CN204953892U - 一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置。其技术方案是：外套管(2)和内套管(4)的下端同轴心地固定在底座(1)上，外套管(2)和内套管(4)的上端同轴心地固定有盖板(6)，由底座(1)、外套管(2)、内套管(4)和盖板(6)围成的环状空心腔室内装有填充料(3)。外套管(2)的管壁均匀地开有外导流孔(5)，内套管(4)的管壁均匀地开有内导流孔(9)，盖板(6)均匀地开有顶面导流孔(8)；内导流孔(9)的总面积为外导流孔(5)的总面积与顶面导流孔(8)的总面积之和的1~1.2倍。本实用新型不仅具有结构简单、更换方便、成本低廉的特点，且能改善结晶器内钢液流场、减少钢渣界面的卷渣现象和捕捉钢液中的夹杂物。

Description

一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置

技术领域

本实用新型属于夹杂物捕捉装置技术领域。具体涉及一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置。

背景技术

结晶器是连铸过程中的重要部件，其内部的流场分布、自由液面波动和初生坯壳生长状况直接影响着铸坯表面质量和内部质量。这是因为钢液流场情况直接影响到钢液在结晶器内涡心的位置和射流的冲击深度，而这些因素影响着夹杂物和气泡的上浮；自由液面波动状况将会影响到结晶器内保护渣的熔化和卷入；而初生坯壳的生长能否到达一定厚度，则会影响到结晶器出口坯壳形状和凝固坯壳厚度，从而会影响到连铸工艺安全和铸坯的内在质量。

现行的改善连铸铸坯质量的方法有：改变浸入式水口的内型结构和插入深度，水口吹氩，电磁搅拌等。其中电磁搅拌技术能够在不接触钢液的条件下对钢液产生搅拌作用，可以有效改善铸坯的表面及皮下质量和铸坯内部组织结构。因此在连铸生产过程中，电磁搅拌技术可以扩大连铸钢种、放宽对连铸工艺的要求、提高拉速和促进高效无缺陷优质铸坯的生产。

但由于连铸电磁搅拌设备价格昂贵、安装维护成本较高、电磁作用机理的复杂性和电磁搅拌器结构的复杂性，不同钢种、断面尺寸有不同的最佳电磁搅拌参数，而电磁搅拌参数的选择是否合理会直接影响到铸坯质量改善的效果，故实际生产中电磁搅拌的应用仍然存在许多问题有待解决和研究，限制了其在实际生产中的使用。

另一种常见的方法是通过优化浸入式水口的内型结构来改善结晶器内钢水流动状态。如“一种防止连铸板坯卷渣的结晶器浸入式水口”(CN201644781U)专利技术，该技术采用变径式水口结构，并在水口底部安装分流座来稳定结晶器内流场，减少液面卷渣。又如“一种可产生旋流的连铸浸入式水口”(CN104070156A)专利技术，该技术在水口内壁上镶嵌成列的半球冠体，从而形成水口内钢液的旋流，降低结晶器内钢液的冲击深度，减轻水口结瘤。这些现有公开的专利技术主要通过改变浸入式水口内型结构以改善钢水出流流股，进而改善结晶器内钢水的流场。但是浸入式水口在经过一段时间的浇注后，钢水内夹杂物会在水口内部形成结瘤，此时水口内型结构也将不复存在，造成优化流场的效果失效。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种结构简单、更换方便和成本低廉的用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置，该夹杂物捕捉装置能有效改善结晶器内钢液流场、减少钢渣界面的卷渣现象和捕捉钢液中的夹杂物。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：所述夹杂物捕捉装置由底座、外套管、内套管、盖板、升降杆和填充料组成。外套管的下端和内套管的下端同轴心地固定在底座上，外套管的上端和内套管的上端同轴心地固定有盖板，盖板的上平面均匀地固定有四个升降杆，四个升降杆中心对称设置。底座、外套管、内套管和盖板围成环状空心腔室，环状空心腔室内装有填充料。

内套管为圆管状，外套管为圆管状或为方管状，内套管的内径为外套管内径的0.2~0.5倍或为方管对角线的0.2~0.5倍，内套管和外套管的高度相同。底座和盖板的形状和尺寸相同，底座的中心和盖板的中心均开有直径相同的圆形通孔，圆形通孔的内径与内套管的内径相同，底座的外形、盖板的外形和外套管横截面的外形相同。底座的厚度、盖板的厚度、内套管的壁厚和外套管的壁厚相同，均为10~50mm。

外套管的管壁均匀地开有外导流孔，内套管的管壁均匀地开有内导流孔，盖板均匀地开有顶面导流孔。内导流孔的总面积为外导流孔的总面积与顶面导流孔的总面积之和的1~1.2倍。

所述外套管横截面的外形尺寸为结晶器横截面的内壁所对应的尺寸的3/5~4/5，外套管的高度为100~300mm。

所述内套管的内径为浸入式水口外径的1.5~2倍。

所述外导流孔、内导流孔和顶面导流孔的孔径相同，均为10~50mm。内导流孔为40~80个。

所述填充料为球形耐火材料，球形耐火材料具有疏松多孔的海绵状物理结构。

所述底座、外套管、内套管、盖板和升降杆的材质均为高铝耐火材料，所述高铝耐火材料的Al₂O₃含量大于80wt%。

本装置在使用时，先与结晶器同轴心对齐，由升降杆将用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置缓慢放下，直至所述夹杂物捕捉装置的底座与结晶器内的浸入式水口的底部处于同一水平面。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型由底座、外套管、内套管和盖板组成环状空心腔室，环状空心腔室内装有填充料，故结构简单；另由于以上部件均为耐火材料，故成本低廉。

2、本实用新型在使用过程中，内套管位于浸入式水口的出水孔周围，钢液由出水孔流出时只会对内套管产生冲击，高流速的钢液在通过填充料的间隙时，其流速趋于平缓；然后经外套管的外导流孔流出，避免钢液对保护渣层直接冲击，降低了结晶器内钢水液面的波动，抑制了卷渣现象的产生。同时钢液在通过本装置后速度分布会更加均匀合理，消除了钢液从浸入式水口流出时带来的不对称流场，抑制了偏流现象的产生。

3、本实用新型在使用过程中，大部分钢液从内导流孔流入，经填充料的间隙从外导流孔和顶面导流孔流出后进入结晶器。钢液在流经海绵状物理结构的填充料时，钢液中大部分夹杂物颗粒被填充料表面粘附捕捉，减少了留在铸坯中的夹杂物数量，达到净化钢液的作用，减少了产品缺陷，提高了产品质量。

4、由于本实用新型的环状空心腔室内装有大量的填充料，由此所产生的间隙提供了较大的粘附捕捉空间，因此不会轻易堵塞，具有较长的工作时间，能减少更换次数、提高浇铸操作的连续性和效率。

5、本实用新型使用到一定的时段后，通过升降杆将该夹杂物捕捉装置提出结晶器，能快速地进行更换，故操作简单，维修方便。

因此，本实用新型不仅具有结构简单、更换方便和成本低廉的特点，且能改善结晶器内钢液流场、减少钢渣界面的卷渣现象和捕捉钢液中的夹杂物。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是图1的俯视示意图；

图3是本实用新型使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置。本实施例如图3所示，用于生产600mm圆坯的连铸结晶器14。与所述连铸结晶器14配套使用的四孔式浸入式水口12的外径为100mm，浇注过程中，四孔式浸入式水口12的浸入深度为150至200mm。

如图3所示，本实施例浸没在钢液10中，高度为连铸结晶器14内四孔式浸入式水口12的出水孔13所处平面，为弯月面以下150~200mm。钢液10表面覆盖有保护渣11。

本实施例如图1和图2所示，所述夹杂物捕捉装置由底座1、外套管2、内套管4、盖板6、升降杆7和填充料3组成。外套管2的下端和内套管4的下端同轴心地固定在底座1上，外套管2的上端和内套管4的上端同轴心地固定有盖板6，盖板6的上平面均匀地固定有四个升降杆7，四个升降杆7中心对称设置。底座1、外套管2、内套管4和盖板6围成环状空心腔室，环状空心腔室内装有填充料3。

如图1所示，内套管4为圆管状，外套管2为圆管状，内套管4的内径为外套管2内径的0.2~0.5倍，内套管4和外套管2的高度相同。底座1和盖板6的形状和尺寸相同，底座1的中心和盖板6的中心均开有直径相同的圆形通孔，圆形通孔的内径与内套管4的内径相同，底座1的外形、盖板6的外形和外套管2横截面的外形相同。底座1的厚度、盖板6的厚度、内套管4的壁厚和外套管2的壁厚相同，均为30~50mm。

外套管2的管壁均匀地开有外导流孔5，内套管4的管壁均匀地开有内导流孔9，盖板6均匀地开有顶面导流孔8。内导流孔9的总面积为外导流孔5的总面积与顶面导流孔8的总面积之和的1~1.2倍。

所述外套管2横截面的外形尺寸为结晶器横截面的内壁所对应的尺寸的3/5~4/5，外套管2的高度为200~300mm。

所述内套管4的内径为浸入式水口外径的1.5~2倍。

所述外导流孔5、内导流孔9和顶面导流孔8的孔径相同，均为30~50mm。内导流孔9为60~80个。

所述填充料3为球形耐火材料，球形耐火材料具有疏松多孔的海绵状物理结构。

所述底座1、外套管2、内套管4、盖板6和升降杆7的材质均为高铝耐火材料，所述高铝耐火材料的Al₂O₃含量大于80wt%。

实施例2

一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置。本实施例除下述技术参数外，其余同实施例1：

本实施例用于生产150×150mm方坯的连铸结晶器。与所述连铸结晶器配套使用的双孔式浸入式水口的外径为20mm，浇注过程中，双孔式浸入式水口的浸入深度为100~150mm。其中：

外套管2为方管状，内套管4的内径为方管对角线的0.2~0.5倍；

底座1的厚度、盖板6的厚度、内套管4的壁厚和外套管2的壁厚相同，均为10~30mm；

所述外套管2的高度为100~200mm；

所述外导流孔5、内导流孔9和顶面导流孔8的孔径相同，均为10~30mm。内导流孔9为40~60个。

本具体实施方式在使用时，如图3所示，先与结晶器14同轴心对齐，由升降杆7将用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置缓慢放下，直至所述夹杂物捕捉装置的底座1与结晶器14内的浸入式水口12的底部处于同一水平面。

本具体实施方式与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、本具体实施方式由底座1、外套管2、内套管4和盖板6组成环状空心腔室，环状空心腔室内装有填充料3，故结构简单；另由于以上部件均为耐火材料，故成本低廉。

2、本具体实施方式在使用过程中，内套管4位于浸入式水口12的出水孔13周围，钢液10由出水孔13流出时只会对内套管4产生冲击，高流速的钢液10在通过填充料3的间隙时，其流速趋于平缓；然后经外套管2的外导流孔5流出，避免钢液10对保护渣层11直接冲击，降低了结晶器14内钢水液面的波动，抑制了卷渣现象的产生。同时钢液10在通过本装置后速度分布会更加均匀合理，消除了钢液10从浸入式水口12流出时带来的不对称流场，抑制了偏流现象的产生。

3、本具体实施方式在使用过程中，大部分钢液10从内导流孔9流入，经填充料3的间隙从外导流孔5和顶面导流孔8流出后进入结晶器14。钢液10在流经海绵状物理结构的填充料3时，钢液10中大部分夹杂物颗粒被填充料3表面粘附捕捉，减少了留在铸坯中的夹杂物数量，达到净化钢液10的作用，减少了产品缺陷，提高了产品质量。

4、由于本具体实施方式的环状空心腔室内装有大量的填充料3，由此所产生的间隙提供了较大的粘附捕捉空间，因此不会轻易堵塞，具有较长的工作时间，能减少更换次数、提高浇铸操作的连续性和效率。

5、本具体实施方式使用到一定的时段后，通过升降杆7将夹杂物捕捉装置提出结晶器14，能快速地进行更换，故操作简单，维修方便。

因此，本具体实施方式不仅具有结构简单、更换方便和成本低廉的特点，且能改善结晶器内钢液流场、减少钢渣界面的卷渣现象和捕捉钢液中的夹杂物。

Claims (5)

1.一种用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置，其特征在于所述夹杂物捕捉装置由底座(1)、外套管(2)、内套管(4)、盖板(6)、升降杆(7)和填充料(3)组成；外套管(2)的下端和内套管(4)的下端同轴心地固定在底座(1)上，外套管(2)的上端和内套管(4)的上端同轴心地固定有盖板(6)，盖板(6)的上平面均匀地固定有四个升降杆(7)，四个升降杆(7)中心对称设置；底座(1)、外套管(2)、内套管(4)和盖板(6)围成环状空心腔室，环状空心腔室内装有填充料(3)；

内套管(4)为圆管状，外套管(2)为圆管状或为方管状，内套管(4)的内径为外套管(2)内径的0.2~0.5倍或为方管对角线的0.2~0.5倍，内套管(4)和外套管(2)的高度相同；底座(1)和盖板(6)的形状和尺寸相同，底座(1)的中心和盖板(6)的中心均开有直径相同的圆形通孔，圆形通孔的内径与内套管(4)的内径相同，底座(1)的外形、盖板(6)的外形和外套管(2)横截面的外形相同；底座(1)的厚度、盖板(6)的厚度、内套管(4)的壁厚和外套管(2)的壁厚相同，均为10~50mm；

外套管(2)的管壁均匀地开有外导流孔(5)，内套管(4)的管壁均匀地开有内导流孔(9)，盖板(6)均匀地开有顶面导流孔(8)；内导流孔(9)的总面积为外导流孔(5)的总面积与顶面导流孔(8)的总面积之和的1~1.2倍。

2.根据权利要求1所述的用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置，其特征在于所述外套管(2)横截面的外形尺寸为结晶器横截面的内壁所对应的尺寸的3/5~4/5，外套管(2)的高度为100~300mm。

3.根据权利要求1所述的用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置，其特征在于所述内套管(4)的内径为浸入式水口外径的1.5~2倍。

4.根据权利要求1所述的用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置，其特征在于所述外导流孔(5)、内导流孔(9)和顶面导流孔(8)的孔径相同，均为10~50mm；内导流孔(9)为40~80个。

5.根据权利要求1所述的用于连铸结晶器的夹杂物捕捉装置，其特征在于所述填充料(3)为球形耐火材料，球形耐火材料具有疏松多孔的海绵状物理结构。