CN1122735A - 用于连续铸造的注口 - Google Patents

Abstract

用于连续铸造的注口(10)，它包括一横截面积为(S)，公称直径为(D)的第一上进入管(11)和与其下端相连的第二引导管(12)相连，该第二管(12)的内通道在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时的横截面最小为5S，在生产普通、中型和薄扁坯时为4S，第二管(12)在第一管(11)的出口(14)附近设有一分隔器板(13)，并在其下侧限定一流体膨胀腔(15)，该腔在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时具有最小长度为5D，在生产普通、中型和薄扁坯时为10D。

Description

用于连续铸造的注口

本发明涉及一种用于连续铸造的注口。

根据本发明的用于连续铸造的注口特别(但不仅仅)用于连续铸造大钢坯、钢坯、圆型钢、通常的扁坯、中型扁坯和薄扁坯。

在本文中字母″S″表示第一上进入管的内横截面尺寸，而字母″D″表示第一上进入管的公称内径。

连续铸造领域存在由弯液面之下的注口排出的钢水在铸模中产生紊流的问题。

这种主要由高浇铸速度所需的高的钢水输送速度所产生的紊流使得夹杂物由于被紊流带走而难以重新上浮至铸模中的表面。

钢水由于紊流还吸入一部分弯液面上层中的覆盖粉末，这些粉末在凝固过程中留在铸造产品的表面，从而降低其表面的质量。

这种情况亦使得经常需要重新设置这种粉末层，并使得形成的表面和结晶器的侧壁之间的润滑变坏。

此外，这种紊流在铸件在结晶器的侧壁上第一形成阶段过程中会引起冲刷铸件表面的严重问题。

这种冲刷导致形成表面的重新熔化并产生紊流而阻止表面的生成。

为了部分克服这些缺点，已采取将注口的一长段浸入液体金属的弯液面之下的步骤。

然而，这样不仅意味着使得靠近弯液面的液体金属温度较低，熔化粉末的能力降低，而且意味着结晶器的一个长的垂直段不能使用。

已公开了特别用于生产薄扁坯的注口，其底部封闭，并具有朝向铸腔的窄侧壁的横向排出口。

还公开了具有带朝上和朝下的出口的横向排出口的注口。

这些注口并未完全解决冲刷侧壁的问题，它们还引起钢水中在弯液面高度的紊流，因而加重沉积覆盖弯液面的粉末的夹杂物。

此外，这些带封闭底部的注口不能保证生产钢坯或大钢坯以及中型和宽扁坯的速度所要求的足够的排出速度。

FR—A—2.243.043公开了一种管形注口，其横截面基本上恒定，并具有与在下侧和上侧开口的容槽相关的横向排出口。

该容槽具有与排出孔相关的偏转壁，这些壁限定一用于钢水射流在向上或向下偏转之前流过一自由直段的腔。

这些偏转壁与进行较佳排出的区域相一致。

该注口中的排出孔引起钢水的加速，这需要靠近铸模出口处的动能，该动能仅部分地被朝向偏转壁的冲击所消耗。

因而钢水流出速度太高而产生钢水池中的紊流问题以及夹杂物和冲刷壁的问题。

此外，钢水不能自由地与在铸模中的钢水混合，这将引起不同温度的区域。

另外，该实施例具有将注口深插入弯液面之下钢水池中的效果。

US—A—3,669,181公开了一种带与向上会聚而限定一上出口槽的偏转钢水的装置相配合的横向排出孔的排出装置，它在正常工作时不能消除弯液面处的紊流。

此外，由于该槽尺寸较小，它将易于被铝的沉淀所阻塞，其结果所有钢水向下偏转。由于润滑粉末不能熔化，这将引起弯液面的凝固和铸造过程的可能的中断。

此外，由于流体沿铸模侧壁流动将极大地冲刷金属表层。

应注意该现有技术文件具有一与排出装置的下部相比尺寸较小的上输送导管，因而显著地降低液体金属在下部的速度。

实际上，由于金属所具有的动能，下部并不重要，金属射流在底部被极度地破裂并在出口孔中产生紊流。

EP—A—0.482.423公开了一种注口，它具有至少部分打开的底部并包括一具有适当的直径并向下扩散形成钢水流的减速腔的管形输送装置。在紧靠液体金属的周向排出口之前设置一分隔板，它阻挡液体金属的速度并同时将流体分成朝向排出口的两股。

该实施例不仅保持钢水向铸模的过高的排出速度，而且增加铸腔中的紊流和旋涡的形成以及与此相关的所有不利的问题。

此外，该注口需要深深地浸入到弯液面之下的液体金属中。

WO89/12519还公开了一种带一板的输送管，用以降低速度和分流，该板基本上沿着输送管的整个纵向范围设置。

该管具有和EP—A—0.482.423大致相同的缺点，特别是在排出口处的大的紊流和需要较深的浸入。

本发明是在上述所有考虑的基础上设计、试验和做出的，以克服现有技术中注口的所有主要问题，即夹杂物，砂眼，表皮的内部裂纹和冲刷侧壁等的形成。

本发明的目的是提供一种用于连续铸造大钢坯、钢坯、通常的扁坯、中型扁坯和薄扁坯的注口，该注口适于至少能够极大地限制在钢水排出步骤中在铸模中产生紊流和旋涡。

特别地，根据本发明的注口能够至少显著地降低钢水中的紊流并还能显著地降低钢水向下流到铸模中的速度，使输送速度均匀。

根据本发明的注口减少了在大钢坯/钢坯/扁坯的第一成形步骤中冲刷其表面的问题，防止与粉末接合和拖带粉末的问题，并不会引起熔化程度以及对侧壁的润滑的降低。

此外，该注口可增加排入铸模中的物质流以及浇铸速度，同时确保连续铸造机的高速生产。

本发明的再一个优点是降低紊流有利于夹杂物在表面中自然重新上升，从而使避免或大大地降低在装置中使用例如电磁搅拌器，这将迫使夹杂物重新上升。

此外，根据本发明的注口可以只浸入弯液面之下很小一部分，或位于弯液面的高度或略微在弯液面之上，并可改善粉末的熔化及增加结晶器的垂直可使用区。

至少当注口位于弯液面的高度或之上时，才可用润滑油代替润滑粉末。

根据本发明的注口包括一第一进入件，它具有包含一公称直径为D的内通道的基本上圆形的结构，或带其公称横截面的相当区域的方形或矩形结构。

第一进入管的上端通过标准连接件与用于将钢水排出到铸模中的装置(例如中间包或类似装置)相连。

第一进入管的下端与具有与结晶器的横截面相配的方形、圆形或基本上矩形横截面的第二管状件，该第二管状件具有一横截面大大大于第一进入管的横截面的区域。

作为一个例子，对于大钢坯和钢坯，第二管状件的横截面的区域可比第一进入管的大5—15倍，而在通常的、中型和薄扁坯的情况下，该区域至少大4—7倍。

在距离第一进入管一较短距离的轴向位置处设置一分隔器板，该距离在0.2D—1D之间，该分隔器板用于消除第二管或第二管状件中流体发展的线性连续性，从而减慢速度并将流体导入下面的腔中。

该分隔器板具有与第二管的内部通道的横截面相一致的横截面，从而限定一基本上为常值的自由周向环。

分隔器板最好借助于辐条固定到第二管的内侧壁上，并可根据第二管的内横截面具有方形、圆形或矩形的横截面，其高度或厚度最好为0.8D—2D。

如果横截面为方形，则分隔器板具有长度为1.2D—2.2D的侧边，而如果横截面为圆形，则分隔器板的直径为1.2D—2.5D。

根据一个变化实施例，分隔器板在其下端延伸，其横截面逐渐减小并具有大致向下的锥形结构，从而更好地控制紊流并改变排入结晶器中的钢水流的方向。

锥形结构的下端为较宽的圆形以更好地控制紊流并改变排入结晶器中的钢水流的方向。

在这种情况下，根据本发明，分隔器板的高度或总厚度约为3D—4D。

如果具有矩形横截面，则分隔器板窄侧的长度为1D—2.2D，并且宽侧与窄侧的比值约为1—2.2。

分隔器板的上表面最好为较宽的圆形，以改善钢水的流动。

根据一个变化的实施例，分隔器板的下表面也为圆形以提高液流沿下膨胀腔的方向围绕该表面的流动和形成。

根据另一个变化实施例，分隔器板的横截面沿钢水的输送方向减小。

分隔器板之下的钢水流入膨胀腔中，其中钢水的速度大大减小，因而也大大减小相对于通过腔的内通道的横截面的显著增加的紊流。

膨胀腔具有较大的面积以允许钢水膨胀，因而减小其速度，并且还具有较大的高度，以使钢水排入铸模之前减小其紊流并获得更均匀的速度和改进。

钢水速度的降低大大降低了其动能，因而也大大降低了排出的钢水对已在铸模中的钢的冲击。

这样就可明显地降低钢水排出步骤过程中在铸模中产生的紊流和旋涡。

这样也使注口浸入弯液面之下的部分减小至约为1D—3D。

根据一个变化实施例，注口位于弯液面的高度或略微位于其上在例如最大约为0.3D—0.5D的高度。

这种大大降低甚至为零值的注口浸入部分的值不会在弯液面的高度产生紊流，并可增加铸模的可使用部分，因而可减小铸模的总高度。

此外，可以相等的铸造速度在铸模的出口处提前凝固形成的开始，从而获得较大的凝固厚度。

该注口还可使第二管状件的侧壁非常靠近铸模的侧壁。

例如，在薄扁坯的情况下，注口侧壁与铸模侧壁的距离约为0.6D—1D，或者对于通常的和中型扁坯，该距离约为0.8D—2D，而对于大钢坯，钢坯和圆钢棒，该距离约为0.6D—2D。

可故意在注口的出口处保留轻微的紊流，以助于第二管状件的侧壁和铸模的侧壁之间的钢水的交流，而不会在弯液面的高度引起重新混合作用。

分隔器板之下的第二管状件的高度至少为5D，但在生产大钢坯，钢坯和圆钢棒时该高度可达30D或更大。

在生产通常的、中型和薄扁坯时，分隔器板之下的该高度值将约为10D—20D。

根据一个变化的实施例，第二管状件的侧壁沿向下的方向发散。

根据另一个变化的实施例，第二管状件的侧壁包括向下分散的第一上段和第二下直段。

根据再一个变化的实施例，第二管状件的侧壁向下会聚。

这种发散或会聚的角度值最好不大于15度。

根据本发明，注口上表面的至少与粉末配合的部分包括一镀膜以防止由于与那些粉末连续接触所产生的腐蚀和磨损。

下面参照附图描述本发明的非限制性例子及最佳实施例。附图中；

图1为沿图2中A—A线示出根据本发明的注口的纵截面图；

图2为沿图1中B—B线的注口的横截面图；

图3以缩小的比例示出图1的一个变化例。

图1中所示的注口10包括一最好具有圆形横截面的第一进入管11，在该实施例中，进入管具有恒定的公称内径D。

第一进入管11的上端包括一根据铸造类型的标准型连接段，用于连接到输送钢水的装置或其延伸部。

第一进入管11的下端与一最好具有方形、圆形或矩形横截面的第二管状件12相连，并与其形成一个整体。

在图1所示的例子中示出了两种替换情形，其中第一和第二管状件11，12之间左手侧的连接为较宽的圆角，而右手侧的连接为较小的圆角。

当生产大钢坯、钢坯和圆钢棒时，第二管状件12的横截面比第一管11的内通道的横截面S大5—15倍，其中S＝πD2/4。

当生产通常的、中型和薄扁坯时，第二管状件12的横截面最好约等于4S—7S。

第二管状件12的侧壁非常靠近铸模的侧壁17；当生产薄扁坯时，该距离约为0.6D—1D，当生产普通和中型扁坯时约为0.8D—2D，而当生产大钢坯、钢坯和圆形棒时约为0.6D—2D。

在第一管11的出口14之下的中心位置设一相距该出口14最小距离约为0.2D—1D的分隔器板13，用以中断钢水流的连续性并将钢水导入下部膨胀腔15中。

分隔器板13通过四个最好相对于钢水通道的横截面对称的辐条16而固定到第二管状件或第二管12上。

根据本发明，分隔器板13最好具有方形、圆形或矩形的横截面，并最好包括至少略呈锥形并具有较宽的圆角的上表面19，以助于排到铸模中的钢水的流动。

图1示出上表面19的两种可能的锥形结构，一种是右手部和左手部分别具有连线，另一种为用虚线表示的分隔器板13的上表面19的较少倒圆的结构。

根据本发明，分隔器板13的下表面18具有侧壁为圆形的结构，以助于分隔器板13之下的流体流的流动，并不会产生由于方向的突变而产生的紊流。

当分隔器板13具有方形横截面时，其侧边的长度最好约为1.2D—2.2D，而当分隔器板13具有圆形横截面时，其直径将约为1.2D—2.5D。

当分隔器板13具有矩形横截面时，其窄侧约等于1D—2.2D，而宽侧与窄侧之比约为1—2.2。

在图1和3的左手部分中，分隔器板13向下延伸以限定面向下并具有较宽圆角的大致锥形结构。在这种情况下，分隔器板13的高度约为3D—4D。

这种结构可控制在紧靠分隔器板13之下的区域中紊流的形成，并可改善钢水流朝向注口的下部的流动。

分隔器板13的设置分开了液体流，并显著降低其速度和动能。

其结果钢水对已装盛在铸模中的钢水的冲击适中，不会产生现有技术中所遇到的紊流，并利于夹杂物重新上升至表面。

这样就使得弯液面20的表面以及其上的粉末层21基本上稳定，从而改善粉末的熔化以及铸模侧壁17的润滑。这还可大大减小位于弯液面之上的注口10的第二管12部分，甚至使该部分为零，因而减小浸入部分的值，该值总是小于3D。

当注口10位于弯液面20的高度或位于其上时，可用润滑油代替粉末。

浸入部分的减小或消除可增加铸模的可使用的冷却部分，使表层的形成更早开始，结果产生较厚的凝固层。

此外，即使注口10的侧壁和铸模17的侧壁之间的距离适中，这种情况也能确保粉末更好地熔化。

分隔器板13之下的膨胀腔15的高度在生产大钢坯、钢坯和圆钢棒时为5D—30D，在生产普通、中型和薄扁坯时为10D—20D。

图3示出注口10的两个可能的变化实施例，它可进一步提高排入到铸模中的钢水的质量加速度。

在所示的两个实施例中，第二管12的左手边的实施例具有向下发散的侧壁以使膨胀腔15的横截面相对恒定地加大，而第二管12右手边的实施例具有向下发散的第一上段12a和基本上垂直的第二下段12b。

根据在一个实施例(图中未示出)，第二管12的侧壁至少部分地向下会聚。

会聚/发散的角度不大于15度。

在这种情况下，至少注口10的与粉末配合的部分涂有防腐膜以减小磨损。

Claims (20)

1.用于连续铸造，特别但不仅用于生产大钢坯、钢坯和普通、中型及薄扁坯的注口(10)，它适于与输送钢水的装置配合并将钢水排入铸模中，该注口包括一横截面积为(S)，公称直径为(D)的第一上进入管(11)，注口(10)的特征在于第一上进入管(11)的下端与一第二引导管(12)相连，该第二引导管(12)的内通道在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时的横截面最小为5S，在生产普通、中型和薄扁坯时为4S，该第二引导管(12)在第一管(11)的出口(14)附近位置设有一用于分流的分隔器板(13)，其下侧在第二管(12)中限定一流体膨胀腔(15)，该腔在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时具有最小长度为5D，在生产普通、中型和薄扁坯时为10D。

2.根据权利要求1的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的内通道的最大横截面的公称尺寸在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时为15S，在生产普通、中型和薄扁坯时为7S。

3.根据权利要求1或2的注口(10)，其特征在于，流体膨胀腔(15)的最大长度在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时为30D，在生产普通、中型和薄扁坯时为20D。

4.根据权利要求1—3中任一项的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的侧壁平行。

5.根据权利要求1—3中任一项的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的侧壁向下发散。

6.根据权利要求1—3中任一项的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的侧壁具有第一向下发散段(12a)和第二平行段(12b)。

7.根据权利要求1—3中任一项的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的侧壁向下会聚。

8.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的侧壁的会聚/发散的角度的最大值为15度。

9.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有方形横截面，其侧边为1.8D—2.2D。

10.根据权利要求1—8中任一项的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有圆形横截面，其直径为1.8D—2.5D。

11.根据权利要求1—8中任一项的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有矩形横截面，其窄侧为1D—2.2D，而宽侧为窄侧的1—2.2倍。

12.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)的厚度(高度)的最小值约为0.8D。

13.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有带圆角的向下的锥形结构，并沿注口(10)向下延伸的最大值为4D。

14.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)距第一管(11)的出口(14)的最小距离约为0.2D—1D。

15.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有锥形和带圆角的上表面(19)。

16.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有锥形和带圆角的下表面(18)。

17.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的侧壁距铸模侧壁(17)的距离在生产薄扁坯时约为0.6D—1D，在生产普通和中型扁坯时约为0.8D—2D，在生产大钢坯、钢坯或圆钢棒时约为0.6D—2D。

18.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，它具有在弯液面之下的部分，该部分的最大高度为3D。

19.根据前面任一项权利要求的注口(10)，其特征在于，其出口位于弯液面之上的距离为0—0.5D。

20.根据前面任一项权利要求1的注口(10)，其特征在于，至少在其外表面的下侧设有镀膜(22)，该镀膜至少具有抗蚀的功能。

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