CN112643004B - 一种双辊薄带连铸用浇铸系统及布流水口 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双辊超薄带连铸浇注布流水口，包括侧壁和端面，所述侧壁和端面围成容腔，所述侧壁底部设有多个出钢孔，所述侧壁外侧底部与出钢孔齐平的位置开设稳流槽，所述稳流槽与出钢孔联通。设置稳流槽后，从各个分离的出钢孔流出的钢水不会在直接流入熔潭内，而是先在稳流槽中横向流动，混合后再流入熔潭。由于稳流槽内的钢水温度下降比较慢，温度与出钢孔内钢水温度相差无几，钢水在稳流槽内混合后，几乎不存在温度差，流入熔潭的钢水不再分股，减少了钢水分布的不均匀程度。

Description

一种双辊薄带连铸用浇铸系统及布流水口
技术领域
本发明涉及连铸用功能耐火材料领域，尤其涉及一种双辊超薄带连铸浇注布流水口。
背景技术
双辊薄带连铸技术是近代冶金工业中的一项前沿性技术，该技术可以直接将高温金属液铸轧成薄带钢板，铸轧厚度可达到0.1mm-10mm范围，极大缩短热轧带钢的生产流程，是目前流程最短的热轧带钢生产技术。薄带连铸过程是金属的亚快速凝固过程，能成为应对高合金材料加工中最棘手的塑性、偏析、夹杂、均匀性、能耗等问题的重要解决办法。
双辊薄带连铸工艺与传统连铸即有区别又有联系，其工艺是将中间包的金属液体通过浸入式布流水口分配到结晶器和侧封板组成的结晶容器内形成“熔潭”，如图1所示，高温金属液在旋转的结晶辊表面逐渐凝固，并通过挤压形成金属薄带。薄带产品的质量好坏，与“熔潭”内流场的状态、温度场的分布、液面的波动、钢水的纯净度都直接相关。
现有的布流水口都是在布流器的侧面底部间隔均匀的设置一排通孔作为出钢口，例如，申请号为201711121376.8、20181004656548所公布的布流器，其均是侧面水口为单排或多排水平间隔均匀排布的，如图2和图3所示，钢水分成多股从间隔排布的水口流出，流出后在混合。从出钢口从流出来的钢水在混合时，对准出钢口的位置的钢水流动较快，钢水温度较高，不对准出钢口的位置的钢水流动较慢，钢水容易冷却，温度较低。这样就会导致熔潭中钢水的温度分布形成条纹状的分布，在通过结晶辊冷却以后，形成的金属薄带的厚度也会产生条纹状的波动。图4是这种水口生产的超薄带的厚度检查结果图表，薄带钢板的标准厚度为0.8mm，宽度为100cm，出钢口均匀间隔设置10个。从图中可以看出，钢带在出钢口附近的位置较厚，而相邻出钢口之间的位置出现厚度较小的条纹，条纹的高度大约有0.002cm，差距大约为2％-2.5％。在对钢带厚度的均匀性要求较高的环境中，这样的厚度差对产品质量造成影响。
申请号为201610930886.9所公布的布流器通过惰性气体带动钢液夹杂物上浮，但整体的均匀性不足，仍有部分钢水夹杂随着通孔湍流进入熔潭之中。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种双辊超薄带连铸浇注布流水口，能够减少熔潭中钢水的温度分布形成条纹状的分布的现象，从而减少金属薄带厚度的条纹状的波动。
为解决上述技术问题，本发明的双辊超薄带连铸浇注布流水口，包括侧壁和端面，所述侧壁和端面围成容腔，所述侧壁底部设有多个出钢孔，所述侧壁外侧底部与出钢孔齐平的位置开设稳流槽，所述稳流槽与出钢孔联通，所述稳流槽的宽度大于出钢孔的直径，所述稳流槽包括内侧的内腔部和设在外侧的开口段，开口段的宽度小于内腔部的宽度，所述开口部设置角度调整装置。
设置稳流槽后，从各个分离的出钢孔流出的钢水不会在直接流入熔潭内，而是先在稳流槽中横向流动，混合后再流入熔潭。由于稳流槽内的钢水温度下降比较慢，温度与出钢孔内钢水温度相差无几，钢水在稳流槽内混合后，几乎不存在温度差，流入熔潭的钢水不再分股，减少了钢水分布的不均匀程度。钢水从出钢孔流出进入稳流槽后，稳流槽的宽度变大，钢水的流速会变慢，钢水在稳流槽内的流场会产生漩涡，可以在稳流槽内充分混合。稳流槽的外侧的出口收窄，钢水在内腔部会更多的融合，开口段的流速增大，可以调节流速。
熔潭内的钢水液面可能不稳定，液面高度会随时间变化，而出钢孔的位置不变，这样从布流水口流出的钢水距离液面的高度也会变化。液面上升，出钢孔距离液面距离变大时，熔潭内最上面的一些钢水可能在熔潭内停留更长时间，温度较其他位置低，导致金属薄带的特性随时间变化，产品性质不稳定。在开口部设置角度调整装置以后，通过调节开口部的角度，调整钢水从布流器中流出的角度，从而调整钢水到达液面的距离。
所述角度调整装置包括两片平行的调节板、设置在调节板两端的铰轴和高度调节杆，所述铰轴可转动的安装在端面上，所述调节板的长度与稳流槽的长度相匹配，所述端面上设置与调节板相匹配的扇形限位槽。当熔潭内液面上升时，向上拉调整高度调节杆，带动调节板绕铰轴转动，使得两片调节板朝向水口外的一侧提高，从而使得钢水从布流器中流出的角度提高。
所述内腔部和内收段宽度比为1.5-2.5:1。
所述多个出钢孔的总截面积、内腔部81的截面积和开口段82的截面积之比可以优选为1:4:2。
所述容腔分为上部的外腔和下部的稳流腔，所述外腔与稳流腔之间设有过滤网。
本发明还涉及一种双辊薄带连铸用浇铸系统，包括布流水口、熔潭和铸轧辊，所述布流水口，包括侧壁和端面，所述侧壁和端面围成容腔，所述侧壁底部设有多个出钢孔，所述侧壁外侧底部与出钢孔齐平的位置开设稳流槽，所述稳流槽与出钢孔联通，所述稳流槽的宽度大于出钢孔的直径，所述稳流槽包括内侧的内腔部和设在外侧的开口部，所述内腔部的宽度大于开口部的宽度，所述开口部设置角度调整装置。
所述角度调整装置包括两片平行的调节板、设置在调节板两端的铰轴和高度调节杆，所述铰轴可转动的安装在端面上，所述调节板的长度与稳流槽的长度相匹配，所述端面上设置与调节板相匹配的扇形限位槽。
所述内腔部和开口段宽度比为2-2.5:1。
所述多个出钢孔的截面积、内腔部81的截面积和开口段82的截面积之比可以优选为1:4:2。
所述容腔分为上部的外腔和下部的稳流腔，所述外腔与稳流腔之间设有过滤网。
本发明的布流水口在稳流腔内初步形成一个相对稳定的流场，再通过通孔进入稳流槽内再次对钢水减速并均匀分布。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是双辊薄带连铸用浇铸系统的结构示意图。
图2是现有技术中布流水口的正视图。
图3是现有技术中布流水口的侧视图。
图4是现有技术中布流水口所生产的超薄带的厚度检查结果图表。
图5是实施例1中布流水口的正视图。
图6是实施例1中布流水口的侧视图。
图7是实施例1中布流水口所生产的超薄带的厚度检查结果图表。
图8是实施例2中布流水口的正视图。
图9是实施例2中布流水口的侧视图。
图10是实施例2中布流水口所生产的超薄带的厚度检查结果图表。
图11是稳流槽的局部放大图。
图12是实施例4中布流水口所生产的超薄带的厚度检查结果图表。
图13是实施例4中布流水口的局部放大图。
图14是实施例4中布流水口的局部放大图。
图15是实施例4中布流水口的侧视图。
图16是图15中C部分的局部放大图。
图17是端面上的扇形限位槽的示意图。
图18是图13中A部分的局部放大图。
图19是图14中B部分的局部放大图。
具体实施方式
双辊超薄带连铸浇注布流水口用在双辊薄带连铸用浇铸系统上，如图1所示，双辊薄带连铸用浇铸系统包括布流水口1、熔潭2、铸轧辊3，布流水口1包括两个侧壁4和两个端面5，侧壁4和端面5围成容腔6，侧壁4底部设有多个出钢孔7，钢水从布流水口1经过出钢孔7流入熔潭2。
如图5和图6所示，本发明的双辊超薄带连铸浇注布流水口在侧壁4底部外侧与出钢孔7齐平的位置开设稳流槽8，稳流槽8与出钢孔7联通，也就是说，稳流槽8为在侧壁4外侧底部与出钢孔7的高度一致的位置上开设的一条长条形的凹槽，凹槽与侧壁4的底平行。稳流槽8与出钢孔7连接处可以设置圆倒角。
如图5所示，容腔6分为上部的外腔62和下部的稳流腔61，外腔62与稳流腔61之间设有过滤网10。
在实施例1中，如图5和图6所示，稳流槽8的形状为一条在竖直方向上的宽度均匀的长条形的凹槽。从各个分离的出钢孔7流出的钢水不会在直接流入熔潭2内，而是有一部分钢水先在稳流槽8中横向流动，混合后再流入熔潭2。由于稳流槽8内的钢水温度下降比较慢，温度与出钢孔7内钢水温度相差无几，钢水在稳流槽8内混合后，几乎不存在温度差，流入熔潭2的钢水不再分股，减少了钢水分布的不均匀程度。图7是实施例1的水口生产的超薄带的厚度检查结果图表，薄带钢板的标准厚度为0.8mm，宽度为100cm，出钢口均匀间隔设置10个。从图7可以看出，超薄带的厚度比图4中显示的厚度起伏更小，相邻出钢口之间的位置出现厚度较小的条纹，条纹的高度大约为0.0006cm，差距大约为0.5-0.75％，产品质量更好。
稳流槽8的宽度可以设置的大于出钢孔7的直径。
在实施例2中，如图8和图9所示，稳流槽8包括内侧的内腔部81和设在外侧的开口段82。开口段82的宽度小于内腔部的宽度。开口段82的宽度小于内腔部81的宽度。
虽然设置稳流槽8后，可以减少熔潭2内温度变化的条纹状分布，但是由于稳流槽8会降低钢水流出的速度，会导致熔潭内钢水上表面在与布流水口1和铸轧辊3平行的方向上产生温度梯度，也会影响钢带的均匀。稳流槽8的外侧的出口收窄，一方面，钢水在内腔部81会更多的融合；另一方面，开口段82可以把流速调节的更大，钢水在从水口流出后，在熔潭2内产生更多的搅动，熔潭内的分布更均匀，温差小。
图10是实施例2的水口生产的超薄带的厚度检查结果图表，薄带钢板的标准厚度为0.8mm，宽度为100cm，出钢口均匀间隔设置10个。从图10可以看出，超薄带的厚度比图4和图7中显示的厚度起伏更小，相邻出钢口之间的位置出现厚度较小的条纹，条纹的高度大约为0.0001cm，差距大约为0.05-0.1％。
经过试验，内腔部b和开口段c宽度比可以做适当的优选。如图11所示，内腔部b和开口段c宽度比为1.5-2.5:1，内腔部的截面积和开口段的截面积之比也是1.5-2.5:1。最优的可以选择为2:1，在第3个实施例中，内腔部b和开口段c宽度比为2:1，从图12可以看出，超薄带的厚度起伏更小，相邻出钢口之间的位置出现厚度较小的条纹，条纹的高度大约为0.0001cm，差距大约为0.05-0.07％。
多个出钢孔7的总截面积、内腔部81的截面积和开口段82的截面积之比可以做优化，优选为1:4:2。
在实施例4中，开口部82设置角度调整装置。熔潭2内的钢水液面可能不稳定，液面高度会随时间变化，而出钢孔的位置不变，这样从布流水口流出的钢水距离液面的高度也会变化。液面上升，出钢孔距离液面距离变大时，熔潭内最上面的一些钢水可能在熔潭内停留更长时间，温度较其他位置低，导致金属薄带的特性随时间变化，产品性质不稳定。
在开口部82设置角度调整装置以后，通过调节开口部的角度，调整钢水从布流器中流出的角度，从而调整钢水到达液面的距离。
角度调整装置包括两片平行的调节板11、设置在调节板11两端的铰轴12和高度调节杆14。两片调节板11的长度与稳流槽8的长度一致。
如图13-图19所示，在开口部82上下两侧均设置斜面821，使得开口部内窄外宽，开口部82的内侧的宽度收窄到与实施例2中的开口部82的宽度一致，满足钢水流速的要求；开口部82在远离内腔部81的外端宽度变宽，给调节板11留出活动空间。两片调节板11之间形成开口部82的外端，形成钢水的通道。两个端面5上设置安装孔16，安装孔16内安装铰轴12，调节板11可以在开口部82内转动。两个调节板11的外端都连接高度调节杆14，高度调节杆14可以在安装调节板11两端各安装一个，也可以只在一端安装一个，在调节板11上设置安装孔，安装孔的孔径大于高度调节杆14的直径，高度调节杆上在安装孔附近上下两侧设置限位装置。通过调整高度调节杆14的高度，来调整两片调节板11的方向，使得钢水从两片调节板11流出的方向可调。端面上设置与调节板相匹配的扇形限位槽15。
使用时，可以设置监测熔潭内钢水液面高度的装置，当熔潭2的液面上升时，可以操纵高度调节杆14提升，如图14所示，高度调节杆14带动两片调节板11提升角度。
由于将两片调节板11提升角度以后，两片调节板11的距离会变小，例如图14中的两片调节板11的距离小于图13中两片调节板11的距离，相当于钢水的出口通道变窄，会影响钢水流到熔潭2内的速度，影响熔潭2内钢水冷却速度，导致熔潭2内温度分布控制不精确。可以将高度调节杆14上的至少一个限位装置可以设置为螺纹形，例如，限位装置包括上限位装置22和下限位装置23，如图18-图19所示，可以把下限位装置23设置为螺纹形，螺距足够宽，使得调节板11在角度变化时限位装置不会形成阻碍。当两片调节板11偏离水平位置而导致两片调节板的间距变小时，可以在上下调节调整高度调节杆的同时，旋转高度调节杆14，螺纹转动，带动下调节板11向下微调，从而使两片调节板11不再平行，两片调节板11张开一点角度，使钢水的出口通道变宽一点，达到与水平位置时相当的宽度。从而使钢水从出口出来时的流速的变化可控。也可以在上限位装置22上设置螺纹，或者上下限位装置都设置螺纹，合理设置螺纹的方向和螺距，达到微调调节板11开口宽度的目的。

Claims (8)

1.一种双辊超薄带连铸浇注布流水口，包括侧壁和端面，所述侧壁和端面围成容腔，所述侧壁底部设有多个出钢孔，其特征在于：所述侧壁外侧底部与出钢孔齐平的位置开设稳流槽，所述稳流槽与出钢孔联通，所述稳流槽的宽度大于出钢孔的直径，所述稳流槽包括内侧的内腔部和设在外侧的开口部，所述内腔部的宽度大于开口部的宽度，所述开口部设置角度调整装置；所述角度调整装置包括两片平行的调节板、设置在调节板两端的铰轴和高度调节杆，所述铰轴可转动的安装在端面上，所述调节板的长度与稳流槽的长度相匹配，所述端面上设置与调节板相匹配的扇形限位槽。
2.按照权利要求1所述的双辊超薄带连铸浇注布流水口，其特征在于：所述内腔部和开口部宽度比为2-2.5:1。
3.按照权利要求1所述的双辊超薄带连铸浇注布流水口，其特征在于：所述多个出钢孔的截面积、内腔部的截面积和开口部的截面积之比为1:4:2。
4.按照权利要求1所述的双辊超薄带连铸浇注布流水口，其特征在于：所述容腔分为上部的外腔和下部的稳流腔，所述外腔与稳流腔之间设有过滤网。
5.一种双辊薄带连铸用浇铸系统，包括布流水口、熔潭和铸轧辊，所述布流水口，包括侧壁和端面，所述侧壁和端面围成容腔，所述侧壁底部设有多个出钢孔，其特征在于：所述侧壁外侧底部与出钢孔齐平的位置开设稳流槽，所述稳流槽与出钢孔联通，所述稳流槽的宽度大于出钢孔的直径，所述稳流槽包括内侧的内腔部和设在外侧的开口部，所述内腔部的宽度大于开口部的宽度，所述开口部设置角度调整装置；所述角度调整装置包括两片平行的调节板、设置在调节板两端的铰轴和高度调节杆，所述铰轴可转动的安装在端面上，所述调节板的长度与稳流槽的长度相匹配，所述端面上设置与调节板相匹配的扇形限位槽。
6.按照权利要求5所述的双辊薄带连铸用浇铸系统，其特征在于：所述内腔部和开口部宽度比为2-2.5:1。
7.按照权利要求5所述的双辊薄带连铸用浇铸系统，其特征在于：所述多个出钢孔的截面积、内腔部的截面积和开口部的截面积之比为1:4:2。
8.按照权利要求5所述的双辊薄带连铸用浇铸系统，其特征在于：所述容腔分为上部的外腔和下部的稳流腔，所述外腔与稳流腔之间设有过滤网。
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