采用上下两部分分体装配结构。

6.根据权利要求5所述的一种新的旋流下铸装置,其特征在于：

其中，当金属中注管长度超过3200mm时，供气管穿过金属中注管上下两部分连接处到达中注管砖，直接将气体吹入钢液。