CN212734129U - 一种导流冲击垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导流冲击垫，具体应用于T型中间包，其三个呈直角或内斜的侧壁面可以起到抑制入流钢液湍流的作用，缓解熔池液面的波动；一个向外倾斜的侧壁可以起到导流的作用，将钢液/氩气流股引向具有较大空间的T型中间包内使其发生混匀和湍流耗散，从而缓解冲击垫的冲刷侵蚀强度，防止其破损并延长使用寿命。引流后的钢液携带氩气泡分散到中间包熔池，增加了气泡与夹杂物碰撞和上浮去除的作用区域，有利于夹杂物的聚集长大和去除行为。同时，分散后的氩气泡在上浮过程中对顶层渣的冲击力减小，从而可以缓解钢液裸露和中间包“渣眼”的形成，有效防止钢液的二次氧化，提高夹杂物的去除效果，从而提高钢液的洁净度和后续产品的质量。

Description

一种导流冲击垫

技术领域

本实用新型属于连铸设备技术领域，具体涉及一种适用于T型中间包的导流冲击垫。

背景技术

在钢液连铸成型的工业生产工艺中，中间包是一个重要的钢液储存和分流容器，同时也承担着净化钢液和混匀的功能。良好的中间包运行是实现以上功能的重要保证，否则可能会影响生产的顺行(例如钢液二次氧化导致水口堵塞)和产品质量(如钢液卷渣而污染钢液)。在整个中间包熔池的内部结构中，其注流区(或称冲击区)的钢液流速最大，湍流强度最强，可能会导致耐火材料的冲刷侵蚀、渣层裸露形成的“渣眼”和钢液的二次氧化现象，从而影响钢液的洁净度和后续连铸产品的质量。为了避免和缓解这一现象，一种通常的做法是在注流区放置一个用于抑制湍流的湍流抑制器或冲击垫，其原理在于使用特殊形状(如杯状或盆装)的耐火材料结构来承受高速钢液的冲击并增强钢液湍流运动的耗散作用，即类似于钢液流动的“刹车”作用。例如，专利CN201621469741.5公开了一种混合型中间包湍流抑制器，可以防止起注喷溅、减低浇注冲击形成的湍流、减少中间包覆盖剂乳化、稳定中间包内的流体流动及延长钢流在中间包内的停留时间的目的，显著降低卷渣可能性，进而提高连铸产品质量。专利CN200980155933.5公开了一种用于T型中间包的冲击垫，冲击垫包括具有冲击面的基部和外侧壁，此冲击垫提高了出自T型中间包不同出口的浇注钢水的均匀性并使通过中间包不同出口排出的钢水达到相同或大概相同的停留时间，同时还使换包时钢水过渡时间加快并保持传统冲击垫的优势(熔渣乳化程度低)。

然而，已经公开的湍流抑制器或冲击垫过分强调了对湍流的抑制功能，这一理念往往要求耐火材料具有较长时间能够承受高温钢液冲刷和侵蚀的能力，否则所磨损破坏的耐火材料反而成为污染钢液的来源。例如，专利CN201621469685.5公开了一种增强型中间包湍流抑制器，其设计有多个面的凸起或凹陷的上顶沿用于增强对湍流的抑制作用，但由于其形状复杂且棱角分明，在长时间的连浇过程中可能会被冲刷侵蚀掉。有研究表明，经过多炉次长时间的钢液连浇后，湍流抑制器的自身结构发生了较为严重磨损或变形，在浇注后期失去了对湍流的抑制作用并引入了大型夹杂物。另外，入流钢液通常携带一定比例的氩气来实现保护浇注的功能，湍流抑制器的结构往往导致钢液中氩气的整体向上运动趋势和集中溢出行为，从而在上方的长水口附近形成“渣眼”，进而引起温度损失和钢液吸气等问题。

基于以上研究背景的考虑，第一种解决方案是尽可能增强湍流抑制器或冲击垫的材料质量，增强其防冲刷侵蚀的效果，第二种解决方案是设计合理的湍流抑制器或冲击垫结构。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种的导流冲击垫，该导流冲击垫适用于T型中间包，能够缓解钢液对耐火材料的过分冲刷并避免长水口附近形成“渣眼”，同时也能够增加了气泡与夹杂物碰撞和上浮去除的作用区域，有利于夹杂物的聚集长大和去除。

技术方案：本实用新型所述的一种导流冲击垫，应用于T型中间包，包括基座和自基座向上延伸设置的侧壁，所述基座和所述侧壁合围形成上部开口的腔体，所述腔体的水平截面呈矩形或梯形；所述侧壁的内壁面包括三个缓流壁面和一个导流壁面，所述缓流壁面自下而上呈竖向延伸或者逐渐向腔体的中心倾斜，所述导流壁面自下而上呈逐渐远离腔体中心向外倾斜；当该导流冲击垫安装在所述T型中间包中时，所述导流壁面与T型中间包的宽边的延伸方向平行。

具体的，所述缓流壁面与水平面的夹角为45～90°。在该角度时抑制入流钢液湍流，以及缓解熔池液面的波动的效果相对更好。

所述导流壁面与水平面的夹角为100～160°。在该角度范围内，对钢液及氩气泡的导流效果相对更好，氩气泡与夹杂物碰撞和上浮去除的作用区域面积更大。

其中，所述基座具有水平延伸的上表面。进一步简化了结构，减少棱角，从而减缓冲刷侵蚀。在另一种实施方式中，所述基座的上表面为下凹的弧面。该弧面与侧壁平滑过渡，同样可以减少棱角，减缓冲刷侵蚀。

进一步的，当所述腔体的水平截面呈梯形时，所述导流壁面和与该导流壁面相对的所述缓流壁面分别被所述水平截面截取的侧边为一组平行的对边。

所述梯形为等腰梯形。从而两侧的缓冲壁面关于中间平面对称设置，减少不规则形状造成的乱流，使入流钢液的流场更加稳定。

进一步的，所述导流壁面被所述水平截面截取的侧边为梯形的下底。也就是说腔体向导流壁面一侧呈现开放趋势，加强导流作用，强化入流钢液与其他区域的钢液进行混合和湍流耗散效果。

进一步的，所述基座和所述侧壁采用耐火材料一体成型。采用能够持续承受钢液接触冲刷的耐火材料一体成型该构造，能够有效的提升结构的整体性，进而加强耐冲刷侵蚀效果。

有益效果：与现有技术相比，该导流冲击垫的结构简单，减少了棱角，因此减少了直接遭受冲刷侵蚀的部位，减缓冲刷侵蚀。并且形成了导流构造，对钢液的强湍流进行引导，缓解其对耐火材料的过分冲刷，有效的提升了耐冲刷侵蚀性能。其三个呈直角或内斜的侧壁面可以起到抑制入流钢液湍流的作用，缓解熔池液面的波动。向外倾斜的侧壁可以起到导流的作用，将钢液/氩气流股引向具有较大空间的T型中间包内，使其发生混匀和湍流耗散，从而缓解冲击垫的冲刷侵蚀强度，防止其破损并延长使用寿命。引流后的钢液携带氩气泡分散到中间包熔池，增加了气泡与夹杂物碰撞和上浮去除的作用区域，有利于夹杂物的聚集长大和去除行为。同时，分散后的氩气泡在上浮过程中对顶层渣的冲击力减小，从而可以缓解钢液裸露和中间包“渣眼”的形成。因此，可以有效防止钢液的二次氧化，提高夹杂物的去除效果，从而提高钢液的洁净度和后续产品的质量。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的导流冲击垫安装在T型中间包内的状态示意图；

图2是图1中导流冲击垫沿A-A向剖视结构示意图；

图3是本实用新型的实施例2的导流冲击垫的俯视结构示意图；

图4是图3中导流冲击垫沿B-B向剖视结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，当导流冲击垫1安装在T型中间包20内时，其导流壁面14与该T型中间包20的宽边21的平行。也就是说，外斜的导流壁面14是将入流钢液和氩气泡向着宽边21的方向引导的。

在实施例1中，结合图2所示，国内某钢厂将本实用新型的导流冲击垫1安装在一个T型4流中间包(4个出口)内，容量为25t钢液。该导流冲击垫1的基座10为矩形，三个缓流壁面13与基座10的水平上表面的夹角α为90°，呈竖直向上延伸，导流壁面14与基座10的水平上表面的夹角β为120°。基座10和侧壁11采用铝碳质的耐火材料一体成型制备而成。物理模拟实验和实际应用的生产数据表明，使用该冲击垫后，中间包渣层裸露的频率和程度降低，氩气泡在中间的作用区域面积较之前增加了80％以上，且导流冲击垫实际使用寿命显著延长。

在实施例2中，该钢厂的另一车间将本实用新型的导流冲击垫1安装在一个T型6流中间包(6个出口)内，该中间包的容量为36t钢液。该导流冲击垫1的基座10为梯形，三个缓流壁面13与基座10的水平上表面的夹角α为80°，呈竖直向上延伸，导流壁面14与基座10的水平上表面的夹角β为135°。基座10和侧壁11采用铝碳质的耐火材料一体成型制备而成。物理模拟实验和实际应用的生产数据表明，使用该冲击垫后，中间包渣层裸露的频率和程度降低，氩气泡在中间的作用区域面积较之前增加了100％以上，同样的，导流冲击垫实际使用寿命显著延长。

在另外一些实施例中，基座10的上表面并未完全呈水平面的设计形式，而是采用光滑的弧面设计，尽量使其与侧壁的过渡圆滑缓和，也能产生较好的结果。实际使用寿命延长的同时，氩气泡在中间的作用区域面积较之前大大增加，中间包渣层裸露的频率和程度降低，产品的合格率有所提升。

进一步的，采用相似原理同比例缩小的T型中间包模型对本实用新型的导流冲击垫1进行试验。试验表明，当缓流壁面13与水平面的夹角α为45～90°，导流壁面14与基座10的上表面的夹角β为100～160°时，中间包渣层裸露的频率和程度降低，氩气泡在中间的作用区域面积均大幅增长。特别是当腔体12的水平截面呈等腰梯形，导流壁面14被水平截面截取的侧边为梯形的下底时，作用区域面积增幅甚至在1.5倍以上。

Claims (9)

1.一种导流冲击垫，应用于T型中间包(20)，其特征在于，包括基座(10)和自基座(10)向上延伸设置的侧壁(11)，所述基座(10)和所述侧壁(11)合围形成上部开口的腔体(12)，所述腔体(12)的水平截面呈矩形或梯形；所述侧壁(11)的内壁面包括三个缓流壁面(13)和一个导流壁面(14)，所述缓流壁面(13)自下而上呈竖向延伸或者逐渐向腔体(12)的中心倾斜，所述导流壁面(14)自下而上逐渐远离腔体(12)中心向外倾斜；

当该导流冲击垫(1)安装在所述T型中间包(20)中时，所述导流壁面(14)与T型中间包(20)的宽边(21)的延伸方向平行。

2.根据权利要求1所述的导流冲击垫，其特征在于，所述缓流壁面(13)与水平面的夹角为45～90°。

3.根据权利要求2所述的导流冲击垫，其特征在于，所述导流壁面(14)与水平面的夹角为100～160°。

4.根据权利要求2所述的导流冲击垫，其特征在于，所述基座(10)具有水平延伸的上表面。

5.根据权利要求1所述的导流冲击垫，其特征在于，所述基座(10)的上表面为下凹的弧面。

6.根据权利要求1所述的导流冲击垫，其特征在于，当所述腔体(12)的水平截面呈梯形时，所述导流壁面(14)和与该导流壁面(14)相对的所述缓流壁面(13)分别被所述水平截面截取的侧边为一组平行的对边。

7.根据权利要求6所述的导流冲击垫，其特征在于，所述梯形为等腰梯形。

8.根据权利要求7所述的导流冲击垫，其特征在于，所述导流壁面(14)被所述水平截面截取的侧边为梯形的下底。

9.根据权利要求1所述的导流冲击垫，其特征在于，所述基座(10)和所述侧壁(11)采用耐火材料一体成型。

Images