CN112453376A - 一种嵌入式连铸中间包挡渣坝及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种嵌入式连铸中间包挡渣坝及其安装方法，所述挡渣坝，其纵剖面为梯形，由挡渣坝本体、导流件和吊耳组成，导流件为两个，两个导流件相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4～3/8处，且导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为75～95mm，导流件上设有导流孔，导流孔半径R为39～50mm，导流孔的轴心线向上倾角β为27°～32°，所述导流件的材质为铝镁碳质或镁碳质；所述挡渣坝的的安装方法，挡渣坝本体的左右两侧分别嵌入连铸中间包两侧壁工作衬内；本发明涉及的嵌入式连铸中间包挡渣坝的导流件，耐侵蚀、抗冲刷，解决了导流孔侵蚀速率大的技术难题。

Description

一种嵌入式连铸中间包挡渣坝及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种嵌入式连铸中间包挡渣坝及其安装方法，属钢铁冶金连铸中间包流场优化技术领域。

背景技术

连铸中间包内钢液的流动状态对钢液中非金属夹杂物的上浮去除以及钢液成分与温度的均匀分布起着决定性作用。通过在连铸中间包内合理设置湍流控制器、挡渣墙、挡渣坝等控流装置，可使中间包的热力学因素(温度与钢流的一致性)、物理因素(钢流的混合和停留时间)以及化学因素(中间包周围环境的氧化污染)等达到最佳的水平，从而最大限度地提高钢坯的质量。但现有技术生产与应用的斜孔挡渣坝，存在以下问题或不足：(1)斜孔侵蚀速率大，形成中间包内钢液表面层流的作用逐步失效，影响了夹杂物去除率；(2)连铸中间包高寿命条件下，挡渣坝易出现倒塌问题，影响了中间包使用寿命。

中国专利文献CN103302259A(申请号：201310272727.0)公开了一种连铸中间包挡渣坝及其制备方法，所述连铸中间包挡渣坝的两个导流孔相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4～3/8处，且导流孔圆心分别位于挡渣坝横向中心线上方1/8～1/4处，导流孔的轴心线向上倾角β为15°～20°，挡渣坝本体镁铝尖晶石质浇注料浇注而成。该专利存在以下不足：(1)斜孔侵蚀速率大，形成中间包内的钢液表面层流的作用逐步失效，影响了夹杂物去除率；(2)连铸中间包高寿命条件下，挡渣坝易出现倒塌问题，影响了中间包使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有挡渣坝技术存在的问题，提供一种嵌入式连铸中间包挡渣坝及其安装方法，该挡渣坝采用嵌入式导流件和嵌入式安装方法，解决了斜孔侵蚀速率大和挡渣坝易出现倒塌的技术难题，稳定提高了中间包内钢液的夹杂物去除率和中间包使用寿命。

一种嵌入式连铸中间包挡渣坝，其纵剖面为梯形，由挡渣坝本体(1)、导流件(2)和吊耳(4)组成，导流件(2)为两个，其特征在于，两个导流件(2)相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，导流件(2)上设有导流孔(3)，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4～3/8处，且导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为75～95mm，导流孔半径R为39～50mm，导流孔的轴心线向上倾角β为27°～32°，挡渣坝本体的高度H为280～420mm，所述导流件(2)呈圆筒形，所述导流件(2)的材质为铝镁碳质或镁碳质。

根据本发明优选的，所述导流件(2)，采用铝镁碳砖或镁碳砖通过机压成型或等静压成型工艺生产。

所述铝镁碳砖或镁碳砖通过机压成型或等静压成型工艺生产，均为现有技术。

根据本发明优选的，所述导流件(2)的壁厚n为40～60mm。

根据本发明优选的，所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的厚度m为100～140mm。

根据本发明优选的，所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边设有两个吊耳(4)，相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，分别位于纵向中心线左右5/8～3/4处。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体，采用镁质预制件生产工艺生产，MgO含量≥88wt％，SiO₂含量≤6.0wt％，体积密度≥2.8g/cm³，1500℃时的抗压强度≥28Mpa。

上述嵌入式连铸中间包挡渣坝的的安装方法，其特征在于，挡渣坝本体的左右两侧分别嵌入连铸中间包两侧壁工作衬内。

根据本发明优选的，所述安装方法，包括下列步骤：

1)在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬(5)的两侧壁部位，采用钢钎施工沟槽，沟槽深度s为20～30mm，沟槽宽度比挡渣坝本体宽度大15～20mm；

2)通过所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边的吊耳(4)，用行车吊装挡渣坝本体(1)，将挡渣坝本体的底边安装于中间包包底工作衬(5)上面，将挡渣坝本体的两侧埋入上述步骤1)施工的沟槽内；

3)采用镁质涂料或再生镁碳质涂抹料，在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的底边与中间包工作衬包底连接部位涂抹成流线形，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬侧壁之间的间隙抹实，挡渣坝安装完毕。

所述镁质涂料，再生镁碳质涂抹料均为现有技术生产。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a的尺寸确定方法：挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a，分别按照挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬(5)包底上面的下定位、上标高测得两个侧壁之间的下定位间距B、上标高间距A与挡渣坝本体两侧埋入中间包工作衬侧壁的深度s之和，即b＝B+s，a＝A+s。

本发明的有益效果

1、本发明涉及的嵌入式连铸中间包挡渣坝的导流件，采用铝镁碳砖或镁碳砖机压成型或等静压成型工艺生产，耐侵蚀、抗冲刷，解决了导流孔侵蚀速率大的技术难题，形成中间包内钢液表面层流的作用持续有效，稳定提高了夹杂物去除率，本发明应用于宽厚板连铸中间包，比应用CN103302259A所述连铸中间包挡渣坝，夹杂物去除率同比提高4.0％以上。

2、本发明涉及的嵌入式连铸中间包挡渣坝，采用嵌入式安装方法，解决了连铸中间包高寿命条件下，挡渣坝易出现倒塌问题，提高了中间包使用寿命，本发明应用于宽厚板连铸中间包，比应用CN103302259A所述连铸中间包挡渣坝，中间包连浇时间同比提高2h以上。

3、本发明涉及的嵌入式连铸中间包挡渣坝，导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为75～95mm，挡住开浇混有钢渣、杂物的初始钢流直接流入中间包水口内，造成塞棒垫棒引发控流失控问题。

4、本发明涉及的嵌入式连铸中间包挡渣坝的导流孔半径R为39～50mm，导流孔的轴心线向上倾角β为27°～32°，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4～3/8处，是基于水模实验研究和应用实践验证而设计的，水模实验研究结果表明，本发明设计的挡渣坝，有利于形成表面流，模拟钢液在中间包内的停留时间最长，对应的死区比率最小(死区比率为模拟实验研究用语，死区比率＝死区体积/模拟总体积的比例*100％)、夹杂物除去率最高，同比CN103302259A所述连铸中间包挡渣坝，模拟钢液在中间包内的平均停留时间同比提高2.8％，死区比率同比减少2.77％，夹杂物去除率同比提高4％，本发明应用于宽厚板连铸机浇注生产Q245R，同比应用CN103302259A所述连铸中间包挡渣坝替代本发明所述连铸中间包挡渣坝，铸坯中全氧含量同比降低4.7％以上。

附图说明

图1是本发明涉及的嵌入式连铸中间包挡渣坝结构示意图；其中I为挡渣坝正视图，II为挡渣坝侧剖面图。

图2是本发明嵌入式连铸中间包挡渣坝的安装方法示意图。

图中：1.挡渣坝本体；2.导流件；3.导流孔；4.吊耳；5.中间包工作衬；6.中间包永久衬，7.涂抹料。

具体实施方式

以下实施例是对发明的制备工艺进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

如图1、图2所示，一种嵌入式连铸中间包挡渣坝，其纵剖面为梯形，由挡渣坝本体1、导流件2和吊耳4组成，两个导流件2相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，导流件2上设有导流孔3，导流孔半径R为39mm，导流孔的轴心线向上倾角β为27°，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4处，即x＝1/4*y，且导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为75mm，挡渣坝本体的高度H为280mm，所述导流件2呈圆筒形，采用铝镁碳砖等静压成型工艺生产。

所述导流件的壁厚n为40mm。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的厚度m为100mm。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边设有两个吊耳4，相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，分别位于位于纵向中心线左右5/8处。

所述导流件2采用铝镁碳砖等静压成型工艺生产，AI₂O₃含量≥65wt％，AI₂O₃+MgO含量≥80wt％，C含量≥7wt％，体积密度≥3.1g/cm3，常温抗压强度≥60Mpa。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体，采用镁质预制件生产工艺生产，MgO含量≥88wt％，SiO₂含量≤6.0wt％，体积密度≥2.8g/cm³，高温抗压强度(1500℃，3h)≥28Mpa。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的的安装方法，挡渣坝本体的左右两侧分别嵌入连铸中间包两侧壁工作衬内，包括下列步骤：

1)在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬5的两侧壁部位，采用钢钎施工沟槽，沟槽深度s为20mm，沟槽宽度比挡渣坝本体宽度大15mm；

2)通过所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边的吊耳4，用行车吊装挡渣坝本体1，将挡渣坝本体的底边安装于中间包包底工作衬5上面，将挡渣坝本体的两侧埋入上述步骤1)施工的沟槽内；

3)采用镁质涂料，在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的底边与中间包工作衬包底连接部位涂抹成流线形，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬侧壁之间的间隙抹实，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬部位涂抹成流线形，挡渣坝安装完毕。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a的尺寸确定方法：挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a，分别按照挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬5包底上面的下定位、上标高为280mm测得两个侧壁之间的下定位间距B为1180mm、上标高间距A为1320mm与挡渣坝本体两侧埋入中间包工作衬侧壁的深度s为20mm之和，即b＝B+s＝1180+20＝1200mm，a＝A+s＝1320+20＝1340mm。

实施例2

其他同实施例1，不同之处在于：

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝，导流孔半径R为45mm，导流孔的轴心线向上倾角β为30°，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右3/10处，即x＝3/10*y，且导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为80mm，挡渣坝本体的高度H为350mm，所述导流件2呈圆筒形，采用镁碳砖机压成型工艺生产。

所述导流件的壁厚n为50mm。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的厚度m为120mm。

所述导流件2采用镁碳砖机压成型工艺生产，MgO含量≥74wt％，C含量≥14wt％，体积密度≥2.95g/cm³，常温抗压强度≥35Mpa，高温抗压强度(1400℃，30min)≥10Mpa。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的的安装方法，挡渣坝本体的左右两侧分别嵌入连铸中间包两侧壁工作衬内，包括下列步骤：

1)在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬5的两侧壁部位，采用钢钎施工沟槽，沟槽深度s为25mm，沟槽宽度比挡渣坝本体宽度大20mm；

2)通过所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边的吊耳4，用行车吊装挡渣坝本体1，将挡渣坝本体的底边安装于中间包包底工作衬5上面，将挡渣坝本体的两侧埋入上述步骤1)施工的沟槽内；

3)采用再生镁碳质涂抹料，在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的底边与中间包工作衬包底连接部位涂抹成流线形，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬侧壁之间的间隙抹实，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬部位涂抹成流线形，挡渣坝安装完毕。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a的尺寸确定方法：挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a，分别按照挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬5包底上面的下定位、上标高为350mm测得两个侧壁之间的下定位间距B为1180mm、上标高间距A为1355mm与挡渣坝本体两侧埋入中间包工作衬侧壁的深度s为25mm之和，即b＝B+s＝1180+25＝1205mm，a＝A+s＝1355+25＝1380mm。

实施例3

其他同实施例1，不同之处在于：

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝，导流孔半径R为50mm，导流孔的轴心线向上倾角β为32°，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右3/8处，即x＝3/8*y，且导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为95mm，挡渣坝本体的高度H为420mm，所述导流件2呈圆筒形，采用镁碳砖机压成型工艺生产。

所述导流件的壁厚n为60mm。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的厚度m为140mm。

所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边设有两个吊耳4，相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，分别位于位于纵向中心线左右3/4处。

所述导流件2采用镁碳砖等静压成型工艺生产，MgO含量≥74wt％，C含量≥14wt％，体积密度≥3.05g/cm3，常温抗压强度≥40Mpa，高温抗压强度(1400℃，30min)≥12Mpa。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的的安装方法，挡渣坝本体的左右两侧分别嵌入连铸中间包两侧壁工作衬内，包括下列步骤：

1)在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬5的两侧壁部位，采用钢钎施工沟槽，沟槽深度s为30mm，沟槽宽度比挡渣坝本体宽度大20mm；

2)通过所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边的吊耳4，用行车吊装挡渣坝本体1，将挡渣坝本体的底边安装于中间包包底工作衬5上面，将挡渣坝本体的两侧埋入上述步骤1)施工的沟槽内；

3)采用镁质涂料，在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的底边与中间包工作衬包底连接部位涂抹成流线形，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬侧壁之间的间隙抹实，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬部位涂抹成流线形，挡渣坝安装完毕。

本发明还提供所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a的尺寸确定方法：挡渣坝本体的下边宽度b、上边宽度a，分别按照挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬5包底上面的下定位、上标高为420mm测得两个侧壁之间的下定位间距B为1180mm、上标高间距A为1390mm与挡渣坝本体两侧埋入中间包工作衬侧壁的深度s为30mm之和，即b＝B+s＝1180+30＝1210mm，a＝A+s＝1390+30＝1420mm。

对比例1

对比文件1中的挡渣坝与中国专利文献CN103302259A(申请号：201310272727.0)中实施例1涉及的挡渣坝相同，由挡渣坝的本体、导流孔和吊耳组成，两个导流孔位于挡渣坝的本体横向中心线上左右各3/8处，导流孔的轴心线向上倾角β为18°，孔径d为90mm，挡渣坝的高度H为350mm，挡渣坝的厚度L为180mm，而挡渣坝的安装方法与本发明实施例1相同。

对比例2

挡渣坝的制备方法与本发明实施例2相同，但挡渣坝的安装方法与中国专利文献CN103302259A(申请号：201310272727.0)中实施例2相同，挡渣坝本体的底边埋入中间包包底工作衬的深度为25mm，挡渣坝本体两侧夹持于中间包工作衬两侧壁之间，即挡渣坝本体两侧埋入中间包工作衬侧壁的深度s为0mm，挡渣坝本体与中间包工作衬5之间的间隙用镁质涂料抹实。

将本发明实施例1-3与对比例1、对比例2用于宽厚板连铸中间包的水模实验(相似比为1:3，相似比为水模型几何尺寸与原型实物几何尺寸的比例)研究结果对比分析和用于宽厚板连铸机浇注生产Q245R的应用效果对比测试分析，见下表1。

表1

通过上表1的数据对比，本发明涉及的挡渣坝用于宽厚板连铸中间包的水模实验(相似比为1:3)，比采用对比例1所述连铸中间包挡渣坝替代本发明涉及的挡渣坝，模拟钢液在中间包内的平均停留时间同比提高2.8％，死区比率同比减少2.77％，夹杂物去除率同比提高4％；本发明用于宽厚板连铸机浇注生产Q245R，同比应用对比例1所述连铸中间包挡渣坝替代本发明所述连铸中间包挡渣坝，铸坯中全氧含量同比降低4.7％以上，稳定提高了中间包内钢液的夹杂物去除率；采用对比例2所述挡渣坝的安装方法替代本发明实施例2所述挡渣坝的安装方法，中间包的使用寿命同比降低2h以上，体现了本发明所述挡渣坝安装方法的明显优势。

Claims (8)

1.一种嵌入式连铸中间包挡渣坝，其纵剖面为梯形，由挡渣坝本体(1)、导流件(2)和吊耳(4)组成，导流件(2)为两个，其特征在于，两个导流件(2)相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，导流件(2)上设有导流孔(3)，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4～3/8处，且导流孔的内壁下沿与挡渣坝本体的下沿距离h为75～95mm，导流孔半径R为39～50mm，导流孔的轴心线向上倾角β为27°～32°，挡渣坝本体的高度H为280～420mm，所述导流件(2)呈圆筒形，所述导流件(2)的材质为铝镁碳质或镁碳质。

2.如权利要求1所述的挡渣坝，其特征在于，所述导流件(2)，采用铝镁碳砖或镁碳砖通过机压成型或等静压成型工艺生产。

3.如权利要求1所述的挡渣坝，其特征在于，所述导流件(2)的壁厚n为40～60mm。

4.如权利要求1所述的挡渣坝，其特征在于，所述嵌入式连铸中间包挡渣坝的厚度m为100～140mm。

5.如权利要求1所述的挡渣坝，其特征在于，所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边设有两个吊耳(4)，相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，分别位于纵向中心线左右5/8～3/4处。

6.如权利要求1所述的挡渣坝，其特征在于，所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体，采用镁质预制件生产工艺生产，MgO含量≥88wt％，SiO₂含量≤6.0wt％，体积密度≥2.8g/cm³，1500℃时的抗压强度≥28Mpa。

7.权利要求1-6任一项所述挡渣坝的安装方法，其特征在于，挡渣坝本体的左右两侧分别嵌入连铸中间包两侧壁工作衬内。

8.如权利要求7所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法，包括下列步骤：

1)在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体定位于连铸中间包工作衬(5)的两侧壁部位，采用钢钎施工沟槽，沟槽深度s为20～30mm，沟槽宽度比挡渣坝本体宽度大15～20mm；

2)通过所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体上边的吊耳(4)，用行车吊装挡渣坝本体(1)，将挡渣坝本体的底边安装于中间包包底工作衬(5)上面，将挡渣坝本体的两侧埋入上述步骤1)施工的沟槽内；

3)采用镁质涂料或再生镁碳质涂抹料，在所述嵌入式连铸中间包挡渣坝本体的底边与连接的中间包工作衬包底部位涂抹成流线形，在挡渣坝本体的两侧与连接的中间包工作衬侧壁之间的间隙抹实，挡渣坝安装完毕。

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