CN115283657A - 一种非平衡浇铸用中间包装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非平衡浇铸用中间包装置及使用方法，涉及炼钢厂连铸工序中间包使用领域。所述中间包包括中间包本体和中间包本体内部的用于容纳钢水的空腔，所述中间包本体由一对平行设置的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及它们之间的包底组成；所述第三侧壁中部向外突出形成外凸部；外凸部设置有圆筒形挡墙，挡墙将空腔分成圆形冲击区和注流区；挡墙上设置有挡墙出口，挡墙和第二侧壁之间设有两条挡坝。本发明提供的中间包一方面可以提高钢液在中间包的停留时间，增强夹杂物上浮，从而提高钢液纯净度，另一方面也可以改善中间包内流场，提高各流响应时间和各流钢液在中间包内停留时间的一致性，提高各流铸坯质量的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢厂连铸工序中间包使用领域，尤其涉及一种适用于非平衡浇注的连铸中间包及使用方法。
背景技术
中间包是连铸生产中的一个重要装置，主要用于承接和临时存储大包钢水，实现结晶器中钢水的稳定流动。但是，采用现有中间包进行浇注时，存在钢液停留时间短、各流响应时间一致性差、死区比例大等问题，导致钢液中夹杂物难以有效上浮、各流铸坯一致性差等问题，致使铸坯质量偏低且存在一定的波动性。
中国专利文献CN 206622605 U(201720366794.2)公开一种三机三流板坯连铸中间包，中间包包体采用T型结构，在中间包包体和钢水空腔之间设置有中间包内衬，钢水空腔的T型交叉口处设置有U形挡渣墙，U形挡渣墙的两端固定连接中间包内衬，将钢水空腔分成冲击区和注流区，在U形挡渣墙的两个侧墙上分别开设有连通冲击区和注流区的导流孔；注流区设置有三个出钢口，分别为第一出钢口、第二出钢口和第三出钢口，下支撑砖和第一出钢口之间、下支撑砖和第三出钢口之间均设置有挡坝。能保证钢水均匀分配至各个出钢口，以匹配大型转炉使用，提高生产能力，又能减少各流钢水温差，促进夹杂物上浮，延长中间包耐火材料的使用寿命。
但是，用于生产高端产品的非平衡浇铸，对于钢液品质要求更高，现有中间包无法满足非平衡浇铸的需求。非平衡浇铸的浇铸口不以中间包的轴线呈对称分布，所以包内流场更加不均匀。当使用现有中间包装置进行非平衡浇注时，比如，使用CN 206622605 U所述中间包，会导致两侧浇注口的钢液停留时间长，且流速较小，中间浇注口钢液停留时间短，流速大，会造成三个浇注流钢坯质量不稳定，且钢坯之间的质量也会存在较大差异，还具有“死区”比例大，中间包利用率低的不足。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术的不足，提供一种非平衡浇铸用中间包装置及使用方法。
为实现上述目的，本发明所提供以下技术方案：
一种非平衡浇铸用中间包装置，包括中间包本体和中间包本体内部的用于容纳钢水的空腔，所述中间包本体由一对平行设置的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及它们之间的包底组成；所述第三侧壁中部向外突出形成外凸部；
外凸部设置有圆筒形挡墙，挡墙将空腔分成圆形冲击区和注流区；挡墙上设置有挡墙出口，挡墙和第二侧壁之间设有两条挡坝，挡坝的两端分别连接第二侧壁和挡墙；两条挡坝将注流区分为三个区域，每个区域内均包含一个中间包出口。
优选的，所述外凸部为直板形或圆弧形。
优选的，挡墙的高度为440～460mm；厚度为80～120mm，外径500～600mm。挡墙高度高于中间包稳定浇注时的钢液液面、低于中间包覆盖剂上表面。中间包稳定浇注时液面高度一般为420～440mm，略低于挡墙高度。
优选的，挡墙出口为方形、圆形、椭圆形或者矩形，优选圆形。
挡墙出口的数量为2个，以中间包俯视图中间轴为轴对称设置。挡墙出口的出口方向为斜向下，与水平面的角度为15～25°，挡墙出口的直径为60～65mm，挡墙出口中心高度距离包底190～210mm。中间包挡墙上单个挡墙出口的横截面面积大于等于中间包长水口面积的1/2。
优选的，挡坝为长方体或者梯形体，优选长方体。挡坝高度为100～160mm。
优选的，挡坝与第二侧壁的夹角为25～35°，两条挡坝组成类倒“V”字型。带夹角的挡坝可以缓解钢水冲击，提高挡坝在钢水中的抗变形能力，提高挡坝的寿命。
所述中间包出口为非对称布置，即中间包出口不以中间包中心线呈对称分布。三个中间包出口沿包底长度方向间距相等，且位于宽度方向的中心位置。
优选的，中间包出口设置上水口，上水口由坐砖固定，上水口下端连接下水口，下水口下端连接浸入式水口，棒塞置于上水口中。所述浸入式水口布置在H型结晶器一侧翼缘三角区中心点处。
本发明还提供一种非平衡浇铸用中间包装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)移动非平衡浇铸用中间包装置，将装置的浸入式水口下端插入H型结晶器内；
(2)钢液通过大包长水口注入中间包冲击区，待中间包内钢液液位达到浇铸液位，开始浇铸，根据铸坯拉速，调整塞棒开口度，钢水通过塞棒控制，经过上水口、下水口和浸入式水口，注入H型结晶器；
(3)浇注结束后，将塞棒开口度调整为零，进行堵流。
浸入式水口达到使用极限时，将塞棒开口度调整为零，进行浸入式水口的更换，然后根据铸坯拉速，重新调整塞棒开口度，进行正常生产。
本发明技术方案所产生的有益效果：
(1)系统结构简单，制造和维护成本较低。
(2)相对于现有技术中中间包挡墙高度低于钢水液面的情况，本发明中间包具有高于钢水液面、低于覆盖剂上表面的挡墙，一方面可以提高钢液在中间包的停留时间，增强夹杂物上浮，从而提高钢液纯净度，另一方面也可以改善中间包内流场，提高各流响应时间和各流钢液在中间包内停留时间的一致性，提高各流铸坯质量的稳定性。
(3)挡墙双孔分流可以减少钢液对中间包包壁的冲击，降低包壁侵蚀，增加中间包使用寿命。
(4)中间包出口非对称布置，可以提高中间包内钢液流场的均匀性，进一步改善中间包内流场，提高各流响应时间和各流钢液在中间包内停留时间的一致性，提高各流铸坯质量的稳定性。
(5)下水口内径大，“套眼”风险小，可以实现生产铝脱氧工艺或含铝超薄异型坯的批量稳定生产。
附图说明
图1为本发明中间包结构示意图。
图2为本发明所述中间包的俯视图。
图3为本发明所述中间包的立体图。
图4为本发明所述浸入式水口在结晶器内的布置位置示意图。
其中：1、塞棒，2、上水口，3、下水口，4、浸入式水口，5、坐砖，6、中间包本体，7、中间包内钢液，8、结晶器内钢液，9、结晶器，10、结晶器中心线，11、中间包中心线，12、挡坝，13、挡墙，14、挡墙出口，15、中间包出口，601、第一侧壁，602、第二侧壁，603、第三侧壁，604、外凸部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1所示，是本发明的一种具体实施方式，一种非平衡浇铸用中间包装置，包括中间包本体6和中间包本体6内部的用于容纳钢水的空腔，所述中间包本体6由一对平行设置的第一侧壁601、第二侧壁602、第三侧壁603以及它们之间的包底组成；
所述第三侧壁603中部向外突出形成外凸部604，外凸部604为直板形或圆弧形。外凸部设置有圆筒形挡墙13，挡墙13将空腔分成圆形冲击区和注流区；本发明中间包的圆形冲击区死角少，可提高大包钢水进入中间包后流场的均匀度。
挡墙高度高于中间包稳定浇注时的钢液液面、低于中间包覆盖剂上表面。挡墙13的高度为440～460mm；厚度为80～120mm，外径500～600mm。中间包稳定浇注时液面高度一般为420～440mm，略低于挡墙高度。挡墙13形成的冲击区可以对钢液进行充分缓冲，不会造成中间包液面波动；也不会对浇注区产生扰动，利于中间包浇注区的稳定。
挡墙13上设置有挡墙出口14，挡墙出口14可以为方形、圆形、椭圆形或者矩形，优选圆形；挡墙出口14数量为2个，以中间包俯视图中间轴为轴对称设置。挡墙出口14的出口方向为斜向下，与水平面的角度为15～25°，挡墙出口14直径为60～65mm，挡墙出口14中心高度距离包底190～210mm。中间包挡墙13上单个挡墙出口14的横截面面积大于等于中间包长水口面积的1/2。
挡墙13和第二侧壁602之间设有挡坝12，挡坝12为长方体或者梯形体，优选长方体。挡坝高度为100～160mm；挡坝12的两端分别连接第二侧壁602和挡墙13。
本发明非平衡浇铸用中间包主要用于生产高质量铸坯，不设置溢流口可将浇注区上浮的夹杂物控制在冲击区内，避免污染浇注区钢水。
挡坝12与第二侧壁602的夹角为25～35°，两条挡坝组成类倒“V”字型。带夹角的挡坝可以缓解钢水冲击，提高挡坝在钢水中的抗变形能力，提高挡坝的寿命，可避免钢液挡墙流出后，对挡坝的加大冲击。两条挡坝将注流区分为三个区域，每个区域内均包含一个中间包出口15。挡坝12上未设置出口可减少钢液进入中间区域的流速，增加钢液在中间区域内的停留时间，为夹杂物上浮提供条件，提高钢水纯净度。
三个中间包出口15不以中间包中心线11呈对称分布，该结构能够用于非平衡浇铸，能够延长非平衡浇铸过程中中间包内钢液停留时间，减少死区。
三个中间包出口15沿包底长度方向间距相等，且位于宽度方向的中心位置。位于中心的中间包出口15偏离中间包中心线11设置，偏离的距离根据实际需要确定。具体的偏离的距离可根据铸坯规格确定，比如铸坯规格为575mm*450mm时中间距离为209mm；铸坯规格为750mm*370mm时中间距离为298mm；1024mm*390mm规格时中间距离为426mm。
中间包出口15设置上水口2，上水口2由坐砖5固定，上水口2下端连接下水口3，下水口3下端连接浸入式水口4，棒塞1置于上水口2中。所述浸入式水口4布置在H型结晶器一侧翼缘三角区中心点处。
一种非平衡浇铸用中间包装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)将非平衡浇铸用中间包按照附图中所示结构进行连接和组装。
(2)移动非平衡浇铸用中间包装置，将装置的浸入式水口下端插入H型结晶器内。具体的，每个浸入式水口分别对应于一个H型结晶器的其中一个翼缘三角区中心点。
(3)大包通过大包长水口将钢液注入中间包冲击区。对于位于中间区域的注流区，钢液依次通过挡墙出口、挡坝，到达中间包出口。
待中间包内钢液液位达到浇铸液位，开始浇铸，根据铸坯拉速，调整塞棒开口度，钢水通过塞棒控制，经过上水口、下水口和浸入式水口，注入H型结晶器。
(4)浇注结束后，将塞棒开口度调整为零，进行堵流。
(5)浸入式水口达到使用极限时，将塞棒开口度调整为零，进行浸入式水口的更换，然后根据铸坯拉速，重新调整塞棒开口度，进行正常生产。
下述各实施例均为超薄异型坯连铸机生产H型近终型异型坯，三机三流，浇注规格为750mm×370mm×90mm。
实施例1：
使用本发明所述非平衡浇铸用中间包装置进行连铸生产，本实施例中，中间包参数如下：
挡墙13高度450mm，挡墙厚度80mm，挡墙外径500mm；挡墙出口14为圆形，直径60mm，挡墙出口14中心处距包底高度190mm，挡墙出口14与水平面夹角为15°；挡墙出口横截面面积是中间包长水口面积的113％。挡坝12高度160mm。挡坝12与第二侧壁602的夹角为25°。
实施例2：
使用本发明所述非平衡浇铸用中间包装置进行连铸生产，本实施例中，中间包参数如下：
挡墙高度440mm，挡墙厚度120mm，挡墙外径600mm；挡墙出口14为圆形，直径65mm，挡墙出口14中心处距包底高度210mm，挡墙出口14与水平面夹角为25°；挡坝12高度100mm。挡坝12与第二侧壁602的夹角为35°。
实施例3：
使用本发明所述非平衡浇铸用中间包装置进行连铸生产，本实施例中，中间包参数如下：
挡墙13高度460mm，挡墙厚度100mm，挡墙外径550mm；挡墙出14口为圆形，直径65mm，挡墙出口14中心处距包底高度200mm，挡墙出口14与水平面夹角为20°；挡坝高度130mm。挡坝12与第二侧壁602的夹角为30°。
对比例1：
本例中，挡墙高度260mm，挡墙无出口，无挡坝。
对比例2：
本例中，挡墙高度450mm，挡墙出口为圆形，直径25mm，挡坝高度50mm。
对比例3：
本例中，挡墙高度450mm，挡墙出口为圆形，直径35mm，挡坝高度200mm。
实施例1～及对比例1～3各流响应时间、停留时间、稳定时间及死区比例见表1所示。
表1实施例和对比例主要效果对比
对比表1中数据可知，实施例1～3在响应时间、平均停留时间、稳定时间三个方面的各流差异性均较对比有显著改善，其中响应时间的各流差异降低34.1s，平均停留时间的各流差异降低95.0s，稳定时间的各流差异降低82.9s。表明本发明所述装置具有稳定各流钢液流动的效果。
对比表1中数据可知，实施例1～3的总停留时间提高94.0s，同时各流响应时间最低33s，解决了“短路流”问题，表明本发明装置具有增加钢液在中间包停留时间的效果，为钢液中的夹杂物上浮提供更有利条件。
对比表1中数据可知，实施例1～3的死区体积降低20.5％，表明本发明装置可以有效提高中间包利用效率。
最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，包括中间包本体(6)和中间包本体(6)内部的用于容纳钢水的空腔，所述中间包本体(6)由一对平行设置的第一侧壁(601)、第二侧壁(602)、第三侧壁(603)以及它们之间的包底组成；所述第三侧壁(603)中部向外突出形成外凸部(604)；
外凸部(604)设置有圆筒形挡墙(13)，挡墙(13)将空腔分成圆形冲击区和注流区；挡墙(13)上设置有挡墙出口(14)，挡墙(13)和第二侧壁(602)之间设有两条挡坝(12)，挡坝(12)的两端分别连接第二侧壁(602)和挡墙(13)；两条挡坝将注流区分为三个区域，每个区域内均包含一个中间包出口(15)。
2.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，所述外凸部(604)为直板形或圆弧形。
3.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，挡墙(13)高度高于中间包稳定浇注时的钢液液面；
优选的，挡墙(13)的高度为440～460mm；厚度为80～120mm，外径500～600mm。
4.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，挡墙出口(14)为方形、圆形、椭圆形或者矩形，优选圆形。
5.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，挡墙出口(14)的数量为2个，以中间包中心线为轴对称设置。
6.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，挡墙出口(14)的出口方向为斜向下，与水平面的角度为15～25°；
挡墙出口(14)的直径为60～65mm，挡墙出口(14)的中心距离包底190～210mm。
7.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，挡坝(12)为长方体或者梯形体，优选长方体。
优选的，挡坝高度为100～160mm。
优选的，挡坝(12)与第二侧壁(602)的夹角为25～35°。
8.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，所述中间包出口(15)为非对称布置。
9.根据权利要求1所述的非平衡浇铸用中间包装置，其特征在于，中间包出口(15)设置上水口(2)，上水口(2)由坐砖(5)固定，上水口(2)下端连接下水口(3)，下水口(3)下端连接浸入式水口(4)，棒塞(1)置于上水口(2)中。
10.权利要求1～9任一项所述非平衡浇铸用中间包装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)移动非平衡浇铸用中间包装置，将装置的浸入式水口下端插入H型结晶器内；
(2)钢液通过大包长水口注入中间包冲击区，待中间包内钢液液位达到浇铸液位，开始浇铸，根据铸坯拉速，调整塞棒开口度，钢水通过塞棒控制，经过上水口、下水口和浸入式水口，注入H型结晶器；
(3)浇注结束后，将塞棒开口度调整为零，进行堵流。
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