CN203292440U - 一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钢的连续铸造技术领域，尤其涉及一种可降低钢液冲击的用于板坯连铸结晶器的浸入式水口装置。包括由侧壁和底板围成的水口本体，所述本体限定了一个垂直的中心通道，所述中心通道下部中间位置安装有中心挡板，所述中心挡板将中心通道下部分成两个分流通道，所述两个分流通道两侧的侧壁上开设有贯通所述侧壁的两个第一出液孔，所述中心挡板下方的底板上开设有一个与所述中心挡板形状相同、位置相应的通孔，使得所述中心挡板与底板之间形成两个第二出液孔。本实用新型能够降低高速浇注时钢液的冲击动能，使钢液均匀而缓和的分布至结晶器内，避免过大的液面波动和液面卷渣，促使坯壳合理生长，有利于铸坯质量的改善和连铸工艺的顺利进行。

Description

一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口

技术领域

本发明涉及钢的连续铸造技术领域，尤其涉及一种可降低钢液冲击的用于板坯连铸结晶器的浸入式水口装置。 

背景技术

在冶金工业中经常用到浸入式水口，其主要作用是防止钢液的二次氧化、氮化、喷溅，同时避免液面卷渣、调节结晶器内钢液的流动模式和温度分布，从而促使结晶器内的坯壳均匀无缺陷生长，并尽量减少钢液中的气体和非金属夹杂物。目前的板坯和大方坯结晶器所采用的侧开孔浸入式水口主体结构是耐火材料压制而成的上端开口、底端封闭、侧面开孔的空心管道，上端开孔的中心内腔和靠近底板的侧开孔相互连通，并构成浇注时钢液的流动通道。实际浇注时，上游冶金容器的钢液从浸入式水口的内腔上开口流入，从靠近底面的侧壁上的侧孔流出，并进去结晶器内。通过对钢液流动行为的分析可以发现，现用的侧开孔浸入式水口其实存在以下两个不利因素：第一，水口侧孔数量有限，不能很好的使钢液分散流入结晶器中，使得钢液对初生凝固坯壳的冲击较大，容易破坏初生坯壳的形成，特别是钢液流量较大，这种问题就会更突出。而对于常浇的板坯和方坯用浸入式水口而言，在同一高度的侧壁开多个孔会破坏水口壁面强度，增加水口损坏几率，同时，为了保证较好的流场，在浸入式水口同一高度的侧壁上，一般板坯开孔为双孔，方坯最多为四孔。第二，对于现有的浸入式水口结构而言，当侧孔面积较小时，钢液流股的冲击强度就会很大，对初生坯壳的冲击力和对液面的干扰也会很强；而当侧孔的面积较大时，钢液由于受重力作用，总是会从侧孔下部分流出来，侧孔上部分钢液流动速度很小，甚至不流动，这种情况就是通常所说的侧孔填充度很低，也就是侧孔的有效利用面积很小，因此，在钢液流量较大时，仅仅增大侧孔面积并不能真正的增大钢液的出口面积，减少钢液的冲击力度，避免初始凝固坯壳的破坏和液面剧烈波动。

在授权公告号为CN201760570U的实用新型中，公开了一种基于多出口制动的浸入式水口结构，该浸入式水口的主要技术方案是：水口本体的下部管壁上分别设置有不在同一高度的钢液上吐出孔和钢液下吐出孔，并且使上吐出孔倾角向下，下吐出孔倾角向上，钢液浇注时，通过水口上下吐出孔的流股反向混合撞击后降低钢液的冲击能量，减缓钢液的流速，然而，由于浸入式水口内的钢液是在重力驱使下流动，因此，虽然水口下吐出孔的倾角向上，钢液流股向下流动的惯性仍旧很大，很难与上吐出孔的流股产生反向冲击；此外，由于钢液总是向下流动，因此钢液主要从下面的侧孔流出，上面侧孔流出的钢液很少，甚至没有，所以钢液的自制动效果并不好，因此，非常有必要寻求一种更合理的浸入式水口结构来降低钢液的冲击动能，保证高拉速浇注的顺利进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供提供一种能够降低高速浇注时钢液的冲击动能，使钢液均匀而缓和的分布至结晶器内，避免过大的液面波动和液面卷渣，促使坯壳合理生长，有利于铸坯质量的改善和连铸工艺顺利进行的浸入式水口。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口：包括由侧壁和底板围成的水口本体，所述本体限定了一个垂直的中心通道，所述中心通道下部中间位置安装有中心挡板，所述中心挡板将中心通道下部分成两个分流通道，所述两个分流通道两侧的侧壁上开设有贯通所述侧壁的两个第一出液孔，所述中心挡板下方的底板上开设有一个与所述中心挡板形状相同、位置相应的通孔，使得所述中心挡板与底板之间形成两个第二出液孔。本发明采用一个中心挡板将浇注入水口中心通道的一股钢液在水口底板分为两股，并将这两股钢液从水口底板分别通过两个出液孔导流出水口，从而分化了高速浇注时单股钢液对出液孔的冲击。此外，由于从中心挡板和底板之间形成的两个第二出液孔中流出的两股钢液的流量和流速相当，并且属于反方向流动，因此混合后钢液流动动能大部分都相互抵消，流速大幅度消减，大大减轻了高速浇注的钢液对结晶器内的有害冲击作用，减轻了液面波动过大、液面卷渣、坯壳重熔等技术问题。从而使钢液均匀而缓和的分布至结晶器内，避免了过大的液面波动和液面卷渣，促使坯壳合理生长，有利于铸坯质量的改善和连铸工艺。而且，本发明浸入式水口保证了良好的密封效果，浇注过程不会吸入空气；水口出口的注流运动能缓和而均匀的冲洗凝固前沿，不会对初生坯壳产生过大冲击；降低了注流的冲击深度而不引起结晶器液面的剧烈翻滚，壁面液面卷渣和弯月面过大波动；可始终保持结晶器液面的高温,促进坯壳合理生长；提高了结晶器横向温度和成分的均匀性。

作为优选，所述侧壁由前、后两个竖直宽壁和左右两个弧形窄壁围成，所述中心挡板为方形板，所述中心挡板左、右两边分别通过一块竖直板与底板连接，所述两个第二出液孔分别位于其中一块竖直板上。该结构使得第二出液孔的大小和形状能够根据需要自由设计或改造，安装和使用更方便。

作为优选，所述两个第一出液孔大小相等、形状相同，且相对于内腔的轴线对称。该结构使得流出水口的钢液均匀稳定。

作为优选，所述第一出液孔的形状为带倒圆角的方形，该第一出液孔下沿相对于水平方向向下倾斜。该结构可减少钢液对出液口口沿的冲击，导流更顺畅。

作为优选，所述两个第二出液孔大小相等、形状相同，且相对于内腔的轴线对称。该结构使得流出水口的钢液均匀稳定。

作为优选，所述第二出液孔的形状为椭圆形、带倒角的长方形、圆形或上下为半圆、中间为方形的组合形状。该结构简单，制造方便。

作为优选，所述第二出液孔下沿与水平方向呈-25°～15°的倾角。该结构可减少钢液对出液口口沿的冲击，导流更顺畅。

作为优选，所述中心挡板的位置高于第一出液孔的上沿。该结构可使钢液能够更顺利的从水口左、右侧壁的第一出液孔流出。

作为优选，所述第一出液孔高于第二出液孔。该结构可以使钢液优先从两个第二出液孔流出。

作为优选，所述侧壁外表面呈环套状设置有渣线。该结构有利于保护水口本体。

本发明相对于现有技术，存在如下有益效果：

（1）在浸入式水口底板设计了中心挡板，从而将中心通道下部分成两个分流通道，使从水口内腔中心流下的单股高速钢液经过中心挡板的缓冲后，进入两个分流通道，并优先从中心挡板和底板之间形成的两个第二出液孔中流出，由于两股钢液的流量和流速相当，并且属于反方向流动，因此混合后钢液流动动能大部分都相互抵消，流速大幅度消减，大大减轻了高速浇注的钢液对结晶器内的有害冲击作用，减轻了液面波动过大、液面卷渣、坯壳重熔等技术问题。

（2）浸入式水口中的钢液一部分从水口左、右侧壁外侧面的第一出液孔流出，而另一部分钢液可以从中心挡板和地板形成的两个对称的第二出液孔流出，这样可以使结晶器内钢液的横向温度和成分非常均匀，避免了局部成分偏析和局部因温度梯度过大而产生裂纹。

（3）由于上述结构的浸入式水口使得钢液的冲击强度较弱，因此，钢液的冲击深度很低，结晶器热中心上移，非常有利于夹杂物的上浮。

附图说明

附图1为本发明一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口的结构示意图。

附图2为图1中A-A剖视图。

附图3为图1中B-B剖视图。

附图4为本发明一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口的使用状态参考图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。

实施例1：

1.              参见附图1～4，本发明一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，包括由侧壁2和底板3围成的水口本体1，所述侧壁2由前、后两个竖直宽壁21和左右两个弧形窄壁22围成的扁筒形侧壁，当然，该侧壁也可以是一整个圆筒形侧壁或者带倒角的方筒形侧壁等其他常见侧壁。所述本体1限定了一个垂直的中心通道5，所述中心通道5下部中间位置安装有一块方形的中心挡板7，所述中心挡板7将中心通道5下部分成两个分流通道10，当然，该中心挡板的形状也可以是前后为直线边、左右为曲线边或折线边的组合形状，或者是横向较宽的扁圆柱形板，只要能够减缓钢液流速并将之分流即可。所述两个分流通道10两侧的侧壁2上开设有贯通所述侧壁2的两个第一出液孔6，所述中心挡板7下方的底板3上开设有一个与所述中心挡板7形状相同、位置相应的通孔8，所述中心挡板左、右两边分别通过一块竖直板11与底板3连接，所述每块竖直板11上分别开设有一个第二出液孔9。所述两个第一出液孔6大小相等，且均为带倒圆角的方形孔，并相对于内腔5的轴线对称。该第一出液孔6下沿相对于水平方向向下倾斜。所述两个第二出液孔9的形状均为带倒角的长方形，且大小相等并相对于内腔5的轴线对称，当然，该第二出液孔9的形状还可以是椭圆形、圆形或上下为半圆、中间为方形的组合形状等其他常见形状。所述第二出液孔9下沿与水平方向呈-15°的倾角。所述中心挡板7的位置高于第一出液孔6的上沿，第一出液孔6高于第二出液孔9。

所述侧壁2外表面呈环套状设置有渣线4。在实际应用中，水口侧壁2和底板3一般是由铝碳质或石英质耐火材料通过等静压成形，渣线4采用耐渣侵蚀性较好的氧化锆复合材料。

实际浇注过程中，浸入式水口本体1下端插入板坯结晶器12内，板坯结晶器12的液面处于渣线4的位置。钢液从浸入式水口中心通道5的上端流入，从中心通道5中心流下的高速钢液碰到中心挡板7后分为两股流并分别改变方向流入两个分流通道10，同时，钢液的流速降低，分流通道内的钢液优先从两个相对的第二出液孔9中流出，由于钢液是相向流出，具有反方向的速度，因此混合碰撞后，钢液的动能大幅度降低，然后，两个相背的第一出液孔将过多的钢液分流，因此，钢液进入结晶器的冲击速度和强度均较低，不会对凝固坯壳产生冲击破坏作用，还可以使高温钢液在结晶器横截面均匀的分布，此外，还有利于夹杂物和气泡的上浮，为高速浇注的板坯提供质量保证。

总之，本发明在浸入式水口底板设计了中心挡板，从而将中心通道下部分成两个分流通道，使从水口内腔中心流下的单股高速钢液经过中心挡板的缓冲后，进入两个分流通道，并优先从中心挡板和底板之间形成的两个第二出液孔中流出，由于两股钢液的流量和流速相当，并且属于反方向流动，因此混合后钢液流动动能大部分都相互抵消，流速大幅度消减，大大减轻了高速浇注的钢液对结晶器内的有害冲击作用，减轻了液面波动过大、液面卷渣、坯壳重熔等技术问题。浸入式水口中的钢液一部分从水口左、右侧壁外侧面的第一出液孔流出，而另一部分钢液可以从中心挡板和地板形成的两个对称的第二出液孔流出，这样可以使结晶器内钢液的横向温度和成分非常均匀，避免了局部成分偏析和局部因温度梯度过大而产生裂纹。由于采用上述结构的浸入式水口使得钢液的冲击强度较弱，因此，钢液的冲击深度很低，结晶器热中心上移，非常有利于夹杂物的上浮。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，包括由侧壁（2）和底板（3）围成的水口本体（1），所述本体（1）限定了一个垂直的中心通道（5），其特征在于：所述中心通道（5）下部中间位置安装有中心挡板（7），所述中心挡板（7）将中心通道（5）下部分成两个分流通道（10），所述两个分流通道（10）两侧的侧壁（2）上开设有贯通所述侧壁（2）的两个第一出液孔（6），所述中心挡板（7）下方的底板上开设有一个与所述中心挡板（7）形状相同、位置相应的通孔（8），使得所述中心挡板（7）与底板（3）之间形成两个第二出液孔（9）。

2.根据权利要求1所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述侧壁（2）由前、后两个竖直宽壁（21）和左右两个弧形窄壁（22）围成，所述中心挡板（7）为方形板，所述中心挡板左、右两边分别通过一块竖直板（11）与底板（3）连接，所述两个第二出液孔（9）分别位于其中一块竖直板（11）上。

3.根据权利要求1所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述两个第一出液孔（6）大小相等、形状相同，且相对于内腔（5）的轴线对称。

4.根据权利要求1或2或3所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述第一出液孔（6）的形状为带倒圆角的方形，该第一出液孔（6）下沿相对于水平方向向下倾斜。

5.根据权利要求2所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述两个第二出液孔（9）大小相等、形状相同，且相对于内腔（5）的轴线对称。

6.根据权利要求2或5所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述第二出液孔（9）的形状为椭圆形、带倒角的长方形、圆形或上下为半圆、中间为方形的组合形状。

7.根据权利要求6所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述第二出液孔（9）下沿与水平方向呈-25°～15°的倾角。

8.根据权利要求1所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述中心挡板（7）的位置高于第一出液孔（6）的上沿。

9.根据权利要求1或2所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述第一出液孔（6）高于第二出液孔（9）。

10.根据权利要求1所述的可降低钢液冲击的连铸浸入式水口，其特征在于：所述侧壁（2）外表面呈环套状设置有渣线（4）。

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