CN203956074U - 异型坯浇铸用浸入式水口及其布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种异型坯浇铸用浸入式水口及其布置结构，呈环体状，形成有中空内腔的侧壁，侧壁的上端面形成有呈圆形的第一开口，侧壁的下端面形成有呈T形的第二开口，第二开口的边缘具有竖直部和与竖直部的中部连接的水平部，第一开口的圆心与第二开口的中心均位于侧壁的轴线上，第一开口的面积与第二开口的面积相等；中空内腔由第一开口的边缘沿准母线的方向对应延伸至第二开口的边缘贯通形成。本实用新型通过上述方案能在结晶器内形成稳定均匀的流场，提高钢液的热中心和结晶器断面，尤其是横向方向的温度和成分均匀性，利于钢液中非金属夹杂物的上浮去除和初生坯壳的生长，改善铸坯组织和表面质量。

Description

异型坯浇铸用浸入式水口及其布置结构

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，属于钢坯浇铸过程，特别涉及一种异型坯浇铸用浸入式水口装置及其布置结构。

背景技术

连续铸钢是将钢液连续冷凝呈钢坯的技术。中间包中的钢液通过由耐火材料制备的水口连续不断的注入结晶器中，冷却后形成铸坯。浸入式水口可以将钢液和空气隔绝开来，防治钢水在浇铸过程中的二次氧化，提高钢水纯净度；设计合理的水口和水口的布置结构、可以得到稳定、均匀的结晶器流场，以确保初生坯壳的正常生长，并促使钢水中夹杂物迅速上浮，实现高品质钢的连续、低成本生产。

异型坯与板坯、方坯相比，浇铸断面形状更为复杂，其结晶器内腔断面呈“H”形，各不同部位的流动和散热差异较大，要获得较好的结晶器流场，就须针对异型坯结晶器特点，重新设计浸入式水口和布置结构。

异型坯横断面可以简单的分为一个腹板和左右对称分布的翼缘，共三个部分。传统技术下，异型坯的浸入式水口及浇铸方式主要有三种：一是采用两个直通型半浸入式水口进行半敞开式浇铸，两个水口布置于结晶器腹板和翼缘相交的三角区，水口下端插入结晶器内，水口上端呈漏斗形，与中间包底面有一定距离。这种方式可以降低注流的冲击，但是不能实现钢水的全保护浇铸，导致部分钢液被氧化，降低了钢水纯净度。二是在此基础上作了改进，使水口上端与中间包底部相连，依然采用两个直通型浸入水口在腹板和翼缘相交的三角区进行浇铸，可实现全保护浇铸。然而，直通型水口中钢水冲击深度较大，钢液热中心下移，不利于夹杂物的上浮和初生坯壳的的生长。同时，直通型水口流出的钢液主要集中在三角区，使整个异型坯横向温度、成分差异较大，容易导致裂纹和偏析等质量缺陷。三是采用单个浸入式水口在异型坯腹板中间进行浇铸，该方式可有效改善结晶器内钢液的流场和温度场，可较大程度的提高铸坯质量。但是受腹板厚度限制，水口尺寸较小，且难以实现快换，导致应用该浇铸方式，水口使用寿命较短，连浇炉数较低，无法形成稳定的批量生产，从而降低了生产效率。

公开号为CN 101091982A的实用新型专利提出了一种用单个浸入式水口进行异型坯保护浇铸的方法和装置，即采用一个圆形向扁平过渡的双水孔浸入式水口置于异型坯结晶器腹板中心部位进行浇铸。该方式降低了钢水冲击深度。但是，水口出口的高温钢液只能流向腹板纵向两端，翼缘两侧得不到高温钢液的补充，使得铸坯横向的温度和成本差异较大，并且，水口壁面与结晶器腹板壁面距离很近，容易出现“搭桥”，不利于保护渣融化和润滑。另外，为了使水口能够放入腹板内，使得水口的壁厚度缩小，降低了水口的使用寿命。

公开号为CN 102294454A的实用新型专利提出了一种异型坯结晶器用浸入式水口的布置结构，即采用两个上端呈漏斗状、下端为圆筒体、底部封闭且侧面开有三个水孔的水口，分别置于异型坯结晶器腹板和翼缘相交的两个三角区内进行浇铸。该方式可以分散钢液的冲击力度，在结晶器内形成稳定均匀的流场，提高钢液的热中心，也可提高结晶器断面的温度和成分均匀性，有利于钢液中非金属夹杂物的上浮和初生坯壳的生长，可以改善铸坯的表面质量和钢水纯净度。但是，由于目前异型坯尺寸普遍偏小，在浸入式水口的底部设置三个水孔则使得各水孔间距较小，降低了水口使用寿命，导致生产成本较高。该实用新型的另一个缺点是，浸入式水口的底部封闭，而侧壁上的各水孔下壁面与水口底面有一定距离，更换水口时，部分钢液依然残留在水口中，容易发生以烫伤人员为主的安全生产事故。

基于上述原因可知，现有技术下异型坯结晶器浸入式水口及其布置结构难以满足异型坯生产过程中的低成本和稳定生产的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例一方面提供了一种异型坯浇铸用浸入式水口，其包括：呈环体状，形成有中空内腔的侧壁，所述侧壁的上端面形成有呈圆形的第一开口，所述侧壁的下端面形成有呈T形的第二开口，所述第二开口的边缘具有竖直部和与所述竖直部的中部连接的水平部，所述第一开口的圆心与所述第二开口的中心均位于所述侧壁的轴线上，所述第一开口的面积与所述第二开口的面积相等；所述中空内腔由所述第一开口的边缘沿准母线的方向对应延伸至所述第二开口的边缘贯通形成；其中，所述准母线为所述第一开口边缘上的一点与所述第二开口边缘上的一点的连线，所述第一开口边缘上的一点与所述第二开口边缘上的一点分别由以所述侧壁轴线为边的轴线截面与所述第一开口边缘和所述第二开口边缘相交形成。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述竖直部包括：上边缘、中间边缘和下边缘，所述上边缘的一端、所述中间边缘的一端和另一端、和所述下边缘的一端依次连接形成右侧豁口的所述竖直部，所述上边缘和所述下边缘关于所述下端面所在的平面内的X轴方向对称；所述水平部包括右边缘，所述右边缘呈水平放置且豁口向左的∪形，所述右边缘的一端和另一端分别与所述上边缘的另一端和所述下边缘的另一端连接。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述上边缘的另一端与所述右边缘的一端的连接处、所述右边缘的另一端与所述下边缘的另一端的连接处均倒圆角。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述上边缘呈倒置的∪形，所述下边缘呈∪形，所述中间边缘呈竖直状。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，垂直于所述侧壁轴线的水平面与所述侧壁相交形成的截面含有第三开口，所述第三开口的边缘楞角处倒圆角

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述侧壁的上端面为环形，所述侧壁的下端面为外圆内T形的组合形。

本实用新型实施例另一方面还提供了一种异型坯浇铸用浸入式水口的布置结构，其如下：两个水口的位置沿异型坯腹板中心垂直线呈轴对称；在结晶器内异型坯的翼缘和腹板相交形成的两个三角区分别放置一个浸入式水口，并同时进行浇铸，两个所述浸入式水口的放置位置沿异型坯腹板中心垂直线呈轴对称；其中，所述浸入式水口为前述的浸入式水口，所述浸入式水口的水平部朝向所述腹板的中心。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述浸入式水口的上端面与中间包的底部相连。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述浸入式水口的下端面插入钢液后，深入至所述结晶器的上部钢液液面下的距离范围为20mm～80mm。

在如上所述的浸入式水口中，优选地，所述浸入式水口的轴线与所述异型坯的三角区的中心线重合。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)、通过采用上下通透的变截面水口，不仅可以稳定浸入式水口内钢液的流动性，还可以分散浸入式水口下部流动钢液的冲击力度，在结晶器内形成稳定均匀的流场，提高钢液的热中心，也可提高结晶器断面，尤其是横向方向的温度和成分均匀性，有利于钢液中非金属夹杂物的上浮去除和初生坯壳的生长，可以降低铸坯柱状晶比例和偏析，改善铸坯组织和表面质量，也可提高钢水纯净度，从而提高了生产的稳定性。

(2)、结构简单，易于制造，可降低浸入式水口加工难度。

(3)、使用寿命长，可降低生产成本。

(4)、浸入式水口的下端为通孔，更换浸入式水口过程时，浸入式水口中不存留钢液，可保证操作人员的安全生产。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种异型坯浇铸用浸入式水口的立体结构示意图；

图2为沿图1的A-A线剖切后的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种异型坯浇铸用浸入式水口的上端面的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种异型坯浇铸用浸入式水口的下端面的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种浸入式水口布置于结晶器内的横截面的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1-4，本实用新型实施例提供了一种异型坯浇铸用浸入式水口，其包括：侧壁1，该侧壁1呈环体状，沿其轴线方向Z在侧壁1的中部形成有上下通透的通孔，即侧壁1的上下端均敞开。侧壁1包括上端面11、下端面12、外侧面13和内侧面14，上端面11形成有第一开口110，换言之第一开口由通孔与上端面11所在的平面相交形成，第一开口呈圆形；下端面12形成有第二开口120，换言之第二开口由通孔与下端面12所在的平面相交形成，第二开口呈T形，第二开口的中心与第一开口的圆心均在侧壁1的轴线方向Z上(或在侧壁1的轴线方向上呈投影对应关系)；通孔内为中空内腔10，即侧壁的内侧面14与上、下端面分别所在的平面围成的空间为中空内腔10，应用时，中空内腔10用于作为中间包内的钢液流入结晶器内的通道。具体地，中空内腔10由第一开口110的边缘上的所有点沿与所有点对应的准母线的方向延伸至第二开口120的边缘贯通形成，其中，与第一开口110的边缘上的某一点对应的准母线指的是该某一点和第二开口的边缘上的一点的连线，该某一点由准轴线截面与第一开口边缘相交形成，该第二开口边缘上的一点由准轴线截面与第二开口边缘相交形成，该准轴线截面为以浸入式水口的轴线(侧壁的轴线)为边且垂直于上端面和下端面的平面，即该某一点和第二开口边缘上的一点分别由以轴线为边的准轴线截面与第一开口边缘和第二开口边缘相交形成。也就是说在准轴线截面上呈对应关系的第一边缘上的某一点和第二边缘上的一点连接形成准母线。参见图1，以第一开口的边缘上的C点为例，侧壁的轴线为第二开口的中心O1和第一开口的圆心O2的连线，以轴线为边且过C点的准轴线截面与第二开口的边缘相交于B点，则B点和C点之间的连线为与C点对应的准母线。与第一开口的边缘上的其他点对应的准母线可以按照与第一开口的边缘上的某一点(例如C点)对应的准母线形成的方式形成。中空内腔10在水平方向上的任一截面的形状(或水平面与内侧面相交形成的截面)与第一开口110的形状不同，为变截面，因此该浸入式水口称为变截面的浸入式水口。为了使内腔内流通的钢液流速稳定均匀，第一开口110的面积与第二开口120的面积相等。

为了操作方便，侧壁1的外侧面13呈圆柱形，即上端面11由第一外圆形和第一开口围成，换句话说上端面呈环形，第一外圆形的半径大于第一开口的半径；侧壁1的下端面12由第二外圆形和第二开口围成，换句话说下端面为外圆内T形的组合形，第二外圆形的半径大于第二开口的内径。优选地，第一外圆形的圆心和第一开口的圆心重合(同心圆)，第二外圆形的圆心和第二开口的中心重合，该中心由竖直部的竖直中心线和水平部的水平中心线相交形成。

第二开口120的边缘包括竖直部和水平部，水平部以水平的方式连接于竖直部的中部以形成T形，竖直部包括：上边缘121、中间边缘122和下边缘123，上边缘121的一端、中间边缘122的一端和另一端、和下边缘123的一端依次连接形成右侧豁口的竖直部，上边缘和下边缘关于下端面所在的平面内的X轴方向对称；水平部包括：右边缘124，上边缘121的另一端、右边缘124的一端和另一端、下边缘123的另一端依次连接形成左侧豁口的水平部，右侧豁口与左侧豁口相对接。以平行于由Y轴方向和轴线形成的平面的任一平面截包含上边缘和下边缘的侧壁，得到的内侧面的断面形状也为等腰梯形，X轴方向和Y轴方向均位于下端面内且相互垂直并均通过第二开口的中心。

由于上边缘和下边缘的结构对称，下面以上边缘为例对其结构进行说明，参见图4，上边缘121包括上左段1211、上右段1212和第一中心段1210，上左段1211的一端、第二中心段1210的一端和另一端、和上右段1212的一端依次连接形成开口向下的凹形，进一步地，第一中心段为弧形线段。上左段和上右段优选均为竖直线段，即与下端面所在平面内的Y轴方向平行，此时上边缘呈∩形。中间边缘呈竖直状

右边缘124包括左上段1240、左下段1241和第二中心段1242，左上段1240的一端、第二中心段1242的一端和另一端、和左下段1241的一端依次连接形成向右的凹口(左侧开口)，进一步地，第二中心段1212为弧形线段。左上段和左下段优选均为水平线段，即与下端面所在的平面内的X轴方向平行，此时右边缘呈豁口朝向左(左侧开口)的∪形。第二开口的边缘的棱角处均倒圆角。

为了进一步在结晶器内形成稳定均匀的流场，中空内腔10沿水平方向的任一截面的边缘楞角处倒圆角，换句话说侧壁1的内侧面沿水平方向的任一截面的边缘楞角处倒圆角。

由于浸入式水口的中空内腔内流通的钢液温度极高，为了提到浸入式水口的耐温性能，浸入式水口的材质为耐火材料。

本实用新型还提供了一种异型坯浇铸用浸入式水口的布置结构，参见图5，应用上述的浸入式水口在结晶器内浇铸时，

在结晶器内异型坯的翼缘2和腹板3相交形成的两个三角区分别放置一个浸入式水口，两个浸入式水口的放置位置沿异型坯腹板中心垂直线L呈轴对称，且任一个浸入式水口的水平部以水平方式朝向腹板的中心Q，即水平部的豁口侧远离腹板的中心Q，承载钢液的中间包位于浸入式水口的上部，浇铸时，两个浸入式水口同时浇铸，中间包内的钢液经浸入式水口流入结晶器内，在结晶器的作用下形成异型坯，该结晶器可称为异型坯结晶器。

为使钢液浇铸深度合理，在浇铸时，浸入式水口的上端面与中间包的底部相连，浸入式水口的下端面插入钢液后，下端面距离钢液液面的距离为20～80mm，优选为60mm。

两个浸入式水口的轴线分别与两个三角区竖直方向上的中心线重合(两个浸入式水口的轴心O1分别与两个三角区的中心重合)，且与异型坯的腹板的中心线M相交以得到温度和成分均匀的异型坯。

综上所述，本实用新型实施例的有益效果如下：

(1)、通过采用上下通透的变截面水口，不仅可以稳定浸入式水口内钢液的流动稳定性，还可以分散浸入式水口下部流动钢液的冲击力度，在结晶器内形成稳定均匀的流场，提高钢液的热中心，也可提高结晶器断面，尤其是横向方向的温度和成分均匀性，有利于钢液中非金属夹杂物的上浮去除和初生坯壳的生长，可以降低铸坯柱状晶比例和偏析，改善铸坯组织和表面质量，也可提高钢水纯净度。

(2)、结构简单，易于制造，可降低浸入式水口加工难度。

(3)、使用寿命长，可降低生产成本。

(4)、浸入式水口的下端为通孔，更换浸入式水口过程时，浸入式水口中不存留钢液，可保证操作人员的安全生产。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种异型坯浇铸用浸入式水口，其特征在于，所述浸入式水口包括： 

呈环体状，形成有中空内腔的侧壁，所述侧壁的上端面形成有呈圆形的第一开口，所述侧壁的下端面形成有呈T形的第二开口，所述第二开口的边缘具有竖直部和与所述竖直部的中部连接的水平部，所述第一开口的圆心与所述第二开口的中心均位于所述侧壁的轴线上，所述第一开口的面积与所述第二开口的面积相等； 

所述中空内腔由所述第一开口的边缘沿准母线的方向对应延伸至所述第二开口的边缘贯通形成； 

其中，所述准母线为所述第一开口边缘上的一点与所述第二开口边缘上的一点的连线，所述第一开口边缘上的一点由准轴线截面与所述第一开口边缘相交形成，所述第二开口边缘上的一点由所述准轴线截面与所述第二开口边缘相交形成，所述准轴线截面为以所述浸入式水口的轴线为边且垂直于所述上端面和所述下端面的平面。 

2.根据权利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，所述竖直部包括：上边缘、中间边缘和下边缘，所述上边缘的一端、所述中间边缘的一端和另一端、和所述下边缘的一端依次连接形成右侧豁口的所述竖直部，所述上边缘和所述下边缘关于所述下端面所在的平面内的X轴方向对称； 

所述水平部包括右边缘，所述右边缘呈水平放置且豁口向左的∪形，所述右边缘的一端和另一端分别与所述上边缘的另一端和所述下边缘的另一端连接。 

3.根据权利要求2所述的浸入式水口，其特征在于，所述上边缘的另一端与所述右边缘的一端的连接处、所述右边缘的另一端与所述下边缘的另一端的连接处均倒圆角。 

4.根据权利要求2所述的浸入式水口，其特征在于，所述上边缘呈倒置的∪形，所述下边缘呈∪形，所述中间边缘呈竖直状。 

5.根据权利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，垂直于所述侧壁轴线的水平面与所述侧壁相交形成的截面含有第三开口，所述第三开口的边缘楞角处倒圆角。 

6.根据权利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，所述侧壁的上端面为环形，所述侧壁的下端面为外圆内T形的组合形。 

7.一种异型坯浇铸用浸入式水口的布置结构，其特征在于，所述布置结构如下： 

在结晶器内异型坯的翼缘和腹板相交形成的两个三角区分别放置一个浸入式水口，两个所述浸入式水口的放置位置沿异型坯腹板中心垂直线呈轴对称； 

其中，所述浸入式水口为上述权利要求1～6中任一权利要求所述的浸入式水口，所述浸入式水口的水平部朝向所述腹板的中心。 

8.根据权利要求7所述的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口的上端面与中间包的底部相连。 

9.根据权利要求7或8所述的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口的下端面插入钢液后，深入至所述结晶器的上部钢液液面下的距离范围为20mm～80mm。 

10.根据权利要求7所述的布置结构，其特征在于，所述浸入式水口的轴线与所述异型坯的三角区的中心线重合。