CN1154885A - 把液体金属引入金属连铸模具的喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种把金属液导入一金属连铸模具的喷嘴，包括第一管件(2)，该管件的一端连接到一内装所述金属液的贮器，另一端(4)通入其内部空间(7)的至少一部分(29)与所述第一部件(2)基本垂直的一第二空心件(6)，所述部分(29)的两端有至少一个可浸没在所述模具的铸造空间中的孔口(10、11)，其特征在于，该喷嘴在所述第一部件(2)或其伸长部内部的金属液通道中放置一障碍物，所述障碍物由至少一个可改变喷嘴内金属的优先流路的带孔件构成。

Description

把液体金属引入金属连铸模具的喷嘴

本发明涉及金属、特别是钢的连铸。更确切地说，本发明涉及用耐火材料制成的、称为“喷嘴”的管子，通常其顶端接至液体金属贮器，而其底端浸没在模具中的金属熔液中，金属制品的固化即在模具中开始，喷嘴的主要作用是防止液体金属层从贮器喷到模具的过程中被周围空气氧化。通过将其底端做成合适形状，还可在模具中有利地引导液体金属的流动而使金属制品的固化条件最佳。

可在模具中把金属熔液铸造成通为称为“扁锭”(平型制品)的截面为细长长方形的制品。在钢铁制造业中即是把钢铸造成板钢，即宽约1-2m、厚约20cm的钢板，但新近的某些“薄板铸造机”的铸造厚度可达几厘米。在这些例子中，模具由固定的壁构成，壁的不与钢水接触的表面急剧冷却，有的工厂还直接通过固化金属液体而试制厚度为几毫米的钢带。为此，所使用的模具的铸造空间的长边上有一对以相反方向围绕其平行的水平轴线转动的内部冷却的滚轮，而其短边上有用耐火材料制成的、紧抵滚轮的盖板(称为侧壁)。滚轮也可代之以冷却的环形皮带。

在这类模具中，最好主要在铸造空间的短边方向上引导液体金属的流动。因此，为了减轻金属沿着模具周边的固化厚度的起伏，应特别致力于使金属的热量分布均匀，在铸造带钢的，由于使用了耐火侧壁，这一热量分布均匀和熔液所需的搅动显得特别重要。事实上，若这些侧壁旁的金属的流动性得不到保证，金属就会过快冷却而在侧壁上出现不希望有的固化。

为使热量分布均匀，有时使用由两部分构成的(两件式)喷嘴(见JP-A-60021171)，特别是在两滚轮之间进行铸造时更是使用由两部分构成的喷嘴，第一部分由一圆管构成，其顶端与用作钢液贮器分配器的底部的一孔口连接，操作者可用一盖或滑门装置局部或全部关上该孔口而控制金属流率，金属在喷嘴中的最大流率决定于该孔口的截面。比方说用螺纹紧固在该管底端上的第二部分可浸没在模具中的金属熔液中。它由一空心件构成，上述圆管的下端孔口通向其内部。该空心件的内部空间在其端部处一航呈细长形，其方向大致与该圆管垂直。喷嘴工作时，该空心件放置成与模具的长边平行，液体金属从该空心件细长端部两端处的两个称为“喷口”的孔口流入模具中。

当比方说约为60t/h的高流率钢水在该喷嘴中流动时，在圆管部中的钢水的流速一下子便能达到每秒数米。此时金属液体不会充满喷嘴圆管部的整个截面。这会产生若干缺点。首先，由于“空吸泵效应”，外部空气会由于喷嘴与贮器(分配器)之间连接不严密而被吸入从而降低金属质量。其次，特别当关闭贮器底部的装置只局部打开时，金属的流动会出现漩涡而不均匀，这会造成从喷口流出的金属流极不稳定，而当为了减轻上述第一个缺点而在惰性气体鼓入喷嘴中时，这一不稳定性会加剧。从而金属液流区模具左右部分会出现不对称。这一不稳定性和不对称性使模具中的金属熔液内部出现被动而使其表面不断起伏，从而非常不利于带钢固化的均匀性，这些波动还使得用来检测液面高度和控制其位置的装置没有正当来由地作出反应：该装置本欲通过及时而不断改变滑门的打开程度来抵消金属平均厚度的起伏的。而且，这些不断的改变事实上加剧了金属液面的不稳定性。最后，液体金属在喷嘴中的高流速使得制造喷嘴的耐火材料很快磨损，特别是水平空心件底面上受金属液体冲击处。

本发明的目的是提供可确保金属较之通常使用在金属制品连铸中的喷嘴更平稳、更均匀流入模具中的喷嘴。

为此，本发明的主题是这样一种把液体金属导入一模具中而进行金属连铸的喷嘴，它包括：第一管状件，其一端可连接到一内装所述液体金属的容器，其另一端通入一第二空心件，该空心件的内部空间的至少一部分为所述第一管状件基本垂直，所述部分在其两端至少有一孔口可通入所述模具的铸造空间，其特征在于：它在所述第一管状件或其伸长部的内部的液体金属的路径中有一障碍物，所述障碍物由至少一个可使喷嘴内的金属从其优先流路转向的带孔件构成。

按照本发明第一实施例，所述障碍物由至少一块其上有多个孔的圆板构成。

按照本发明第二实施例，所述障碍物由一空心件构成，其底部伸入喷嘴所述第二空心件的内部空间中，所述空心件的侧壁上有孔。

在本发明一实施例中，喷嘴的整个内部空间呈T形。

可以看到，本发明在于把一障碍物插入在液体金属的路径中，从而急剧改变其理论流动轨迹并局部减小金属所能通过的截面而独而阻碍其自然流动。在同样的金属流率下，这可降低流速而使喷嘴的内部空间整个被充满。从而可减少金属流出喷嘴时的不稳定性并大大提高金属液体在模具左、右两半部流动的对称性和均匀性。

从结合下述附图的下述说明中可更好理解本发明：

图1a为本发明第一实施例的纵向剖面图，其中，该障碍物由一叠带孔圆板构成；图1b、1c和1d为这些圆板的俯视图；

图2为本发明第二实施例的纵向剖面图，其中，该障碍物由一从喷嘴第一管状件伸出的空心件构成，它把金属导向喷嘴的第二空心件的侧壁。

在图1a-1d所示本发明第一实施例中，与上述现有技术相同，喷嘴1由两个用石墨氧化铝之类耐火材料制成的主要部件构成，在此例中这两个部件为螺纹连接。第一部件为一圆管2，其内部空间3用作液体金属的通道。该圆管2通常垂直放置。其顶端(未画出)连至一连铸喷布器之类的金属液体贮器，且该顶端与一供金属流出的孔口在一直线上，而操作者可用一盖或一滑门装置调节金属的流率。圆管2底端4的外表面上有螺纹5而使其可装到喷嘴1的第二部件上。该第二部件由一空心件6构成，在该例中该空心件6的外部形状呈倒T形。空心件6的内部空间7也呈倒T形，从而包括一伸展在圆管2内部空间3中的圆柱部8。该圆柱部8的顶部有一扩大部9，扩大部9的壁上有螺纹，使它可旋到圆管2的底端4上，圆柱部8通入一截面呈圆形、椭圆形或长方形的水平管状部10。该管状部10的两端各有一供金属液体流出喷嘴的称为“喷口”的孔口11，11’。在铸造过程中，这些喷口置于充满铸造空间的液体金属的液面之下。

按照本发明，空心件6内部空间7的圆柱部8在扩大部9之内、其壁上的螺纹下方有一在喷嘴1的两部件2、6装配在一起之前可安装三个一叠的用耐火材料制成的圆板的凹部12：一上圆板13、一中圆板14和一下圆板15。凹部12和圆板13、14、15的直径选定成：喷嘴1装配好后，圆管2的底端抵靠上圆板13。上圆板13中有若干分别在其表面上而与圆管2的内部空间3平行的垂直孔16。中圆板14中有一比方说方形或圆形的孔17而形成一至少等于圆管2的内部空间3的截面的开口。其作用实际上是用作分开上圆板13与下圆板15的垫板。下圆板15中也有若干数量和大小可与上圆板13的孔16不同的孔18。但是，为了获得所需结果，重要的是，孔16与18相互错开，从而使得不碰上它们便能通过由圆板13、14、15组成的障碍物的金属液的数量尽可能少。为了使障碍物起到更好作用，上圆板13的金属液体最有可能流过的中部最好不设孔，从而尽早缓冲铸造喷流。

一般来说，给定圆板中的孔的总截面不得小于喷布器出口的截面，以便确保铸造时获得与不设障碍物时一样高的最大金属流率。

或者如公知的，空心件6的底部19设有称为“泄漏孔”的孔20。这些泄漏孔20的通常作用是使一部分金属流转向模具底部。这一转向降低了流率以及金属在喷口11、11’处的喷出适度，从而防止金属锰力冲击模具的短边和干扰其中的固化状态。若在两滚轮之间进行铸造，这还可以避免耐火侧壁的过度恶化。此外，这些泄漏孔20可确保把高热金属均匀地送入铸造空间的底部，特别是与喷嘴1相配合地供应高热金属；从而可更好地控制固化状况。使用本发明障碍物可最大程度地利用泄漏孔20提供的优点，因为这些泄漏孔20的作用越大，喷嘴1内部、特别是空心件6内部的的金属流动就越均匀。特别是，这可缓冲金属在最靠近喷嘴轴线的泄漏孔20中的自然流动。

举例来说，若喷嘴1的圆管2的内径为60mm，空心件的喷口11、11’为直径为30mm的圆孔，则可使用由三块外径为100mm、厚25mm的圆板13、14、15构成的障碍物，各圆板的特点如下：

上圆板13中有直径为13mm的8个圆孔16，排列成由一排两个一排的圆孔隔开的两排3个一排的圆孔；

上圆板14只有一个边长为60mm的方形孔或直径为60mm的圆形孔17；

下部板15有5个直径为19mm的孔18，即一个中心孔和排列在一正方形四角处的4个孔。

在此例中，在铸造钢水时，若钢水流过喷嘴1的流率为60t/h，若无障碍物，则钢水只部分充注圆管2的内部空间。但是，上述障碍物足以缓冲钢水的流动，从而将其流速降至1m/s，从而使钢水充满圆管2，并使钢水在喷口11、11’的整个截面上以平稳、基本均匀的流速喷出，而钢水流率仍为60t/h，从而在保持钢水通过喷嘴1的流率不变的同时使钢水在模具中不致出现波动。

各圆板必须用氧化锆之类无论如何与铸造金属的性质匹配的耐火材料制成，以防止该金属与之发生化学反应。

当然，上述由圆板构成的障碍物只是举例，并不对本发明有所限制，特别不难看出，可只使用一块带孔圆板，若这样做在通常铸造状况下足以获得满意结果的话；或者相反，使用三块以上圆板以加强缓冲铸造流的效果。同样，只有一个大孔17从而只用作带有多个小孔的圆板13、15之间的垫板的中圆板14严格说来可有可无。但是，之可避免金属流过分集中在下圆板15的正对上圆板13的小孔的实心部位上而减少下圆板15的磨损。

在图2(其中与图1a中相同的部件用同一标号表示)所示本发明第二实施例中，插入喷嘴1中的该障碍物由一其一端有一底22的管件21构成。该管件21的开口端有一可插入空心件6中用来安装本发明第一实施例的三圆板13、14、15的凹部12中的肩23。管件21的侧壁24上有小孔25、26、27供金属液体在失去很大一部分势能后从管件21的部空间28流到空心件6的内部空间7。在图2所示实施例中，这些小孔25、26、27共有六个，排到在管件21的三个不同高度处，不致呈椭圆形。它们可有利地把液体金属导向空心件6内部空间7的圆柱部8的侧壁上，从而金属流的能量在管件21内被吸收后因冲击到该侧壁上而进一步被吸收。同样，为了尽可能均匀地加长金属在喷嘴1中的滞留时间，最好这些孔的方向如图所示与喷口11、11’的方向垂直。

举例来说，若把其内部空间长为84mm、直径为30mm、其侧壁上有10×20mm的小孔25、26、27的一管件21插入同样的喷嘴1中，则其对金属流的流速和均匀性的效果与图1a-1d所示的上述障碍物的圆板13、14、15基本相当。

上述实施例不是限制性的，例如不难看出，可把障碍物在接插入管2中而不仅仅是其延长部中。也可在喷嘴1中插入多个与上述障碍物相同的障碍物，或者虽然形状不同，但能起到同样作用。

本发明并不限于应用于连铸扁钢制品(板钢、带钢、条钢)，尽管它主要用于这一方面。它可应用于许多其它用来连铸任何形状的任何金属的喷嘴，以便减慢金属流速而使其更好地充满喷嘴，从而提高从喷嘴流出的金属液流的平稳性。

Claims (8)

1.一种把液体金属导入金属连铸模具中的喷嘴(1)，它包括：第一管件(2)，该管件的一端连接到内装所述金属液的一容器，另一端(4)通入一个第二空心件(6)，该空心件的内部空间(7)的至少一部分(29)与所述第一管件(2)基本垂直，所述部分(29)的两端各有至少一个孔口(10、11)通入所述模具的铸造空间，其特征在于：该喷嘴在所述第一管件(2)或其延长部的内部的金属液的通道中放置一障碍物，所述障碍物由至少一个可使喷嘴内的金属改变其优先流路的带孔件构成。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述障碍物由至少一个其上有多个孔的圆板构成。

3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述障碍物由若干其上有多个小孔(16、18)的圆板(13、15)构成，而这些圆板之间用其上具有一个截面接近所述第一管件(2)的内截面的孔(17)的其它圆板(14)隔开。

4.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述障碍物由一具有底(22)而其内部可流入金属液的管件(21)构成，所述管件(21)的侧壁上有可供金属流入该喷嘴(1)的所述第二部件(6)的内部空间(7)的小孔(25、26、27)。

5.根据权利要求4所述的喷嘴，其特征在于，所述小孔(25、26、27)朝向该喷嘴(1)的所述第二部件(6)的内壁，

6.根据上述任一权利要求所述的喷嘴，其中，该喷嘴(1)的所述第一部件(2)与所述第2部件(6)为螺纹连接；所述障碍物插入在一位于所述第二部件(6)内壁上的凹部(12)中。

7.根据上述任一权利要求所述的喷嘴，其特征在于，该第二部件(6)内部空间(7)的与第一部件(2)基本垂直的所述部分(29)呈细长形而使整个喷嘴的内部空间呈T形。

8.根据上述任一权利要求所述的喷嘴，其特征在于，空心件(6)的底部(19)包括至少一个泄漏孔(20)。

Images