CN209918882U - 一种连铸结晶器浸入式水口 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连铸结晶器浸入式水口，包括：上水口和下水口；所述上水口内设置有上通孔，所述上水口中上通孔的内壁设置为阶梯状；所述下水口设置在所述上水口的下方，所述下水口内设置有中孔，所述中孔与所述上水口的上通孔连通；所述下水口远离所述上水口的一端设置有侧孔，所述侧孔位于所述下水口的侧壁上，与所述下水口的中孔连通；所述侧孔的底面设置为波浪状。通过上述方式，本实用新型能够将上水口的内壁设置为阶梯状使得钢流在结晶器内具有更好的流动与稳定性，降低发生卷渣的可能性；通过下水口侧孔的设置起到流体的分配作用，减少通道内的二次流，降低了钢水在结晶器液面的不稳定状态，从而可以提高炼钢品质及板坯的质量。

Description

一种连铸结晶器浸入式水口

技术领域

本实用新型涉及连续铸造技术领域，特别是涉及一种连铸结晶器浸入式水口。

背景技术

本实用新型属于钢的连续铸造技术领域，尤其涉及板坯(断面大于等于 200mm*2000mm)连铸结晶器用的浸入式水口。本实用新型需要解决的技术问题，是提供一种能够有效改善炼钢品质，稳定连铸结晶器流场，减少卷渣的优化水口结构。

在炼钢过程中，连续铸造是不可或缺的一个关键环节，它是将有一定过热度的液态钢水，通过水冷结晶器连续冷却，成为具有一定形状的固态坯壳的过程。在连铸过程中，浸入式水口起到了至关重要的作用，它是安装在中间包底部，并插入结晶器液面以下的耐火材料套管，起到将钢液从中间包平稳输送到结晶器的作用，同时具有防止钢液二次氧化，避免卷渣，调节结晶器内钢液流场，温度分布等重要作用，因此其在各类连铸机上被广泛使用。

在现有连铸机上，使用的浸入式水口往往结构非常简单，一般为直筒型通道，在水口底部设置一孔或者两孔出流，其只能起到简单的输送钢液的作用，容易出现卷渣，钢水在结晶器内流场不稳定，二次流较多，炼钢品质不够理想。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种连铸结晶器浸入式水口，能够提供流动性与稳定性，降低发生卷渣的可能性。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种连铸结晶器浸入式水口，包括：上水口和下水口；所述上水口内设置有上通孔，所述上水口中上通孔的内壁设置为阶梯状；所述下水口设置在所述上水口的下方，所述下水口内设置有中孔，所述中孔与所述上水口的上通孔连通；所述下水口远离所述上水口的一端设置有侧孔，所述侧孔位于所述下水口的侧壁上，与所述下水口的中孔连通；所述侧孔的底面设置为波浪状。

优选的，所述上水口的内壁包括依次相连的第一内壁阶梯、第二内壁阶梯......到第N内壁阶梯，其中，N为不小于2的正整数，同一内壁阶梯包括一个收缩段和一个扩张段，所述收缩段的内部最小当量直径小于所述上水口中上通孔的平均当量直径，所述扩张段与相邻内壁阶梯的收缩段相连接。

优选的，所述侧孔包括侧孔第一段、侧孔第二段和侧孔第三段，所述侧孔第二段位于所述侧孔第一段和侧孔第三段之间，所述侧孔第二段分别与所述侧孔第一段和侧孔第三段连通，所述侧孔第一段与所述下水口的中孔连通。

优选的，所述侧孔第二段的宽度小于所述侧孔第一段和侧孔第三段的宽度。

优选的，所述波浪面包括波浪面第一端、波浪面第二端和波浪面第三端，所述波浪面第三端靠近所述下水口的中心轴，所述波浪面第一端远离所述下水口的中心轴，所述波浪面第二端设置在所述波浪面第一端和波浪面第三端之间，所述波浪面第二端的高度高于所述波浪面第一端和波浪面第三端的高度。

优选的，所述下水口远离所述上水口的一端设置有底孔，所述底孔与所述中孔连通。

优选的，所述底孔的当量直径小于所述下水口中孔的当量直径。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列有益效果：

提供了一种连铸结晶器浸入式水口，将上水口的内壁设置为阶梯状使得钢流在结晶器内具有更好的流动与稳定性，降低发生卷渣的可能性；通过下水口侧孔的设置起到流体的分配作用，减少通道内的二次流，降低了钢水在结晶器液面的不稳定状态，从而可以提高炼钢品质及板坯的质量。

附图说明

图1是本实用新型一种连铸结晶器浸入式水口的结构示意图。

图2是本实用新型一种连铸结晶器浸入式水口的主视图。

图3是图2中A-A方向的剖视图。

图4是图3中上水口的剖视图。

图5是图3中下水口的剖视图。

图6是图2中B处的局部放大图。

图7是图5中圆圈部分的局部放大图。

附图标记说明：

上水口1、上通孔11；

下水口2、中孔21、底孔22、侧孔23、侧孔第一段231、侧孔第二段232、侧孔第三段233、波浪面第一端2331、波浪面第二端2332、波浪面第三端2333；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅附图，一种连铸结晶器浸入式水口，包括上水口1和下水口2。下水口 2设置在上水口1的下方，该浸入式水口整体设置为柱状中空结构，即上水口1 和下水口2设置为柱状中空结构，上水口1和下水口2内分别设置有上通孔11 和中孔21。

上水口1的内壁设置为阶梯状，即上通孔11的竖截面为阶梯状。上水口1 的内壁包括依次相连的第一内壁阶梯、第二内壁阶梯......到第N内壁阶梯，其中， N为不小于2的正整数。同一内壁阶梯包括一个收缩段和一个扩张段，所述收缩段的内部最小当量直径小于所述上水口中上通孔的平均当量直径，所述扩张段与相邻内壁阶梯的收缩段相连接。

当量直径逐渐增大的为扩张段，当量直径逐渐减小的为收缩段。当量直径是指以某一个截面为例，若该截面为圆形，则其当量直径等于该圆形的直径；若为异形截面，假设其截面积为S，则其当量直径De＝(4S/π)^0.5，前文提到的，内部最小当量直径，即内截面最小面积处对应的当量直径。

例如，上水口1的内壁沿流体方向从上往下，先突然缩小再逐渐扩大，再突然缩小，重复几次，形成一级一级的台阶状，此时突缩前内壁截面的当量直径大于突缩后内壁截面的当量直径。

以此通过增加台阶，对上水口1的壁面处附面层进行控制，减小了壁面边界层的厚度，提高了近壁区流体的速度，减少了近壁面附近流体分离现象的产生，同时确保流体沿主流方向流动，从而可以起到有效的稳定流场的作用，并且减少流体在通道内流动分离的可能性。因此通过将上水口1的内壁设置为阶梯状，可以使流体在上通孔11内流动更加稳定，降低发生卷渣的可能性。

下水口2远离上水口1的一端设置有底孔22，底孔22与中孔21连通。底孔22的当量直径小于中孔21的当量直径。底孔22可以起到调节分配流量的作用，将约为20～30％的主流流量通过底孔22排出，其余流量通过侧孔23流出，减少了侧孔23需要分担的流量值，从而使侧孔23更加稳定可控。底孔22具体的当量直径大小可以根据实际需要调整，通过调整底孔22当量直径，可以找到不同尺寸水口结构所需的最合适的流量分配值，从而起到优化效果。

下水口2靠近底孔22的一端设置有侧孔23，侧孔23位于下水口2的侧壁上，侧孔23设置为通孔。侧孔23竖截面的形状类似于“工”字型，其具体的结构为侧孔23包括侧孔第一段231、侧孔第二段232和侧孔第三段233。侧孔第二段232位于侧孔第一段231和侧孔第三段233之间，侧孔第二段232分别与侧孔第一段231和侧孔第三段233连通，侧孔第一段231与中孔21连通，侧孔第三段233与底孔22连通。

侧孔第二段232的宽度小于侧孔第一段231和侧孔第三段233的宽度，侧孔第二段232和侧孔第三段233为两个大的通孔，侧孔第二段232为小的通孔，通过侧孔第二段232将侧孔第一段231和侧孔第三段233连通，形成“工”字型通孔。这样可以起到将两股流体汇聚的作用，使两股流的能量可以起到相互促进的作用，明显减少二次流的产生，使流动更加稳定。如果没有侧孔第二段 232将侧孔第一段231和侧孔第三段233连通，侧孔第一段231和侧孔第三段 233作为两个分开的流体出口，均会形成明显的二次流，扰乱主流体，使出流比较紊乱，不容易受控制，容易产生偏流等现象。

侧孔23与底孔22相连接的面设置为波浪面，也就是侧孔23的底面设置为波浪面，即侧孔23底面的竖截面为波浪形，如图7所示，侧孔第三段233的下表面为波浪面。波浪面包括波浪面第一端2331、波浪面第二端2332和波浪面第三端2333，波浪面第三端2333靠近下水口2的中心轴，波浪面第一端2331远离下水口2的中心轴，波浪面第二端2332设置在波浪面第一端2331和波浪面第三端2333之间，波浪面第二端2332的高度高于波浪面第一端2331和波浪面第三端2333的高度。

侧孔23的底面设置为波浪面可以起到稳定流场的作用，减少浸入式水口底部的二次流的产生，并且对于冲击下来的流体可以起到缓冲作用。流体冲击下来后，更加不易反弹，从而减少了反弹产生的扰乱主流场的二次流，对于整体而言起到稳定流场的效果。

除了侧孔23的底面，侧孔23的其他水平面可以设置为斜面，即侧孔第一段231的上表面和下表面以及侧孔第三段233的上表面均设置为斜面，且靠近下水口2中心轴的一端的高度高于远离下水口2中心轴的一端的高度。由于上水口1和下水口2为柱状中空结构，也就是侧孔23的水平面设置为向下开口的喇叭状。

在该浸入式水口中底孔22与侧孔23的波浪面相互配合作用，底孔22可以起到调节分配流量的作用，而波浪面底部可以稳定流场，减少底部二次流的产生，对于冲击下来的流体可以起到缓冲的效果，降低了钢水在结晶器液面的不稳定状态，保证结晶器液面具有合适的温度和速度，减少通道内的二次流，使钢液流股更为稳定。

上水口1和下水口2可以是整体式的结构，也可以是分开通过外界其他连接机构连接的。在实际使用过程中，该浸入式水口的上水口1的上端安装在连铸机的中间包底部，下水口2的下端与结晶器相连。钢水从中间包流入上水口1，再流到下水口2，最后到达结晶器。

以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于，包括：上水口和下水口；所述上水口内设置有上通孔，所述上水口中上通孔的内壁设置为阶梯状；所述下水口设置在所述上水口的下方，所述下水口内设置有中孔，所述中孔与所述上水口的上通孔连通；所述下水口远离所述上水口的一端设置有侧孔，所述侧孔位于所述下水口的侧壁上，与所述下水口的中孔连通；所述侧孔的底面设置为波浪状。

2.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于：所述上水口的内壁包括依次相连的第一内壁阶梯、第二内壁阶梯......到第N内壁阶梯，其中，N为不小于2的正整数，同一内壁阶梯包括一个收缩段和一个扩张段，所述收缩段的内部最小当量直径小于所述上水口中上通孔的平均当量直径，所述扩张段与相邻内壁阶梯的收缩段相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于：所述侧孔包括侧孔第一段、侧孔第二段和侧孔第三段，所述侧孔第二段位于所述侧孔第一段和侧孔第三段之间，所述侧孔第二段分别与所述侧孔第一段和侧孔第三段连通，所述侧孔第一段与所述下水口的中孔连通。

4.根据权利要求3所述的一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于：所述侧孔第二段的宽度小于所述侧孔第一段和侧孔第三段的宽度。

5.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于：所述波浪面包括波浪面第一端、波浪面第二端和波浪面第三端，所述波浪面第三端靠近所述下水口的中心轴，所述波浪面第一端远离所述下水口的中心轴，所述波浪面第二端设置在所述波浪面第一端和波浪面第三端之间，所述波浪面第二端的高度高于所述波浪面第一端和波浪面第三端的高度。

6.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于：所述下水口远离所述上水口的一端设置有底孔，所述底孔与所述中孔连通。

7.根据权利要求6所述的一种连铸结晶器浸入式水口，其特征在于：所述底孔的当量直径小于所述下水口中孔的当量直径。

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