CN1178488A - 中间浇包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中间浇包,它能够改善从其中流过的金属液的流动特性。该中间浇包(10)在其底板(11)上有一排泄口,排泄口与倾倒区(14)沿浇包纵向相隔排列,倾倒区(14)用于接收从浇包倒入的钢水液流,一个冲击垫(13,40)位于中间浇包底板(11)的倾倒区,冲击垫(13,40)包括一基底(41),基座有一冲击表面(42),冲击垫还包括一个沿基底四周向上延伸的侧壁(43),侧壁(43)有一内表面(48),该内表面上有朝着倒入液流的切槽部分,切槽部分的表面具有用来接收液流并使其反转的形状,在冲击垫(13,40)及排泄口之间安装有挡堰(20,21),挡堰(20,21)具有一个或几个孔洞(27,28)以使一部分钢水能够流过,挡堰(20,21)从中间浇包底板(11)向上延伸至中间浇包最大钢水高度的40%至60%。

Description

中间浇包

该项发明涉及一种中间浇包，特别是旨在提供一种改善中间浇包中金属液流动的装置。

在钢的连续铸造过程中，钢水从浇包中倒入中间容器，即中间浇包，再从中间浇包倒入一个或几个连续铸造模。例如，中间浇包可以浇铸两个铸模，即双线中间浇包。

众所周知，有害的非金属夹杂物可能滞留在中间浇包的钢水中，而且人们已经提出了多种方案，在钢水通过中间浇包之前去除这类夹杂物以提高钢水质量。这些方案中包括在中间浇包钢水表面使用一层“活性”熔剂，这层熔剂可以收集有害的夹杂物。这些方案中还包括在中间浇包中设置各种各样的导流板、挡堰以及挡流板。在本文中，导流板指的是从中间浇包底部延伸至钢水最高面以上的突起板，挡堰指的是中间浇包底部的突起。钢水必须在其上流动，而挡流板指的是向下伸入钢水中的障碍物，钢水必须在其下流动。

这类导流板，挡堰以及挡流板可以由活性材料构成，或包括由活性材料例如氧化铝构成的表面层，以达到收集钢中夹杂物的目的。它们之上可以有孔洞，使一部分钢水能够流过，而且它们的外形和位置可以设计成能够促进钢水向上流动的样子，以使钢水和表面的熔剂材料更好地接触。

而且，人们也知道在中间浇包底部安装一个防腐蚀的冲击垫，用来接住从浇包中倒入的钢水液流。

导流板，挡堰，挡流板以及冲击垫在本文中统称为浇包附件。

除了最基本的防腐蚀作用之外，冲击垫还被设计成用来把浇包中表面紊流减至最小。例如，在美国专利第5169591号中公开的冲击垫有一个用来接收从浇包倒入钢水的基座，并且有沿基座周边向上延伸的侧壁。向上延伸的侧壁内表面具有朝着浇包中倒入之液流的切槽部分，切槽部分沿着内表面的长度方向延伸并且它的表面具有可以接收由浇包倒入钢水产生的液流并反转其流动方向的形状。

通过减少倾倒区紊流，可以减少表面熔剂层破裂而将钢水暴露于空气中的危险，因此减少了钢水的再氧化及热量散失。

本发明的目的在于改善中间浇包附件的布置，减少倾倒区紊流，改善流动方式以达到中间浇包稳态浇铸，这样有利于去除夹杂物，而且熔渣/熔剂覆盖层破裂减少，浇包更换时夹杂物的滞留也减小。

相应地，该项发明在一方面提供了一种中间浇包。中间浇包在底板上有一排泄口，排泄口与倾倒区沿纵向排列，倾倒区用来接收浇包中倒入的钢水液流，中间浇包底部倾倒区中有一冲击垫，冲击垫包括一个带冲击表面的基座，沿基座周边向上延伸的侧壁，侧壁的内表面上有朝着倒入钢水液流的切槽部分，切槽部分有一表面，它具有用来接收倒入的液流并使其流向倒转的形状。在冲击垫与排泄口之间有一挡堰，挡堰上开有一个或几个孔洞以使得一部分钢水能够流过。挡堰从中间浇包底部向上延伸至中间浇包中钢水最大高度的40％至60％处。

在另一方面，该发明提供了中间浇包附件的一套组件，该套组件包括如上一段所述的一个冲击垫及一个挡堰。

优选地是，中间浇包有两个纵向隔开排列的排泄口，倾倒区的两侧各有一个，而且在倾倒区和每个排泄口之间都有一个挡堰。

优选地是，每个挡堰有一对孔洞，它们均匀地沿挡堰宽度方向相隔排列。孔洞最好是开在中间浇包底板以上，其最下端与底板的距离在25mm和挡堰高度的50％之间。孔洞可以是圆形横截面，也就是说穿过挡堰的通道是圆筒状的，尽管这并不重要而且它们可能是诸如椭圆或其他形状的。

这些孔洞可以水平地穿过档堰，但是，在一个优选的实施例中，孔洞是向下倾斜一定角度的，例如从挡堰靠近倾倒区一面向靠近排泄口一面从水平向下倾斜30°至60°。在这一例子中，上述孔洞中心的高度自挡堰上游算起，即靠近冲击垫的一面。

对于跨越中间浇包整个宽度的挡堰来说，这些孔洞直径可以为5至15cm，该挡堰高度40cm，中间浇包钢水工作高度为80cm。

比如说，冲击垫可以是上述美国专利第5169591号中所公开的类型。另一方面，它也可能是我们1994年11月9日提交的共同未决的美国专利申请第08/338123号中所述的改进型冲击垫。该申请中所描述的冲击垫有一个基座以及一个从基座向上延伸的环形外侧壁，该侧壁包围的内部空腔有一向上的开口，用来接收金属液流。外侧壁有一环形内表面，它至少具有朝着开口方向向上向内延伸的第一部分，并且最好具有朝着第一部分向外向上延伸的第二部分，这样向下流动的金属液冲击基座表面后，就向着环形内表面向外流动，继而又向着刚倒下来的金属液流向上向内流动。而且，该申请中还描述了一种冲击垫。该冲击垫有一基座及从基座向上延伸的环形侧壁，以及一个与基座的冲击表面基本平行的上表面。该上表面与侧壁相连，在其中形成了一个不均匀的开口。该不均匀开口具有一长尺寸和一与之垂直的短尺寸。侧壁有一内表面，其形状能够使得金属液接触冲击表面后先向外侧流动然后向内侧流动，并沿侧壁内表面向上流动，然后从开口处流出。在后一实施例中，开口的方向一般与中间浇包长尺寸方向一致。

挡堰相对于排泄口以及倾倒区的最佳位置和尺寸当然是根据中间浇包不同而不同。但是本领域的普通技术人员是容易确定的。比如说，这些人可能经常使用数学方法以及/或者水模拟方法来确定中间浇包附件的设计及位置。

这一发明已被发现能够显著改善中间浇包中的金属液流动，其优点包括：

i)增加最小滞留时间

ii)减少死区体积

iii)增加中间滞留时间

iv)增加表面导向液流

这些特点都能促进去除夹杂物。虽然，增加滞留时间也就增加了从钢中去除夹杂物的可能性。减少死区体积也就减少了中间浇包中液流静止的区域，液流静止会降低温度均匀化，使得去除夹杂物的可能性减小。增加表面导向液流则促进钢水与活性熔剂覆盖层接触，因此促进了夹杂物的收集。

v)减少紊流也能减少钢水的再氧化，特别是在钢水从浇包倒入空的中间浇包时以及顺序铸造中更换浇包时。因此，使用特定类型的冲击垫可以衰减倒入中间浇包钢水的能量，减少紊流继而减少钢水暴露于空气中，从而减少了氧化夹杂物的形成。例如，氧化铝和氧化铁，它们通常在钢水浇铸过程中生成。

vi)减少了从中间浇包排泄口排出的炉渣量。

vii)减少了顺序铸造中瞬态混合钢水梯度(即不同化学成分的钢水)，因此提高了产量。

viii)整个中间浇包中均可使用活性熔剂表面层，因此促进了夹杂物的收集。

而且，该项发明使用与常用倾注垫/导流板系统或倾注垫/挡堰/挡流板系统相比，浇包附件所需材料减少了。

该发明的实施例在以下用例子予以说明。参看附图，其中：

图1是中间浇包纵向截面的一个示意图，它表示了倾倒区的冲击垫对钢水流动的影响。图中中间浇包未使用本发明中使用的挡堰；

图2是与图1相似的视图，它表示了该项发明中的挡堰及冲击垫对钢水流动的影响；

图3是该项发明中使用的挡堰的正视图；

图4是图3沿IV-IV线的剖面；

图5是该项发明中使用的冲击垫的俯视图；

图6是图5沿VI-VI的剖面；

图7是图5沿VII-VII的剖面。

在图1中，中间浇包10有底板11及端壁12。浇包底板中心装有一冲击垫13。以下详细描述该冲击垫，参照图5，6，7。

浇包(未示出)的浇注管14位于冲击垫的正上方，以便倒入中间浇包的钢水冲击该冲击垫。中间浇包有两个排泄区15及16，分别位于中间浇包纵向两端。中间浇包基座上的实际排泄口未示出。

图中箭头表示钢水流动方向，这是由比例为3/10的中间浇包模型通过水模拟得出的结果。图中表示出了几个“死区”。“死区”部位液流近乎静止。这时“死区”的标号为17(向着液体表面的一对区域，分别指向中间浇包两端)，18(分别位于中间浇包两端，端壁与底板交角处的一对区域)以及19(在中间浇包底部，分别位于冲击垫与排泄区之间的一对区域)。

在图2中，相同的参照数字表示相同的中间浇包部件。浇包附件在加入了两个挡堰20及21后就齐全了。每个挡堰大约位于冲击垫13到相应排泄区距离的60％至80％处。(这一距离可以变化，例如从40％到80％，依浇包设计和铸造条件而定)。以下详细描述了档堰的结构，参见图3和图4，每个挡堰的高度大约为中间浇包钢液正常最大操作高度的50％。

该图中钢水的流动方式仍如箭头所示。该结果仍由比例为3/10的模型通过水模拟得出。图中也示出了六处钢水相对静止的“死区”，但正如我们看到的，它们的体积显著地减小了。图中出现一对“死区”22，分别位于中间浇包两端处液体的表面。在与图1中死区18相应的位置出现了第二对死区23。在每个挡堰20，21下游一侧出现了第三对死区24。

总之，钢水的流动方式大大地改善了，导致了更好地去除夹杂物。

在图3及图4中，挡堰21(与挡堰20相同)有一上游面25，即最靠近倾倒区及冲击垫14的一面。该面逐渐变小至一较低的边沿26，以与特定的中间浇包壁相一致，边沿26放在浇包底板上。两孔27，28穿过挡堰，形成了通道29。该通道从上游面向下游面，自水平向下倾斜45°。

档堰21在制造过程中铸有两个安装吊钩30及31。这样，挡堰便于被起重机吊起并放置于中间浇包中所需的位置。

图5，6，7中所示冲击垫40具有一个带冲击表面42的基座41，用来接收倒入的钢水。冲击垫外形为常见的矩形，它有一沿着其周边连续延伸的竖直侧壁43，侧壁包围着一个内腔44，其上部有开口45，用来接收倒入的液流。开口45是不均匀的，为矩形。当冲击垫位于中间浇包底板上时，开口的长边的位置是沿着浇包纵向延伸。侧壁43有一个内面48。该内面的形状是先从冲击表面42向外向上延伸，然后向内向上延伸至开口45。侧壁在环绕开口45的上表面49处截止，它有效地在其内壁上提供了一个切槽部分，以接收由倒入的钢水冲击表面42而产生的液流并使其流向反转。

如图所示，冲击垫有4个吊钩50，用来将其安装于中间浇包中。这些吊钩也是在冲击垫的制造过程中与其铸在一起的。

Claims (12)

1.一种中间浇包(10)，在其底板(11)上有一排泄口，排泄口与倾倒区(14)沿浇包纵向相隔排列，倾倒区(14)用于接收从浇包倒入的钢水液流，一个冲击垫(13，40)位于中间浇包底板(11)的倾倒区，冲击垫(13，40)包括一基座(41)，基座有一冲击表面(42)，冲击垫还包括一个沿基座四周向上延伸的侧壁(43)，侧壁(43)有一内表面(48)，内表面上有朝着倒入液流的切槽部分，切槽部分的表面具有用来接收液流并使其流向反转的形状，在冲击垫(13，40)及排泄口之间安装有挡堰(20，21)，挡堰(20，21)具有一个或几个孔洞(27，28)以使一部分钢水能够流过，挡堰(20，21)从中间浇包底板(11)向上延伸至中间浇包中最大钢水高度的40％至60％。

2.如权利要求1所述的中间浇包，其中有两个纵向相隔排列的排泄口，分别位于倾倒区(14)的两侧，在倾倒区与每个排泄口之间各有一个挡堰(20，21)。

3.如权利要求1或2所述的中间浇包，其中每个挡堰(20，21)有一对孔(27，28)，它们相隔地均布在挡堰宽度方向上，并位于中间浇包底板(11)之上，从挡堰上游一面量起，底板距孔洞最近边缘的距离在25mm至挡堰(20，21)高度的50％之间。

4.如权利要求1，2或3所述的中间浇包，其中的孔洞(27，28)截面形状为圆形或椭圆形。

5.根据前述权利要求之一的中间浇包，其中的孔洞(27，28)穿过挡堰(20，21)，从挡堰(20，21)靠近倾注区(14)一面到靠近排泄口一面(15，16)向下倾斜。

6.如权利要求5所述的中间浇包，其中的孔洞(27，28)与水平方向成30°至60°角。

7.根据前述权利要求之一的中间浇包，其中冲击垫(40)有一个沿其周边向上延伸的侧壁(43)，侧壁围成一内部空腔(44)，其上部有一个开口(45)，用来接收倒入的液流，上部开口(45)有一长尺寸以及与之垂直的短尺寸，开口的长尺寸与中间浇包的长尺寸方向一致。

8.用于中间浇包(10)的一套附件，该附件包括安装于中间浇包底板倾倒区的冲击垫(13，40)，冲击垫有一基座(41)、一个冲击表面(42)，以及一个沿基座周边向上延伸的侧壁(43)，侧壁有一内表面(48)，该内表面上有一切槽部分，用来面对并接收倒入中间浇包的钢水液流，并使其流向反转，在冲击垫(13，40)与中间浇包的一个排泄口之间可以安装一个挡堰(20，21)，挡堰上开有1个或多个孔洞(27，28)以使得一部分钢水能够穿过挡堰流动，挡堰(20，21)从中间浇包底板(11)向上延伸至中间浇包钢水最大高度的40％至60％。

9.如权利要求8所述的一套附件，其中挡堰(20，21)有一对孔(27，28)，这对孔在其宽度方向上均匀相隔排列，而且，其位置应使得，当挡堰位于中间浇包中所需位置时，中间浇包底板(11)与孔洞(27，28)最近边缘的距离为25mm至挡堰(20，21)高度的50％之间，这一距离由挡堰上游面量起。

10.如权利要求8或9所述的附件，其中孔洞从挡堰(20，21)的面向中间浇包倾倒区一面向面向中间浇包排泄口的一面，自水平向下倾斜一定的角度。

11.如权利要求10所述的附件，其中孔洞(27，28)与水平方向成30°至60°角。

12.如权利要求8至11之一所述的附件，其中冲击垫(40)具有一个沿其周边向上延伸的侧壁(43)，侧壁包围成一内部空间(44)，该空间上部有一开口(45)，用来接收倒入的液流，上部开口(45)有一长尺寸及与之垂直的短尺寸，开口的长尺寸与中间浇包的长尺寸方向一致。

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