CN208628423U - 一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钢铁冶金技术领域，公开了一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口。人字式分流水口的水口上部为直筒形结构，水口下部分流成两根小水口。使用本实用新型提供的人字式分流水口，只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包向异形坯结晶器中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒和氩封装置。使用本实用新型提供的人字式分流水口能实现异形坯连铸机的全保护浇注，解决钢水浇铸过程中的二次氧化问题，能浇铸含铝、稀土、钛等易被氧化元素的钢种，提升钢材的质量和附加值。

Description

一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金技术领域，涉及一种浇铸用的水口。具体地讲，本实用新型涉及一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口。

背景技术

钢的连续浇注是将具有一定过热度的液态钢水通过水冷结晶器连续冷却成具有一定形状的固态铸坯的过程，在此过程中，需要有一个耐火材料制作的套管将钢液从中间包注入结晶器内，该耐火材料套管被称为浸入式水口。浸入式水口是安装在中间包底板并插入结晶器液面以下，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。

如本实用新型的附图5、附图6所示，异形坯连铸机的结晶器断面形状复杂，结晶器与中间包之间空间狭小，一般采用双定径水口+半浸入式水口的敞开浇注工艺生产。半浸入式水口使用套圈支架支撑在结晶器的翼缘三角区上,浇注过程中钢流的散流、偏流问题造成水口结冷钢,要通过调整半浸入式水口的位置或吹氧来解决,钢水的二次氧化问题造成的钢水污染,是该浇注模式无法解决的、制约产品质量的根本性问题。该种敞开浇注模式二次氧化严重，无法浇铸含铝、稀土、钛等易被氧化元素的钢种，制约了有优异力学性能的异形坯钢种的开发。

现有的报道中，有在异形坯结晶器的腹板位置处安装浸入式水口来实现塞棒+浸入式水口的全保护浇注模式，但异形坯结晶器横截面腹板位置处的宽度很窄，一般为70～120mm，在如此窄的尺寸位置处布置水口易导致腹板裂纹等质量缺陷，其原因是从水口流出的钢流速度达到1～3米/秒，快速流动的钢水会冲刷新凝固的铸坯腹板，造成腹板凝固位置处凝固的不稳定。

CN203541512U(申请号201320689894.0)公开了一种用于板坯或异形坯连铸制动式浸入水口，包括水口侧壁、与侧壁一体的底部以及侧壁与底部围成的顶部开口的人字形内孔，内孔的两个开口端的侧壁上分别设置有向下倾斜的流道孔，流道孔的入口与开口端连通，本实用新型利用钢水自身的初动能和特定运动轨迹作用结晶器内已有的钢水，从而改变钢水流场的方式，相较电磁制动更为节能，而利用用于板坯或异形坯连铸制动式浸入水口在连铸过程中，如果发现垂直方向位置不合适，可以通过在线更换不同形式的浸入式水口或微调中间罐高度或微调铸坯拉速，实现制动式浸入水口对结晶器内钢水流动制动的优化。该技术将水口内腔进行了特殊设计，使钢液能从水口的流道孔中以旋转的方式流出，其水口底部虽然向两侧稍稍扩展，但扩展幅度不大，水口的外观仍然与直筒形水口类似，相较于异形坯结晶器腹板位置处的宽度，该直筒型水口的外径仍然过大，若将该水口插入至异型坯结晶器的狭窄腹板位置处，钢水的注入点仍然是腹板位置处，从该水口下流道孔通道流出的旋转钢水仍然会冲刷薄弱的铸坯腹板处，易引起腹板裂纹等质量缺陷。

现有的报道中，有在异形坯结晶器的翼缘三角区位置处安装浸入式水口来实现塞棒+浸入式水口的全保护浇注模式，但在结晶器中存在两个翼缘三角区，两个翼缘三角区之间的距离较近，约300～800mm，若在两个翼缘三角区均安装塞棒控制的浸入式水口，如此短的距离安装两个塞棒会导致塞棒安装困难，若仅在一个翼缘三角区安装塞棒控制的浸入式水口，由于翼缘三角区不位于结晶器的中心位置处，位于结晶器的边角位置处，从该处向整个结晶器内注流会导致异形坯结晶器两侧的钢水温度不均匀，结晶器液面也易出现波动，对铸坯质量造成不利影响。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口，该水口的上部为直筒形结构且与中间包上水口连接，连接部位采用氩封装置保护，水口的下部分成两根较细的小水口，小水口插入结晶器中的翼缘三角区内。采用塞棒控制中间包上水口内钢液的流量，钢水流经水口下部时，经过两根较细的小水口的分流，流入结晶器中的翼缘三角区内，只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包向异形坯结晶器中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒和氩封装置。钢水经过两个小水口从两个处于对称位置处的翼缘三角区注入结晶器内，由于两个注入点处于对称位置，可以实现结晶器内钢水的稳定流动，钢水液面波动小，钢水温度均匀。

本实用新型提供一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口，人字式分流水口的结构如图1、图2、图3所示；水口上部2为直筒形结构，水口下部4分流成两根小水口。

制作水口的材料为：刚玉、铝镁尖晶石、碳粉、硅粉、碳化硼、酚醛树脂等制作水口的常用材料。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

优选的，水口上部2的长度为水口总长度的10～30％，小水口的内径为水口上部2内径的50～70％。

优选的，水口下部4通过弧形的钢流通道分流成两根小水口。

优选的，人字式分流水口还包括芯型钢板7，芯型钢板7为管状结构，且埋于水口的内部，起到水口骨架的作用。更优选的，芯型钢板上焊接有锚固件6，锚固件6为Y型或长条形锚固件，锚固件6焊接在钢板上，起到将型芯钢板与水口牢牢固定的作用。

在钢液流经弧形的钢流通道时，由于钢液不是垂直向下流动的，水口需要抵抗钢流的冲击力和承载钢流的重力，水口需要有较高的强度，为此在水口本体的内部埋设有型芯钢板，起到水口骨架的作用，钢板上焊接有Y型或长条形锚固件，起到将型芯钢板与水口本体牢牢固定的作用。芯型钢板7为管状结构，芯型钢板7的厚度为2～4mm，芯型钢板7的内径为水口外径的80～90％。

由于钢板和耐火材料的膨胀系数不同，受热易引起水口裂纹，为降低水口裂纹的发生率，将型芯钢板开孔，使内外耐火材料联通。优选的，芯型钢板7表面开孔，孔洞面积占芯型钢板7表面总面积的10～30％。

为提高水口的使用寿命，受钢流冲刷侵蚀严重的水口弯曲部位的壁厚要明显大于水口其他部位的壁厚。受钢流冲刷侵蚀严重的水口弧形部位的壁厚要比水口其他部位的壁厚厚10～30％。

本实用新型还提供所述人字式分流水口的使用方法，所述人字式分流水口的水口上部2与中间包上水口9连接，连接部位采用氩封装置10进行保护。

优选的，采用塞棒8控制中间包上水口9内钢液的流量。

优选的，两个小水口插入结晶器内的翼缘三角区内。更优选的，两个小水口垂直插入结晶器内的翼缘三角区内。优选的，小水口插入结晶器中的翼缘三角区12内，钢水流经水口下部4时，经过两根较细的小水口的分流，流入结晶器中的翼缘三角区12内，钢水经过两个小水口从两个处于对称位置处的翼缘三角区12注入结晶器11内，由于两个注入点处于对称位置，可以实现结晶器11内钢水的稳定流动，钢水液面波动小，钢水温度均匀。

只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包13向异形坯结晶器11中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒8和氩封装置10。

本实用新型的优点：

(1)、使用本实用新型提供的人字式分流水口，只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包向异形坯结晶器中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒和氩封装置。钢水从两个处于对称位置处的翼缘三角区注入结晶器内，由于两个注入点处于对称位置，可以实现结晶器内钢水的稳定流动，钢水液面波动小，钢水温度均匀。

(2)、使用本实用新型提供的人字式分流水口能实现异形坯连铸机的全保护浇注，解决钢水浇铸过程中的二次氧化问题，能浇铸含铝、稀土、钛等易被氧化元素的钢种，提升钢材的质量和附加值。

附图说明

图1为一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口示意图。

图2为一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口剖面图。

图3为图2中AA截面的剖面图。

图4为人字式分流水口使用过程中示意图。

图5为实施例1对应的异形坯结晶器断面尺寸。

图6为实施例2对应的异形坯结晶器断面尺寸。

其中1为：水口上部的钢流通道，2为：水口上部，3：水口下部的钢流通道，4为：水口下部，5为：水口渣线部位，6为芯型钢板上焊接的Y型锚固件，7为：芯型钢板，8为塞棒，9为中间包上水口，10为氩封装置，11为异形坯连铸机结晶器，12为异形坯连铸机结晶器中的翼缘三角区，13为中间包。

具体实施方式

本实用新型提供一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口，人字式分流水口的结构如图1、图2、图3所示，该水口的水口上部2为直筒形结构且与中间包上水口9连接，连接部位采用氩封装置10进行保护，直筒型水口的水口上部2的长度为水口总长度的10～30％，水口下部4分成两根较细的小水口，小水口插入结晶器中的翼缘三角区12内，小水口的内径为水口上部2内径的50～70％。采用塞棒8控制中间包上水口9内钢液的流量，钢水流经水口下部4时，经过两根较细的小水口的分流，流入结晶器中的翼缘三角区12内，只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包13向异形坯结晶器11中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒8和氩封装置10。钢水经过两个小水口从两个处于对称位置处的翼缘三角区12注入结晶器11内，由于两个注入点处于对称位置，可以实现结晶器11内钢水的稳定流动，钢水液面波动小，钢水温度均匀。

水口下部4通过弧形的钢流通道分流成两个小水口，两个小水口垂直插入结晶器内的翼缘三角区12内。

为提高水口的使用寿命，受钢流冲刷侵蚀严重的水口弧形部位的壁厚要比水口其他部位的壁厚厚10～30％。

水口的制作过程为：

A:按照图1、图2、图3所示的水口形状制作水口模具。

B:准备制作水口的材料，其材料为：刚玉、铝镁尖晶石、碳粉、硅粉、碳化硼、酚醛树脂等制作水口的常用材料。

C:加工制作水口内的芯型钢板7，芯型钢板7为管状结构，且埋于水口本体的内部，起到水口骨架的作用，芯型钢板7的厚度为2～4mm，芯型钢板7的内径为水口外径的80～90％，钢板上焊接有Y型或长条形锚固件，起到将型芯钢板与水口本体牢牢固定的作用，芯型钢板7表面开孔，孔洞面积占芯型钢板7表面总面积的10～30％。

D:将准备制作水口的耐火材料经造粒、干燥后与芯型钢板7复合，在水口模具内静压成型后，在非氧化气氛下烧成，烧成温度在900℃～1200℃之间，即可制成所述的适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口。

实施例1：

针对图5所示的异形坯结晶器，其结晶器断面尺寸为：550mm×440mm×90mm,连铸机拉速为1.2～1.5m/min,本实用新型实施例提供一种适用异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口，人字式分流水口的结构如图1、图2、图3所示，该水口的水口上部2为直筒形结构且与中间包上水口9连接，连接部位采用氩封装置10进行保护，直筒型的水口上部2的内径为25mm，外径为120mm，直筒型的水口上部2的长度为水口总长度的30％，水口下部4分成两根较细的小水口，小水口插入结晶器中的翼缘三角区12内，小水口的内径为水口上部2内径的50％。采用塞棒8控制中间包上水口9内钢液的流量，钢水流经水口下部4时，经过两根较细的小水口的分流，流入结晶器中的翼缘三角区12内，只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包13向异形坯结晶器11中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒8和氩封装置10。钢水经过两个小水口从两个处于对称位置处的翼缘三角区12注入结晶器11内，由于两个注入点处于对称位置，可以实现结晶器11内钢水的稳定流动，钢水液面波动小，钢水温度均匀。

水口下部4通过弧形的钢流通道分流成两个小水口，两个小水口垂直插入结晶器内的翼缘三角区12内。

为提高水口的使用寿命，受钢流冲刷侵蚀严重的水口弧形部位的壁厚要比水口其他部位的壁厚厚10％。

水口的制作过程为：

A:按照图1、图2、图3所示的水口形状制作水口模具.

B:准备制作水口的材料，其材料为：刚玉、铝镁尖晶石、碳粉、碳化硼、硅粉、酚醛树脂等制作水口的常火材料。

C:加工制作水口内的芯型钢板7，芯型钢板7为管状结构，且埋于水口本体的内部，起到水口骨架的作用，芯型钢板7的厚度为2mm，芯型钢板7的内径为水口外径的90％，钢板上焊接有Y型或长条形锚固件，起到将型芯钢板与水口本体牢牢固定的作用，芯型钢板7表面开孔，孔洞面积占芯型钢板7表面总面积的10％。

D:将准备制作水口的耐火材料经造粒、干燥后与芯型钢板7复合，在水口模具内静压成型后，在非氧化气氛下烧成，烧成温度在900℃～1200℃之间，即可制成所述的适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口。

在水口使用前，使用煤气燃烧预热水口2小时，连铸过程中使用该水口进行全保护浇注，浇注的钢种含铝0.03％，该水口的使用寿命为4小时，连铸过程中无水口结瘤现象，铸坯中全氧含量为20ppm，铸坯表面无裂纹。解决了用异形坯连铸机生产含铝钢的难题。

实施例2：

针对图6所示的异形坯结晶器，其结晶器断面尺寸为：1023.8mm×390mm×90mm,连铸机拉速为0.9～1.0m/min,本实用新型实施例提供一种适用异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口，人字式分流水口的结构如图1、图2、图3所示，该水口的水口上部2为直筒形结构且与中间包上水口9连接，连接部位采用氩封装置10进行保护，直筒型的水口上部2的内径为30mm，外径为130mm，直筒型的水口上部2的长度为水口总长度的10％，水口下部4分成两根较细的小水口，小水口插入结晶器中的翼缘三角区12内，小水口的内径为水口上部2内径的70％。采用塞棒8控制中间包上水口9内钢液的流量，钢水流经水口下部4时，经过两根较细的小水口的分流，流入结晶器中的翼缘三角区12内，只需要1个塞棒和1套氩封装置就可以实现钢水从中间包13向异形坯结晶器11中的全保护浇铸，有充足的空间来安装塞棒8和氩封装置10。钢水经过两个小水口从两个处于对称位置处的翼缘三角区12注入结晶器11内，由于两个注入点处于对称位置，可以实现结晶器11内钢水的稳定流动，钢水液面波动小，钢水温度均匀。

水口下部4通过弧形的钢流通道分流成两个小水口，两个小水口垂直插入结晶器内的翼缘三角区12内。

为提高水口的使用寿命，受钢流冲刷侵蚀严重的水口弧形部位的壁厚要比水口其他部位的壁厚厚30％。

水口的制作过程为：

A:按照图1、图2、图3所示的水口形状制作水口模具。

B:准备制作水口的材料，其材料为：刚玉、铝镁尖晶石、碳粉、碳化硼、硅粉、酚醛树脂等制作水口的常用材料。

C:加工制作水口内的芯型钢板7，芯型钢板7为管状结构，且埋于水口本体的内部，起到水口骨架的作用，芯型钢板7的厚度为2mm，芯型钢板7的内径为水口外径的80％，钢板上焊接有Y型或长条形锚固件，起到将型芯钢板与水口本体牢牢固定的作用，芯型钢板7表面开孔，孔洞面积占芯型钢板7表面总面积的30％。

D:将准备制作水口的耐火材料经造粒、干燥后与芯型钢板7复合，在水口模具内静压成型后，在非氧化气氛下烧成，烧成温度在900℃～1200℃之间，即可制成所述的适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口。

在水口使用前，使用煤气燃烧预热水口3小时，连铸过程中使用该水口进行全保护浇注，浇注的钢种含钛0.05％，该水口的使用寿命为4小时，连铸过程中无水口结瘤现象，铸坯中全氧含量为22ppm，铸坯表面无裂纹。解决了用异形坯连铸机生产含易氧化元素钢种的难题。

Claims (6)

1.一种适用于异形坯连铸机全保护浇铸用的人字式分流水口，其特征在于，人字式分流水口的水口上部(2)为直筒形结构，水口下部(4)分流成两根小水口；

水口上部(2)的长度为水口总长度的10～30％，小水口的内径为水口上部(2)内径的50～70％；

水口下部(4)通过弧形的钢流通道分流成两根小水口。

2.如权利要求1所述的人字式分流水口，其特征在于，人字式分流水口还包括芯型钢板(7)，芯型钢板(7)为管状结构，且埋于水口的内部，起到水口骨架的作用。

3.如权利要求2所述的人字式分流水口，其特征在于，芯型钢板上焊接有锚固件(6)，锚固件(6)为Y型或长条形锚固件，锚固件(6)焊接在钢板上。

4.如权利要求2所述的人字式分流水口，其特征在于，芯型钢板(7)为管状结构，芯型钢板(7)的厚度为2～4mm，芯型钢板(7)的内径为水口外径的80～90％。

5.如权利要求2-4任一项所述的人字式分流水口，其特征在于，芯型钢板(7)表面开孔，孔洞面积占芯型钢板(7)表面总面积的10～30％。

6.如权利要求1-4任一项所述的人字式分流水口，其特征在于，水口弧形部位的壁厚要比水口其他部位的壁厚厚10～30％。