CN201644735U - 一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口 - Google Patents
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Abstract
一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，在方坯结晶器内设置一浸入式水口，该浸入式水口外部设置一带有导入孔的导向槽，导向槽的导入孔上端开口位于方坯结晶器的结晶器钢液面以上50～200mm；导向槽的导入孔下端出口位于结晶器钢液面以下20～100mm；导入孔上端开口处可吹入高压气体。通过该导入孔置入的弹性钢带，该弹性钢带沿着导入孔可以直接到达水口下方的吐出孔位置，高温钢液经过水口吐出孔高速进入方坯结晶器，本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口结构简单，成本较低，适用于各种钢铁冶金领域的连铸机用结晶器精炼和铸坯组织控制领域，提高连铸坯的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属连续铸造中供给或处理熔融金属领域，尤其涉及一种在方坯连铸生产中实现结晶器精炼和铸坯组织控制的浸入式水口。
背景技术
目前各家钢铁生产厂家的在连铸坯的生产过程中发现，连铸坯质量的主要缺陷有中心偏析、中心疏松和中心裂纹等。而现有技术下的电磁搅拌、轻压下等技术被发展用于解决中心偏析等铸坯内部质量问题，但这些现有技术要么结构复杂、成本高，要么需要大量的额外辅助设备，需要大量的人力物力。
而产生连铸坯质量缺陷的主要原因如下所述：
连铸中，进入结晶器的高温钢水由于具有很大的动能，所以凝固壳包围的液态金属中存在着强烈的紊流流动。这种流动不仅对卷渣、卷气、液穴域中温度分布、凝固传热和凝固壳厚度分布的均匀性都有重要影响，更重要的是直接和间接地影响板坯质量。
为了提高铸坯质量，需要对结晶器内流场和温度场进行控制。常见的控制手段是进行水口设计，如何设计浸入式水口的结构和尺寸，优化钢液的流场和温度场分布，是结晶器水口设计的主要目的。因此通过对结晶器及水口的优化结构设计，是提高连铸坯质量的有效手段之一。
现有技术中为了控制大方坯连铸结晶器中钢液温度场，还存在一种改善连铸坯质量的技术，该技术是在结晶器置入弹性钢带。结晶器置入弹性钢带是钢包炉外精炼技术的深化和发展，在结晶器中置入弹性钢带能降低钢水过冷度，同时弹性钢带的机械震动作用能破碎枝晶，增加形核核心，共同提高连铸坯等轴晶率，提高钢的冲击韧性等特点，是稳定和提高产品质量，开发新钢种的有效手段。
连铸结晶器喂钢带技术首先在在乌克兰得到研究，但是相关关键技术均对外保密，实施案例也很少。国内也曾经从乌克兰引进连铸结晶器置入钢带技术，钢带置入方式采取人工方式置入，同时置入的钢种主要为中碳钢，并没有起到改善铸坯质量的效果。
另外，现有技术下的常规置入方式是利用浸入式水口与结晶器窄面壁间的空间位置，通过增加导入装置进行弹性钢带置入。但是该方法在结晶器中置入钢带存在置入点不稳定，容易结冷钢，破坏结晶器钢液流场，同时由于添加由于钢带在结晶器中的置入点偏离水口吐出孔，使得钢带融化后在结晶器中的容易形成偏析，使得微合金化元素在铸坯组织上分布不均，减弱二次精炼效果。
连铸结晶器精炼是提高连铸坯质量的有效方法，但是如何实现在结晶器中有效添加钢带，达到精确控制钢液的流场和温度场分布一直是技术难题。
公开号CN1876274，公开日2006年12月13日的中国专利，一种直接干预铸坯内部质量的方法，属于冶金工业连续铸钢生产技术领域，用于解决连铸坯的质量缺陷，提高铸坯内部质量。该方法通过喂入设备向结晶器钢水中插入金属薄带，薄带可以按适用的频率及振幅振动。本方法通过控制薄带插入方式和速度，可以直接干预内部凝固与结晶机制，可以降低结晶器钢水的过热度，缩短液相穴深度，减少柱状晶，增加等轴晶比例，改善铸坯的凝固组织，减轻中心偏析，进而提高钢材的Z向塑性、冲击韧性、提高大规格的探伤合格率。
公开号CN1872452，公开日2006年12月06日的中国专利，一种连铸机喂带设备，属于冶金工业连续铸钢生产工艺设备，用于直接干预铸坯内在质量的工艺机械装备。其特征在于，机体上通过支架装有带卷，在机体上靠近结晶器一侧依次设有振动器和驱动装置，带卷上的金属带通过驱动装置和振动器后，经导卫垂直插入结晶器钢水中，振动器和驱动装置均由电气控制装置实现控制运行。通过该设备向结晶器钢液中以一定的喂带速度和喂带量垂直插入金属带，金属带可按适用的频率及振幅振动，从而减少连铸坯结晶面的温度梯度和浓缩梯度，减少连铸坯的化学偏析，提高连铸坯的内在质量。
上述的两个专利主要是侧重于结晶器置入钢带概念方面的设计性保护，对水口本身的设计并没有做出较大的改动，和本实用新型无较大联系。
综上所述，结合结晶器内部流场和温度场特征分析可知，现需要一种多功能水口，能方便有效地置入钢带，实现连铸坯组织控制，并能提高连铸坯的质量。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型通过对现有连铸结晶器浸入式水口的流场和温度场进行分析，重新优化设计，提供了一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口。通过在结晶器水口上增加钢带导入孔，利用导入孔将钢带直接置入水口出钢孔，充分利用高流速和高温度的钢液，快速融化钢带，实现了连铸坯组织控制。本实用新型的具体结构如下所述。
一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，包括方坯结晶器和浸入式水口，其特征在于：
所述的方坯结晶器内设置一浸入式水口；
所述的浸入式水口的外壁上设置有一对带有导入孔的导向槽
根据本实用新型的一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，其特征在于，所述的导向槽的导入孔上端开口位于方坯结晶器的结晶器钢液面以上50～200mm.
导入孔上端开口的具体高度以方坯结晶器的液面波动范围为限，钢带通过该导入孔上端开口置入，可以直接到达下方的浸入式水口的吐出孔位置。
根据本实用新型的一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，其特征在于，所述的导向槽的导入孔下端出口位于结晶器钢液面以下20～100mm。
导入孔下端出口的具体深度由结晶器尺寸和水口吐出孔位置决定。
根据本实用新型的一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，其特征在于，所述的导入孔上端开口处可吹入高压气体。
同时为了避免钢液在导入孔回流，在导入孔上开口处吹入一定流量的高压气体，单位面积吹入量：0.4～1.5l/(s.mm2)，以维持导入孔内钢液面稳定在弯月面附近。
使用本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，获得如下有益效果：
1.置入结晶器的微量元素在钢液中分布均匀，避免了连铸坯成分偏析缺陷；
2.置入的弹性钢带融化，结晶器内部钢液温度降低，钢液温度场的温度梯度小，钢液中元素扩散均匀，避免了钢带置入的带状组织；
3.连铸坯成分均匀、等轴晶率提高。
附图说明
图1为本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口的具体结构主视图；
图2为本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口的具体结构俯视图。
图中：1-方坯结晶器，2-浸入式水口，3-导入孔，4-导向槽，5-导入孔上端开口，6-结晶器钢液面，7-导入孔下端出口，8-吐出孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口做进一步的说明。
实施例
如图1和图2所示，在300×300mm方坯连铸生产过程中，使用了本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，方坯结晶器1内设置一浸入式水口2，浸入式水口的外壁上再设置一对带有导入孔3的导向槽4，本实施例中导向槽的导入孔的尺寸为50mm×100mm，导入孔下端出口7位于结晶器钢液面6以下80mm，导入孔上端开口5位于结晶器钢液面上方200mm，工作时可在导入孔上端开口处吹入高压气体(本实施例中为氩气)，维持导入孔内钢液面稳定在结晶器钢液面附近。
连铸过程中，使用方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，利用该导入孔3导入弹性钢带。通过该方式置入的弹性钢带在高速钢液冲击下融化速度快，铸坯成分分布均匀，连铸坯芯部晶粒细化6％，等轴晶率提高了12％，显著提高铸坯质量。
本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，通过安装设置在浸入式水口2外部的带有导入孔3的导向槽4置入的弹性钢带，该弹性钢带沿着导入孔可以直接到达水口下方的吐出孔8位置。高温钢液经过水口吐出孔高速进入方坯结晶器1，此时钢液在结晶器中的温度最高、速度最大；到达吐出孔位置的弹性钢带快速溶解，同时在高速钢液的冲击作用下迅速扩散。在连铸坯壳形成的同时，置入结晶器的微量元素在钢液中分布均匀，避免了连铸坯成分偏析缺陷；置入的弹性钢带融化，结晶器内部钢液温度降低，钢液温度场的温度梯度小，钢液中元素扩散均匀，避免了钢带置入的带状组织，连铸坯成分均匀、等轴晶率提高。
另外通过针对钢带的不同宽度尺寸，可使用不同尺寸的本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口。
本实用新型的方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口结构简单，成本较低，适用于各种钢铁冶金领域的连铸机用结晶器精炼和铸坯组织控制领域，提高连铸坯的质量。
Claims (4)
1.一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，包括方坯结晶器(1)和浸入式水口(2)，其特征在于：
所述的方坯结晶器(1)内设置一浸入式水口(2)；
所述的浸入式水口(2)的外壁上设置有一对带有导入孔(3)的导向槽(4)。
2.如权利要求1所述的一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，其特征在于，所述的导向槽(4)的导入孔上端开口(5)位于方坯结晶器(1)的结晶器钢液面(6)以上50～200mm。
3.如权利要求1所述的一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，其特征在于，所述的导向槽(4)的导入孔下端出口(7)位于结晶器钢液面(5)以下20～100mm。
4.如权利要求2所述的一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口，其特征在于，所述的导入孔上端开口(5)处可吹入高压气体。
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| CN2010200330282U CN201644735U (zh) | 2010-01-14 | 2010-01-14 | 一种方坯连铸结晶器用带有导入装置的浸入式水口 |
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| CN (1) | CN201644735U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102211154A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-10-12 | 中冶南方工程技术有限公司 | 提高连铸坯内部质量的方法及实施该方法的浸入式水口 |
| CN105149536A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-16 | 东北大学 | 一种气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置及方法 |
| CN105983670A (zh) * | 2015-01-28 | 2016-10-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种复合干预改善铸坯内部质量的方法 |
| CN114799150A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 湖南华菱涟源钢铁有限公司 | 一种方坯连铸抑波方法 |
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2010
- 2010-01-14 CN CN2010200330282U patent/CN201644735U/zh not_active Expired - Lifetime
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