CN110369698A - 连铸中间包吹气式控流湍流抑制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，针对单流、双流以及多流中间包，采用在抑湍器高压区侧壁埋入吹气系统的结构，在抑湍器高压区侧壁耐火层中埋入吹气系统，吹气系统由进气口、输气管、吹气管以及吹气口组成，保护气体由输气管的吹气口吹出，吹出气体在高压区形成气垫，缓解注流钢液冲击。通过改变吹气管道旋向，高压区中产生强力的气体旋流，带动钢液旋转，显著降低钢液的湍动能，增加非金属夹杂物碰撞几率，促进非金属夹杂物的上浮去除。倾斜流槽以及在流槽下侧壁内安装斜吹气系统，来引导钢液流向，远离注流区流股，增加钢液的停留时间，减少短路流，改善中间包内钢液流场。本发明装置结构简单，安装方便，安全可靠。

Description

连铸中间包吹气式控流湍流抑制器

技术领域

本发明涉及一种连铸中间包装置，特别是涉及一种连铸中间包内控流装置，应用于钢铁冶金连铸过程专用设备技术领域。

背景技术

随着连铸技术的发展，人们对于连铸坯件的质量要求也在不断提高，连铸坯件中非金属夹杂物的存在对连铸钢坯以及其后续使用过程中带来的影响越发被重视。因此减少连铸钢坯夹杂物，改善连铸坯件质量成为了一项重要任务。

中间包作为连铸过程中控制钢液清洁度的关键环节，为更好发挥其去夹杂的冶金功能，对包内流场情况进行研究与改善是十分重要的。通过对中间包中钢液流场分析可知，大包注流对包内钢液具有强烈的冲击的作用，形成注流冲击区，在该区域由于注流的冲击作用，钢液上表面保护渣会被卷入钢液中形成夹杂，同时过大的冲击更容易卷入空气产生二次氧化，冲击底部造成包底耐火材料侵蚀，对出口处形成回流漩涡产生影响，因此有必要采用控流装置消除涡旋，改善流场。

抑湍器作为中间包内控流装置的一种，可以降低包内注流区钢液的湍动能，改善包内流场，增加包内钢液的停留时间，促进夹杂物上浮，且能够防止钢液初浇是由于喷溅而导致的二次氧化。

传统抑湍器对注流区钢液仅起到缓冲作用。专利申请号为CN200620089416.6的技术公开了一种内腔为凹槽底部为波浪面设计的抑湍器结构，这种抑湍器可以有效减弱钢液的湍动翻滚，但是在减弱注流区附近钢液的湍动效果不明显。专利申请号为CN104057044的技术公开了一种在抑湍器中空底部中心设置旋向一直的立方体挡片，使注流钢液形成一个旋转的速度场，降低湍动能；专利申请号为CN206578286U的技术公开了一种在抑湍器底部中心注流高压区设置4个环形排列的月牙形立体挡块，形成有力的旋流，大幅消耗湍动能，减小液面波动。上述二种抑湍器通过内置挡块虽然能够产生旋流，但是由于设置于注流冲击区，挡块易被冲刷与侵蚀，钢液存在被二次污染的风险。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，对连铸生产过程中的不同中间包包形，提出了多种种侧吹气式中间包湍流抑制器，通过优化装置结构以及增加吹气装置，对包内钢液起到导向、降低其注流区湍动能，改善钢液流动情况及去除夹杂效果的一系列作用。在实际生产过程中，钢液经历不同冶金过程后其特定成分浓度会损失，通过改变吹气装置中吹入气体的种类，可以起到补充钢液成分，改善品质的作用。本发明连铸中间包吹气式控流湍流抑制器设置于连铸中间包中用于控制钢液的流动，最终达到满足纯净钢生产需求的目的。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：

一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，整体由耐火材料制成，正对长水口中心放置。抑湍器本体内是一个中空腔室。根据实际生产可知长水口注流钢液产生的压力大部分汇集于正下方，此处为高压区，耐火层中埋入数根输气管道，输气管距离腔室底部高度是腔室总高度的三分之一处，吹入气体在高压区形成气幕缓冲垫，减轻钢液的冲击，降低湍动能。通过改变吹气方向，高压区内会产生强力的气体旋流，带动钢液旋转，使得夹杂物向旋流中心集聚，进一步大幅降低湍动能，降低中间包液面波动。抑湍器侧壁斜开有钢液流槽，流槽所在侧壁耐火层中埋有数根输气管道，其吹气口倾角与流槽倾角相同，流槽上倾可以对出抑湍器钢液起到导向作用，而施加吹气装置可以进一步强化流槽对钢液的导流作用，防止钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处，可以有效降低短路流，增加钢液在中间包内的停留时间，促进夹杂物的上浮。由于抑湍器中采用吹气方式，相较于安装立体挡块的措施可以避免钢液的冲刷侵蚀，避免二次污染。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，抑制器整体由耐火材料制成，并正对水口中心放置在水口下方的中间包内底表面上，抑湍器本体具有中空腔室，使通过水口向中间包中注流钢液产生的压力汇集于抑湍器敞口的正下方，形成钢液湍流高压区，在抑湍器的耐火材料本体中埋入数根输气管道，设置输气管距离抑湍器腔室底部高度不高于抑湍器腔室总高度的三分之一处，通过输气管向抑湍器腔室内吹入气体，在钢液湍流高压区形成气幕形式的缓冲垫，减轻钢液注流冲击，降低钢液湍动能。

作为本发明优选的技术方案，设置输气管吹气方向，形成钢液旋流驱动装置，通过输气管向抑湍器腔室内吹入气体，使钢液湍流高压区内的钢液产生气体旋流，带动进入抑湍器腔室中的钢液进行旋转，使得夹杂物向旋流中心集聚上浮，并进一步降低钢液湍动能，调控降低中间包钢液的液面波动。

作为本发明优选的技术方案，在抑湍器耐火材料侧壁斜开有钢液流槽，当以抑制器的底表面作为参考基础平面，钢液流槽的槽底壁面相对于抑制器的底表面形成坡面，形成抑湍器钢液导向流槽装置，在钢液流槽的槽底壁面的耐火材料层中也埋有数根输气管道，当以抑制器的底表面作为参考基础平面，其吹气口倾角与槽底壁面倾角相同，形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

作为本发明优选的技术方案，中间包为单流中间包、双流中间包以及多流中间包中的任意一种。

作为第一种本发明进一步优选的技术方案，当中间包为单流中间包时，抑制器形成顶部敞口的空心倒置四棱台结构，抑湍器腔室形成向上扩张形式，抑湍器的三个面侧壁与中间包底面垂直，一面侧壁向抑湍器腔室外部方向倾斜，四侧壁各布置有吹气口，气体由抑湍器经输气管吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器的腔室中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫；设置于抑湍器的三个面侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于抑湍器倾斜侧壁内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

作为第二种本发明进一步优选的技术方案，当中间包为双流中间包时，抑制器形成顶部敞口的圆柱盆式结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁对称开有具有圆角的方形钢液流槽，形成导流装置，方形钢液流槽底面向抑湍器腔室外部方向倾斜形成坡面，抑湍器上方敞口处带有收口结构的凸棱，形成阻流结构，输气管埋于抑湍器腔室侧壁耐火材料层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫，设置于抑湍器的侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于方形钢液流槽底面内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

作为第三种本发明进一步优选的技术方案，当中间包为多流中间包时，抑制器形成顶部敞口的圆柱盆式结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁开有至少两个具有圆角的方形钢液流槽，两个方形钢液流槽的过流中心线形成具有锐角关系夹角的分流导流装置，方形钢液流槽底面向抑湍器腔室外部方向倾斜形成坡面，抑湍器上方敞口处带有收口结构的凸棱，形成阻流结构，输气管埋于抑湍器腔室侧壁耐火材料层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫，设置于抑湍器的侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于方形钢液流槽底面内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

作为本发明优选的技术方案，抑湍器耐火材料侧壁上的钢液流槽的槽底壁面、抑湍器的一侧倾斜侧壁面和方形钢液流槽底面中的任意一种坡面与抑湍器底面的夹角不小于30°。作为本发明进一步优选的技术方案，抑湍器耐火材料侧壁上的钢液流槽的槽底壁面、抑湍器的一侧倾斜侧壁面和方形钢液流槽底面中的任意一种坡面与抑湍器底面的夹角不小于45°。

作为本发明优选的技术方案，设置于抑湍器的侧壁内的输气管的末端吹气口管段，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，使输气管轴线与以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的切线成不大于20°角的角度位置关系，其中切线是指过输气管轴线与圆周的交点的切线。

作为本发明优选的技术方案，不发明连铸中间包吹气式控流湍流抑制器能根据中间包中钢液的不同钢种的需要，通过改变吹入气体成分，补充经历不同冶金过程后钢液中的成分损失，从而对钢液成分进行调整，提高钢液和浇铸后凝固铸坯产品的质量。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明装置以流体动力学理论基础支撑，引导钢液流向，远离注流区流股，增加钢液的停留时间，减少短路流，促进夹杂物的上浮；底吹气系统有效降低注流区钢液冲击，降低湍动能；

2.本发明装置在实际生产过程中，钢液经历不同冶金过程后其特定成分浓度会损失，通过改变吹气装置中吹入气体的种类，还可以起到补充钢液成分，改善品质的作用；

3.本发明装置结构简单，且由于采用气体控流方式，避免了二次污染的发生，不需要对中间包进行复杂改造，并且本发明装置控制和操作便捷，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例一单流中间包带旋向侧壁吹气抑湍器装置示意图。

图2是本发明实施例一装有带旋向侧壁吹气抑湍器的单流中间包装置示意图。

图3是本发明实施例二双流中间包带旋向双环吹气抑湍器装置示意图。

图4是本发明实施例二装有带旋向侧壁吹气抑湍器的双流中间包装置示意图。

图5是本发明实施例三装有多流中间包带旋向侧壁吹气抑湍器装置示意图。

图6是本发明实施例三装有带旋向侧壁吹气抑湍器的多流中间包装置示意图。

图7是本发明实施例一～实施例三中间包带旋向侧壁吹气抑湍器装置外形对比图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1、图2和图7，一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，设置于单流中间包中，作为单流中间包吹气式抑湍器，抑制器形成顶部敞口的空心倒置四棱台结构，抑湍器腔室形成向上扩张形式，抑湍器的三个面侧壁与中间包底面垂直，一面侧壁向抑湍器腔室外部方向倾斜，四侧壁各布置有吹气口，气体由抑湍器经输气管吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器的腔室中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫；设置于抑湍器的三个面侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于抑湍器倾斜侧壁内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。在本实施例中，参见图1、图2和图7，抑湍器腔室壁面处设有一系列吹气口，抑湍器底部与倾斜面侧壁处中设有进气口与外界相连，埋于底部耐火层中。在开始中间包生产作业前，向抑湍器中通入气体，气体由进气口通过输气管1～9、13～15输入，从侧壁耐火层中的吹气口吹出，上述结构皆埋于防火耐层中，检测出气口出口处气体成分，当成分都是保护气体且保持一定时长可认为抑湍器中空气都被排出，且充满保护气体，此时可进行生产。

在本实施例中，参见图1、图2和图7，抑湍器的一侧倾斜侧壁面与抑湍器底面的夹角为30°。设置于抑湍器的侧壁内的输气管的末端吹气口管段，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的逆时针方向进行依次倾斜排布，使输气管轴线与以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的切线成20°的角度位置关系，其中切线是指过输气管轴线与圆周的交点的切线。在本实施例中，参见图1、图2和图7，开浇后钢液冲击底部抑湍器中腔室基底部，形成高压区，此处通入的气体相互交汇，形成气垫，钢液的注流冲击被气垫缓解，根据图1中的吹气方式下，钢液被气体流束冲击形成多股流股，与进入抑湍器的冲击流股混合，进一步达到缓解湍流的作用。当布气方式采用斜吹法时，经中间包长水口吹入的钢液会产生一个旋转的速度场，各出气口气体旋向一致，与圆周切线呈20°，由于科里奥利力的存在采用逆时针吹气进一步加强旋转效果，产生的速度场进一步稳定钢液，降低湍动能，且夹杂物在离心力的作用下向中心聚集，增加了碰撞几率，有利于夹杂物的上浮。在本实施例中，中间包呈现顶部敞口的四棱台结构，抑湍器三面侧壁与中间包底面垂直，一面侧壁外张倾斜以起到导流作用，倾斜面与底面所成角为30°。上方敞口处带有收口结构，在倾斜侧壁处埋入吹气装置，气体由辅助输气管11～12通过输气分别进入侧壁耐火层管中，辅助吹气管的末端吹气口管段的倾斜角度与侧壁倾斜角度相同为30°，使辅助吹气管的末端吹气口组合形成仰式吹气装置，此设计下向下注流钢液被导流至向上运动，可以进一步强化倾斜侧壁对于钢液的导流作用，防止其径直流向中间包出口，可有效减少短路流的生成，增加中间包液面稳定性。

本实施例抑湍器呈现顶部敞口的四棱台结构，抑湍器三面侧壁与中间包底面垂直，一面侧壁外张倾斜以起到导流作用，倾斜面与底面所成角为30°，上方敞口处带有收口结构。抑湍器内部为中空腔室结构。吹气系统埋于腔室壁面耐火层中，其距底部高度约为腔室整体高度的三分之一，四侧壁各布置三吹气口，如图1所示，气体由抑湍器经输气管1～9、13～15吹入，并由吹气管分别吹至各个出口处。在本技术方案中，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成一层气垫，对钢液可以起到缓冲作用，出气管向相同方向偏移，在腔室中中会产生强力的气体旋流，带动钢液旋转，考虑到科里奥利力的作用，出气管如图1中偏转以产生逆时针旋流。抑湍器倾斜侧壁处同样埋入吹气装置，气体由辅助输气管10～12通过输气分别进入侧壁耐火层管中，并从吹气管吹出，吹气管向上倾斜，与底部呈锐角，可以进一步强化倾斜侧壁对于钢液的导流作用，防止其径直流向中间包出口，可有效减少短路流的生成。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图3、图4和图7，一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，设置于双流中间包中，作为双流中间包吹气式抑湍器，抑制器形成顶部敞口的圆柱盆式结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁对称开有具有圆角的方形钢液流槽，形成导流装置，方形钢液流槽底面向抑湍器腔室外部方向倾斜形成坡面，抑湍器上方敞口处带有收口结构的凸棱，形成阻流结构，输气管埋于抑湍器腔室侧壁耐火材料层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫，设置于抑湍器的侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于方形钢液流槽底面内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。在本实施例中，参见图3、图4和图7，抑湍器腔室壁面处设有一系列吹气口，抑湍器底部与倾斜面侧壁处中设有进气口与外界相连，埋于底部耐火层中。在开始中间包生产作业前，向抑湍器中通入气体，气体由进气口通过输气管1’～8’输入，从侧壁耐火层中的吹气口吹出，上述结构皆埋于防火耐层中，检测出气口出口处气体成分，当成分都是保护气体且保持一定时长可认为抑湍器中空气都被排出，且充满保护气体，此时可进行生产。

在本实施例中，参见图3，抑湍器的方形钢液流槽底面与抑湍器底面的夹角为45°。设置于抑湍器的侧壁内的输气管的末端吹气口管段，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的逆时针方向进行依次倾斜排布，使输气管轴线与以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的切线成20°的角度位置关系，其中切线是指过输气管轴线与圆周的交点的切线。在本实施例中，参见图3，双流中间包吹气式抑湍器的腔室壁面处设有一系列吹气口，抑湍器底部中设有数个进气口与外界相连，埋于底部耐火层中。在开始中间包生产作业前，向抑湍器中通入气体，气体由进气口通过输气道输入，从侧壁耐火层中的吹气口吹出，上述结构皆埋于防火耐层中，检测出气口出口处气体成分，当成分都是保护气体且保持一定时长可认为抑湍器中空气都被排出，且充满保护气体，此时可进行生产。在本实施例中，开浇后钢液冲击底部抑湍器中腔室的圆形基底部，形成高压区，通入的气体会形成气垫缓解钢液的注流冲击以及湍动能。当布气方式采用图3中斜吹法时，腔室中钢液会形成一个旋转的速度场，图3中各出气口气体旋向一致，与圆周切线呈20°，由于科里奥利力的存在采用逆时针吹气进一步加强旋转效果，产生的速度场进一步稳定钢液，降低湍动能，且夹杂物在离心力的作用下向中心聚集，增加了碰撞几率，有利于夹杂物的上浮。

在本实施例中，中间包呈现顶部敞口的圆柱盆装结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁对称开有圆角方形钢液流槽，对钢液起到导流作用，流槽与中间包底面呈一定角度，所成角为45°，上方敞口处带有收口结构，在流槽侧壁处埋入吹气装置，气体由抑湍器经过辅助输气管9’～14’分别进入埋与腔室侧壁耐火层的吹气管，气体由吹气管道经吹气口吹出，吹气管倾斜角度与侧壁倾斜角度相同为45°，此设计可以进一步强化倾斜侧壁对于钢液的导流作用，防止其径直流向中间包出口，同时增加钢液液面的稳定性。

在本实施例中，参见图3，抑湍器呈现顶部敞口的圆柱盆装结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁对称开有圆角方形钢液流槽，对钢液起到导流作用，流槽与中间包地面呈一定角度，所成角为45°，上方敞口处带有收口结构。抑湍器内部为中空腔室结构。吹气系统埋于腔室侧壁耐火层中，环状侧壁均匀布有八个吹气口，吹气系统埋于腔室侧壁耐火层中，其距底部高度约为腔室整体高度的三分之一，如图3所示，气体由抑湍器经输气管1’～8’分别吹入，并由吹气管分别吹至各个出口处。在本技术方案中，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成一层气垫，对钢液可以起到缓冲作用，出气管向相同方向偏移一定角度，在腔室中会产生强力的气体旋流，带动钢液旋转，考虑到科里奥利力的作用，出气管如图3中偏转以产生逆时针旋流。如图3所示，在抑湍器流槽侧壁处同样埋入吹气装置，气体由抑湍器经过辅助输气管9’～14’进入腔室侧壁耐火层管中，并从吹气管吹出，吹气管向上倾斜，与底部呈锐角，可以进一步强化倾斜侧壁对于钢液的导流作用，防止其径直流向中间包出口，可有效减少短路流的生成。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图5、图6换热图7，当中间包为多流中间包时，抑制器形成顶部敞口的圆柱盆式结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁开有至少两个具有圆角的方形钢液流槽，两个方形钢液流槽的过流中心线形成具有锐角关系夹角的分流导流装置，方形钢液流槽底面向抑湍器腔室外部方向倾斜形成坡面，抑湍器上方敞口处带有收口结构的凸棱，形成阻流结构，输气管埋于抑湍器腔室侧壁耐火材料层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫，设置于抑湍器的侧壁内的输气管1”～8”，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于方形钢液流槽底面内的辅助输气管9”～14”的末端出气管段向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

在本实施例中，参见图5，吹气系统埋于腔室侧壁耐火层中，其距底部高度约为腔室整体高度的三分之一，抑湍器的方形钢液流槽底面与抑湍器底面的夹角为65°。设置于抑湍器的侧壁内的输气管的末端吹气口管段，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的逆时针方向进行依次倾斜排布，使输气管轴线与以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的切线成20°的角度位置关系，其中切线是指过输气管轴线与圆周的交点的切线。在本实施例中，参见图5，多流中间包的吹气式抑湍器吹气布局原理与实施例二相同。抑湍器呈现顶部敞口的圆柱盆装结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，考虑到多流中间包包型，改变侧壁两侧圆角方形流槽夹角为65°，钢液经溜槽的导流作用，冲击多流中间包的挡墙位置，并通过挡墙导流孔流出，上方敞口处带有收口结构，流槽侧壁埋入吹气系统，此设计对钢液起到导流作用增加了中间包液面稳定的同时，抑制了短路流的生成。作为多流中间包技术方案，其抑湍器设计原理与双流中间包抑湍器基本相同，如图5与图6所示，考虑到多流中间包包型，改变侧壁两侧圆角方形流槽夹角为锐角，钢液经溜槽与吹气系统的导流作用，冲击多流中间包的挡墙位置。

本实施例多流中间包控流装置呈现顶部敞口的柱形结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁面开有圆角方形流槽，两槽夹角为锐角，对钢液起到导流作用，流槽与中间包地面呈一定角度，上方敞口处带有收口结构，抑湍器内部为中空腔室结构。吹气系统埋于腔室侧壁耐火层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由吹气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成一层气垫，对钢液可以起到缓冲作用，出气管向相同方向偏移一定角度，在腔室中会产生强力的气体旋流，带动钢液旋转，另在抑湍器流槽侧壁处同样埋入吹气装置，气体由抑湍器经过输气管进入腔室侧壁耐火层管中，，并从吹气管吹出，吹气管向上倾斜，与底部呈锐角，可以进一步强化倾斜侧壁对于钢液的导流作用，防止其径直流向中间包出口，可有效减少短路流的生成。

综合上述实施例，参见图7，在冶金行业连铸生产中间包技术领域中，针对单流、双流以及多流中间包，上述实施例利用中间包抑湍器吹气结构，采用在抑湍器高压区侧壁埋入吹气系统的结构。中间包在抑湍器高压区侧壁耐火层中埋入吹气系统，吹气系统由进气口、输气管、吹气管以及吹气口组成，在实际生产中保护气体由输气管中进入，通过吹气管由吹气口吹出，吹出气体会在高压区形成气垫，缓解注流钢液冲击。通过改变吹气管道旋向，高压区中会产生强力的气体旋流，带动钢液旋转，显著降低钢液的湍动能，增加非金属夹杂物碰撞几率，促进非金属夹杂物的上浮去除。倾斜流槽以及在流槽下侧壁内安装斜吹气系统的设计可以引导钢液流向，远离注流区流股，增加钢液的停留时间，减少短路流，改善中间包内钢液流场。本发明上述实施例有流体动力学理论基础支撑，结构简单，安装方便，安全可靠。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可根据本发明的发明创造目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明连铸中间包吹气式控流湍流抑制器的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，所述抑制器整体由耐火材料制成，并正对水口中心放置在水口下方的中间包内底表面上，所述抑湍器本体具有中空腔室，使通过水口向中间包中注流钢液产生的压力汇集于所述抑湍器敞口的正下方，形成钢液湍流高压区，其特征在于：在抑湍器的耐火材料本体中埋入数根输气管道，设置输气管距离抑湍器腔室底部高度不高于抑湍器腔室总高度的三分之一处，通过输气管向抑湍器腔室内吹入气体，在钢液湍流高压区形成气幕形式的缓冲垫，减轻钢液注流冲击，降低钢液湍动能。

2.根据权利要求1所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：设置输气管吹气方向，形成钢液旋流驱动装置，通过输气管向抑湍器腔室内吹入气体，使钢液湍流高压区内的钢液产生气体旋流，带动进入抑湍器腔室中的钢液进行旋转，使得夹杂物向旋流中心集聚上浮，并进一步降低钢液湍动能，调控降低中间包钢液的液面波动。

3.根据权利要求1所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于，在所述抑湍器耐火材料侧壁斜开有钢液流槽，当以所述抑制器的底表面作为参考基础平面，所述钢液流槽的槽底壁面相对于所述抑制器的底表面形成坡面，形成抑湍器钢液导向流槽装置，在所述钢液流槽的槽底壁面的耐火材料层中也埋有数根输气管道，当以所述抑制器的底表面作为参考基础平面，其吹气口倾角与槽底壁面倾角相同，形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

4.根据权利要求1所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：所述中间包为单流中间包、双流中间包以及多流中间包中的任意一种。

5.根据权利要求4所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：当所述中间包为单流中间包时，所述抑制器形成顶部敞口的空心倒置四棱台结构，抑湍器腔室形成向上扩张形式，抑湍器的三个面侧壁与中间包底面垂直，一面侧壁向抑湍器腔室外部方向倾斜，四侧壁各布置有吹气口，气体由抑湍器经输气管吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器的腔室中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫；设置于抑湍器的三个面侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于抑湍器倾斜侧壁内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

6.根据权利要求4所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：当所述中间包为双流中间包时，所述抑制器形成顶部敞口的圆柱盆式结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁对称开有具有圆角的方形钢液流槽，形成导流装置，方形钢液流槽底面向抑湍器腔室外部方向倾斜形成坡面，抑湍器上方敞口处带有收口结构的凸棱，形成阻流结构，输气管埋于抑湍器腔室侧壁耐火材料层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫，设置于抑湍器的侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于方形钢液流槽底面内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

7.根据权利要求4所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：当所述中间包为多流中间包时，所述抑制器形成顶部敞口的圆柱盆式结构，抑湍器圆柱侧壁与中间包底面垂直，侧壁开有至少两个具有圆角的方形钢液流槽，两个方形钢液流槽的过流中心线形成具有锐角关系夹角的分流导流装置，方形钢液流槽底面向抑湍器腔室外部方向倾斜形成坡面，抑湍器上方敞口处带有收口结构的凸棱，形成阻流结构，输气管埋于抑湍器腔室侧壁耐火材料层中，环状侧壁均匀布有数个吹气口，气体由抑湍器经输气管分别吹入，并由输气管分别吹至各个出口处，当出气口直对抑湍器中心时，会在腔室底部形成气幕形式的缓冲垫，设置于抑湍器的侧壁内的输气管，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，在腔室中产生气体旋流，带动钢液旋转；另将设置于方形钢液流槽底面内的输气管向上倾斜形成仰式吹气装置，气流方向与抑湍器底部呈锐角设置，并形成抑湍器钢液阻流装置，调控钢液从流槽流出后直接流向中间包出口处的动能，调整抑湍器钢液的滞留时间，使得夹杂物充分上浮。

8.根据权利要求3、5～7中任意一项所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：所述抑湍器耐火材料侧壁上的钢液流槽的槽底壁面、抑湍器的一侧倾斜侧壁面和方形钢液流槽底面中的任意一种坡面与抑湍器底面的夹角不小于30°。

9.根据权利要求8所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：所述抑湍器耐火材料侧壁上的钢液流槽的槽底壁面、抑湍器的一侧倾斜侧壁面和方形钢液流槽底面中的任意一种坡面与抑湍器底面的夹角不小于45°。

10.根据权利要求5～7中任一项所述连铸中间包吹气式控流湍流抑制器，其特征在于：设置于抑湍器的侧壁内的输气管的末端吹气口管段，分别沿着气幕形式的缓冲垫表面以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的顺时针或者逆时针方向进行依次倾斜排布，使输气管轴线与以气幕形式的缓冲垫表面的中心为圆点的圆周的切线成不大于20°角的角度位置关系，其中切线是指过输气管轴线与圆周的交点的切线。