CN202701328U - 一种用于双水口浇注宽厚板坯的浇注系统 - Google Patents

Abstract

一种用于双水口浇注宽厚板坯的浇注系统，属于连铸技术领域。两个水口浸入在结晶器中，并分别通过上水口与中间包相连通，形成两个独立的浇注通道，每个通道通过一个塞棒进行流量控制；在中间包出口处布置有两个挡坝，以此来保证两个水口具有相同的入流条件；每个水口上沿周向分布有四个侧孔，其中与另外一个水口相对的侧孔高度较低、尺寸较大，其他三个侧孔位于较高位置、尺寸较小。通过以上设计，本实用新型可以显著降低宽厚板坯浇注过程中宽度方向和厚度方向上温度分布的不均匀性，同时不增加射流对凝固坯壳的冲击，保证坯壳均匀生长。此外两个浇注通道的设计增加了浇注操作的灵活性，可实现塞棒与水口的在线更换。

Description

一种用于双水口浇注宽厚板坯的浇注系统

技术领域

本实用新型涉及连铸技术领域，具体是给出了一种用于双水口浇注宽厚板坯的浇注系统。

背景技术

浸入式水口是指将水口浸入到结晶器液面以下从而使钢液从中间包流入结晶器的管道，其主要具有防止钢液二次氧化、控制结晶器内流场形态、分散钢流带入热量、促进夹杂物上浮等作用。在钢材的连铸生产过程中，以浸入式水口为核心的浇注系统会对连铸坯的质量产生重大影响。

在传统的方坯、板坯、圆坯连铸生产过程中，通常采用单水口浇注系统进行浇注。在这种浇注系统下，钢液射流从侧口喷出后，将沿原喷出方向流动，流动一段距离后，射流的运动方向趋于水平，最终撞击在结晶器的窄面上，在此处射流将分为向上、向下两个流股。向上的流股将逐渐到达结晶器表面，逐渐形成上回流区，这将有利于夹杂物的上浮，并为保护渣的熔化提供了热量，但同时也会引起结晶器内的液面波动，波动过大会引起卷渣；向下的流股流动到达最大深度后逐渐向上回流，形成一个与上部回流方向相反、范围更大的回流区，这将不利于夹杂物的上浮去除以及凝固坯壳的均匀生长。因此，结晶器内合理的流场和温度场分布，是获得良好铸坯质量的必要条件。在实际生产中，往往通过对浇注系统进行调整，从而对铸坯的质量进行控制。

但是对于宽厚板坯的连铸生产来说，由于宽度和厚度的增加，水口出口到结晶器壁面的距离将增加，射流到达结晶器壁面时的冲击力将减小，有时射流甚至不能到达结晶器壁面处，这将使得结晶器边部与中心部位的钢水的温差增大，边部容易产生各种质量问题，浇注过程中也容易发生粘结性拉漏事故。此外，单水口浇注还具有操作灵活性差，更换塞棒或滑动水口时需要停止浇注的缺点。在这种情况下，传统的单水口浇注系统已不再适用于宽厚板坯的连铸生产过程。

为了解决宽厚板的浇注问题，双水口浇注系统应运而生。中国专利CN02111188.X采用双水口进行宽板坯和薄板坯的浇注，每个水口在同一水平高度设有扩流嘴，能够改善浇注宽板坯时结晶器内温度的均匀性，但是却会对凝固坯壳产生较大的冲刷，影响凝固坯壳的均匀生长。中国专利CN200820057769.7对浸入式水口的结构进行了改进，通过将水口内外侧孔安置在不同的高度和角度，减小了射流对凝固坯壳的冲刷作用，并使得结晶器内温度分布更加均匀。但是，当浇注厚度较大的宽厚板时，厚度方向的温度仍将存在较大的不均匀性。中国专利CN201110302354.8在水口本体的环体外周侧面开设了三个沿周向分布的侧孔，以此来改善浇注厚板坯时的厚度方向上的温度分布情况，但是，这种水口对于宽厚板来说，宽度方向上的温度分布又难以得到保证。总之，目前使用双水口浇注宽厚板坯还存在着很多问题。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供了一种用双水口浇注宽厚板坯的浇注系统，以避免在宽厚板浇注过程中所遇到的结晶器宽度方向和厚度方向温度分布不均匀、射流冲击凝固坯壳等问题，从而减少铸坯边部缺陷的产生，保证凝固坯壳均匀生长。

为了达到上述目标，本实用新型具体采用了如下技术方案：

浇注系统包括中间包、长水口、第一档坝、第二档坝、第一塞棒、第二塞棒、第一浸入式水口、第二浸入式水口、结晶器及8个侧孔；长水口从中间包顶部插入中间包内；第一浸入式水口和第二浸入式水口下端浸入在结晶器内，上端与中间包相连通，第一浸入式水口和第二浸入式水口上端分别由第一塞棒和第二塞棒控制流量；第一档坝和第二档坝将分别将第一浸入式水口和第二浸入式水口三面包围，只在第一浸入式水口和第二浸入式水口连线的中垂线上留有两个通道；每个浸入式水口下端分别有四个侧孔，四个侧孔均浸入到结晶器液面下，，相邻侧孔之间夹角为90°，每个浸入式水口的最下端侧孔尺寸大于另三个侧孔，第一浸入式水口最下端侧孔与第二浸入式水口最下端侧孔相对。

所述的中间包与第一浸入式水口和第二浸入式水口的连接处位于中间包内长度方向的轴线上。

所述的第一浸入式水口和第二浸入式水口（8）下端设置在结晶器（9）两个宽面之间的对称轴上，并在结晶器（9）两窄面之间的对称轴两侧呈轴对称。

本实用新型所提出的浇注系统主要是对原有的连铸浇注系统进行了一定的改造。具体采用双水口进行宽厚板的浇注，两个浸入式水口同时插入到宽厚板结晶器内的钢液中，每个水口均与中间包相连通，由此形成两个独立的浇注通道，中间包内两个出口布置在其长度方向的轴线上，并各自有一个塞棒进行流量控制。

在生产过程中，首先应保证两个水口具有相同的入流条件，从而确保结晶器内流场、温度场分布的对称性、均匀性。为此，在中间包内两个出口处设置了两个挡坝，具体情况如图1、3所示。这两个挡坝将两个出口封闭起来，仅在两个出口连线的中垂线上留有两个通道，从而保证钢液的流入。两个挡坝的具体大小、尺寸、以及它们之间通道的大小应根据具体的浇注条件确定。

两个水口布置在结晶器两个宽面之间的对称轴上，并在结晶器两窄面之间的对称轴两侧呈轴对称。两个水口插入到钢液中相同深度，它们之间的距离根据具体的铸坯尺寸确定。

两个水口结构相同，每个水口上有四个侧孔，在水口本体的环体外周侧面上呈周向分布，侧孔间夹角为90°。四个侧孔中，与另外一个水口相对的侧孔的高度较低、尺寸较大，另外三个与结晶器壁面相对的侧孔高度较高、尺寸较小。与结晶器壁面相对的三个侧孔的高度、尺寸不一定相同。四个侧孔的具体孔型、倾角和尺寸大小根据具体的浇注条件确定。通过这样的设计，由于该处具有较大的静压和出口尺寸，大部分钢液将从与水口相对的侧孔中流出，而只有很少部分从其他三个侧孔中流出。由此，从两个相对的侧孔中产生的射流保证了连铸过程中通钢量的完成，同时由于这两个射流将在结晶器的中心部位发生碰撞，其强度将一定程度的降低，从而降低了结晶器内钢液流动的紊流程度，避免了过大的液面波动。而从另外三个与结晶器壁面相对的侧孔中产生的部分射流，则可以保证部分钢液能够达到结晶器壁面处，从而改善结晶器宽度方向和厚度方向上温度分布的不均匀性，并保证向熔池上表面的热量传递，有利于保护渣的熔化，与此同时，由于这三处射流的强度很小，不会对结晶器壁面产生较大的冲击，从而保证了凝固坯壳的均匀生长。

在中间包内两个出口处，各自均有一个塞棒进行流量控制，这使得整个系统形成了两个完整的浇注通道。当一个通道要进行更换塞棒或水口的操作时，整个系统可以通过另外一个通道来进行浇注，并对液面进行控制，由此可以在不停止浇注的情况下进行更换塞棒或水口的操作，从而延长了连浇时间，并保证了更换塞棒或水口时液面的稳定性。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型特别适用于宽厚板的浇注，通过对水口结构的调整，能够对宽厚板结晶器内的流场、温度场分布进行优化，能够同时降低结晶器内宽度方向和厚度方向温度的不均匀性，加强结晶器边部的回流条件，保证边部的热量传递，保证保护渣的熔化。与此同时，还能避免射流对凝固坯壳产生过大的冲击，从而保证坯壳的均匀生长。

2.在保证通钢量的情况下，能够降低结晶器内钢液流动的紊流程度，减小液面波动。

3.通过对中间包内加入挡坝，可以保证两个水口具有相同的入流条件，从而保证结晶器内流场的对称性、均匀性。

4.两个浇注通道的设计，增加了浇注的灵活性，可以保证在更换塞棒或水口时生产的继续进行，从而延长浇注时间，保证对中间包的液面控制精度。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为浇注系统在A-A处的断面图。

图3为图1的俯视图。

图中各标号分别表示：1：中间包、2：长水口、3：第一挡坝、4：第二挡坝、5：第一塞棒、6：第二塞棒、7：第一浸入式水口、8：第二浸入式水口、9：结晶器、701~704分别为第一浸入式水口7上的四个侧孔、801~804分别为二浸入式水口8上的四个侧孔。

具体实施方法

本实用新型的主要装置包括：中间包1、长水口2、第一挡坝3、第二挡坝4、第一塞棒5、第二塞棒6、第一浸入式水口7、第二浸入式水口8、结晶器9。

本实用新型的实施方法为：第一浸入式水口7、第二浸入式水口8同时浸入在结晶器9内的钢液中，且均与中间包1相连接，中间包1内有两个塞棒：第一塞棒5和第二塞棒6，分别对中间包1内的两个出口进行流量控制，由此形成两个独立的浇注通道。中间包1内部具有第一挡坝3和第二挡坝4。

钢液从长水口2浇注到中间包1中，在中间包1中流动一定时间后，钢液在出口处由于受到了第一挡坝3和第二挡坝4的阻挡将从两个挡坝之间的通道流向中间包的两个出口，由于该通道位于两个出口的中垂线上，在两个出口处的钢液将具有相同的流动状态，从而可以保证流入两个水口的钢液的流动状态相同，这可以避免由于入流条件不同而引起的结晶器内流场的不对称性、不均匀性。

具有相同结构的第一浸入式水口7和第二浸入式水口8插入到结晶器9中一定深度，它们布置在结晶器9两个宽面之间的对称轴上，并在结晶器9两窄面之间的对称轴两侧呈轴对称分布。

两个水口在水口本体的环体外周侧面上分别沿周向分布着四个侧孔分别为701、702、703、704和801、802、803、804，四个侧孔间夹角为90°。各侧孔的倾角、尺寸及孔型根据具体浇注条件确定。在本实施例中，侧孔701和801的倾角取为向下15°，其余各侧孔的倾角取为向上15°。

侧孔701和侧孔801的高度较低、尺寸较大，由于该处具有较大的钢液静压，该它们喷出的射流更加强劲，且喷出量很大，这便满足了通钢量的要求。两个侧孔喷出的射流最终将在结晶器的中心部位相遇并发生碰撞，由此会在一定程度上消耗射流的能量，从而同时又减小了结晶器内部钢液流动的紊流程度，避免产生过大的液面波动。每个水口上的其他三个侧孔位于较高的位置，且出口尺寸较小，该处静压较小，能够产生分布朝向结晶器窄面和两个宽面的较弱的射流，这些射流由于能量较小，不会对结晶器壁面产生较大的冲击，从而保证了凝固坯壳生长的均匀性。更重要的是，这些射流增加了结晶器中心与边部的热量传递，从而可以减小结晶器沿宽度方向和厚度方向上温度分布的不均匀性，避免了边部质量问题的产生。

由于本系统中具有两个独立的浇注通道，当要对第一塞棒5或第一浸入式水口7进行更换操作时，可以将其停止工作，通过调节第二塞棒6来对中间包1内的液面进行控制，由此便可以实现在不停止浇注的情况下更换第一塞棒5或第一浸入式水口7，从而延长了连续浇注时间，并可保证更换塞棒或水口过程中对中间包液面的控制。

综上所述，本实用新型特别适合于宽厚板的浇注过程，通过本浇注系统，可以显著改善宽厚板结晶器内流场和温度场分布的均匀性，防止铸坯边部缺陷的产生，减轻射流对凝固坯壳的冲刷，保证坯壳均匀生长。这些都对于宽厚板的生产过程具有重要的意义。

Claims (3)

1.一种用于双水口浇注宽厚板坯的浇注系统，其特征在于：浇注系统包括中间包（1）、长水口（2）、第一档坝（3）、第二档坝（4）、第一塞棒（5）、第二塞棒（6）、第一浸入式水口（7）、第二浸入式水口（8）、结晶器（9）及8个侧孔；长水口（2）从中间包（1）顶部插入中间包（1）内；第一浸入式水口（7）和第二浸入式水口（8）下端浸入在结晶器（9）内，上端与中间包（1）相连通，第一浸入式水口（7）和第二浸入式水口（8）上端分别由第一塞棒（5）和第二塞棒（6）控制流量；第一档坝（3）和第二档坝（4）将分别将第一浸入式水口（7）和第二浸入式水口（8）三面包围，只在第一浸入式水口（7）和第二浸入式水口（8）连线的中垂线上留有两个通道；每个浸入式水口下端分别有四个侧孔，四个侧孔均浸入到结晶器液面下，，相邻侧孔之间夹角为90°，每个浸入式水口的最下端侧孔尺寸大于另三个侧孔，第一浸入式水口（7）最下端侧孔与第二浸入式水口（8）最下端侧孔相对。

2.如权利要求1所述的浇注系统，其特征在于：所述的中间包与第一浸入式水口和第二浸入式水口的连接处位于中间包内长度方向的轴线上。

3.如权利要求1所述的浇注系统，其特征在于：所述的第一浸入式水口（7）和第二浸入式水口（8）下端设置在结晶器（9）两个宽面之间的对称轴上，并在结晶器（9）两窄面之间的对称轴两侧呈轴对称。

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