TW201722578A - 包含導流器的鑄口 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種鑄口，其包括一細長形本體及一內孔(1)，該細長形本體以一外壁界定，該內孔以一內孔壁界定且該內孔係沿一縱向軸線X1從一內孔入口(1u)延伸至一下游內孔末端(1d)，該內孔包括二相對的側端孔口(2)，每一側端孔口皆橫向於該縱向軸線X1從在該內孔壁之界定鄰近該下游內孔末端(1d)之孔口入口(2u)的開口，延伸到在外壁之界定孔口出口(2d)的開口，該孔口出口(2d)係將該內孔與外部環境流體連接，其特徵在於，在每一該孔口入口(2u)的上游且正上方，一或二個導流器(3)係自該內孔壁凸出，且從遠離該孔口入口之一上游導流器末端至靠近該孔口入口之一下游導流器末端，延伸長達一導流器高度Hd，該導流器高度Hd係以與該縱向軸線X1平行的方式量測，且其中每一導流器之與該縱向軸線X1正交的剖面面積，係沿著從該上游導流器末端朝該下游導流器末端延伸之方向，在至少50%該導流器高度Hd的範圍內連續地增加。

Description

包含導流器的鑄口

本發明係關於一種連續金屬鑄造設備。確切地說，本發明係關於一種用於將融態金屬從餵槽傳遞至鑄模中之鑄口，其所產生流出側端孔口之流率，在時間上、及在複數側端孔口間均較習知的鑄口更均質。依據本發明之鑄口將大大地減少偏流、及鑄模中彎月形液面之垂直波動。

在連續金屬的形成製程中，金屬熔體係從一冶金容器傳遞至另一個冶金容器、至一鑄模、或至一餵槽。例如，第1圖及第2圖中所示者，一澆桶(11)充滿從一熔爐流出之金屬熔體，且經由一澆桶護罩鑄口(111)將該金屬熔體傳遞至一餵槽(10)。該金屬熔體接著可經由一鑄口(1N)，從該餵槽澆鑄流至一鑄模，以形成板坯、方坯、樑型坯、薄板坯。從該餵槽流出之金屬熔體的流動係藉由通過鑄口(1N)的重力而驅動，且流率係藉由一塞棒(7)或一餵槽滑動閘門所控制。塞棒(7)係一桿件，其係可動式地安裝於鑄口進孔上方，同軸地(即，垂直地)延伸至該鑄口進孔。該塞棒鄰近該鑄口進孔之末端係塞棒頭，且具有一幾何形狀與該進孔之幾何形狀匹配，使 得當該二者互相接觸時，可密封該鑄口進孔。藉由連續地向上與向下移動該塞棒，來控制該塞棒頭與該鑄口孔之間的空間，以控制熔態金屬流出該餵槽且進入該鑄模之流率。

由於通過鑄口之熔態金屬流率Q的任何波動皆將激起形成於鑄模(100)中之熔態金屬彎月形液面(200m)的對應波動，因此控制該流率非常重要。由下述理由可知，取得靜止彎月形液面是必須的。液態潤滑保護渣係經由熔融建構板坯彎月面上之特殊鑄粉以人工產生，隨著流動行進而沿鑄模壁分佈。倘若彎月形液面過度波動，則該潤滑保護渣傾向聚集於波狀彎月面最壓低之部份中，因此其頂峰將曝露出，造成無效或不良之潤滑劑分佈，這將不利於鑄模之磨耗、及如此生產出之金屬部件的表面。又，波動太大之彎月形液面亦將增加潤滑保護渣陷於鑄造金屬部件內、且這當然不利於產品品質之風險。最後，彎月形液面之任何波動皆將增加鑄口耐火外壁之侵蝕率，因此將減少其服務時間。

一鑄口(1N)大體上包括一細長形本體及一內孔(1)，該細長形本體藉一外壁界定，該內孔藉一內孔壁界定且沿一縱向軸線X1從一內孔入口(1u)延伸至一下游內孔末端(1d)。為均勻地填注鑄模，此等鑄口大體上包括二相對側端孔口(2)，每一側端孔口皆橫向於縱向軸線X1，該側端孔口(2)係從鄰近該下游內孔末端(1d)在該內孔壁界定之孔口入口(2u)的開口延伸到在外壁界定之孔口出口(2d)的開口。當使用時，該外部環境流體係藉由模穴而形成。

由於複雜的流體流動狀態係於鑄口中支配，是以會造成鄰近內孔壁之邊界層處於不穩定狀態，而導致金屬流與該內孔壁分離的風險、及在內孔內形成流率大大地低於內孔其他部份中之靜滯區的風險，因此經常觀察到，熔態金屬流出側端孔口之流率Q的波動係以時間為函數、亦在某一側端孔口與另一個之間發生。第3圖比較流出第一側端孔口之流率Q1(白色柱)、與流出相對側端孔口之流率Q2(陰影柱)，及亦指出相對波動ΔQ_1-2=|Q1-Q2|/MIN(Q1,Q2)，其中MIN(Q1,Q2)係一給定鑄口之Q1與Q2最低值。標示PA之鑄口(橫坐標左側第一個)係一習知二側端孔口鑄口，其具有一圓柱形內孔。可看出Q1=318立方公寸/分鐘(dm³/min)，大大地低於Q2=338立方公寸/分鐘(dm³/min)(ΔQ_1-2=6.2%)。此種在二相對側端孔口之間的不對稱流動態樣係鑄口中流動不穩定間題之表徵。這將導致不均勻填注鑄模、及鑄口某一側處之建構板坯彎月面低於另一側處者，而有潤滑劑被帶入凝固金屬坯中之風險。浸沒鑄口每一側上之彎月流的差異，將引起渦流及波。結果，溫度分佈亦將不均勻。

本發明提出一種容許將鑄口內孔中、且特別地進入側端孔口中之熔態金屬流穩定化的解決方案。下一節中將提出本發明之主要、及其他優點。

本發明已於申請專利範圍之獨立項中界定。申請專利範圍附屬項中界定較佳地具體實施例。確卻地 說，本發係明關於一種鑄口，其包括一細長形本體及一內孔，該細長形本體以一外壁界定，該內孔以一內孔壁界定且該內孔沿一縱向軸線X1從一內孔入口延伸至一下游內孔末端(1d)，該內孔包括二相對的側端孔口，每一側端孔口皆橫向於該縱向軸線X1從在該內孔壁之界定鄰近該下游內孔末端(1d)之孔口入口(2u)的開口，延伸到在外壁之界定孔口出口(2d)的開口，該孔口出口(2d)係將該內孔與外部環境流體連接。本發明之鑄口可包括超過二個相對的側端孔口。例如，該鑄口可包括二二相對之四個側端孔口。本發明之鑄口的特徵在於，每一孔口入口的上游、且正上方之一或二個導流器係自該內孔壁凸出，且從遠離該孔口入口之一上游導流器末端延伸至靠近該孔口入口之一下游導流器末端，延伸長達一導流器高度Hd，該導流器高度Hd係以與縱向軸線X1平行的方式量測，且其中每一導流器之與縱向軸線X1正交的剖面面積，係沿著從該上游導流器末端朝該下游導流器末端延伸之方向，在至少50%該導流器高度Hd的範圍內連續地增加。

在一較佳具體實施例中，每一導流器之與縱向軸線X1正交的剖面面積，在至少50%該導流器高度Hd的範圍內，該剖面面積呈現、且保持三角形或梯形。每一導流器之與縱向軸線X1正交的剖面面積，較佳地從該上游導流器末端，在至少80%、較佳地至少90%、更佳地100%該導流器高度Hd的範圍內連續地增加。

為使該等導流器之導流功能最佳化，每一導流器的該下游導流器末端位於距該孔口入口一距離h處，其中距離h係沿該縱向軸線X1量測，且介於0與H、較佳地介於0與H/2之間，其中H係平行於縱向軸線X1沿該內孔壁量測之對應孔口入口的最大高度。

在一具體實施例中，每一導流器包括第一及第二側向表面，該等表面呈平面且具有三角形或梯形周邊，且該周邊的邊長相互形成介於70°與160°之間的一角度α。在本具體實施例中，每一該等第一與第二側向表面皆包括遠離該內孔壁之一自由邊緣，且沿著與縱向軸線X1正交、與一導流器側向壁交截之一平面的任何截面上，從每一導流器之的第一及第二側向表面至少其中之一的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一筆直線，最好與一中間平面P1在介於縱向軸線X1與藉該鑄口外壁界定之一外周邊間的一區段中交截，其中該中間平面P1界定為，包括縱向軸線X1、且與通過該二相對之側端孔口之孔口入口形心的一線呈正交之一平面。

在本具體實施例中，每一導流器可包括一中心表面，該中心表面呈平面且具有三角形、矩形、或梯形周邊，及該中心表面在二側上連接該等第一與第二側向表面，接合於該等側向表面之各別自由邊緣處。在沿著與該平面中心表面正交且與縱向軸線X1平行之一平面Πn的一截面上，該平面中心表面形成一角度β，該角度係在該平面中心表面與縱向軸線X1在該平面Πn上之一正向投影之間，其中β介於1°與15°之間、較佳地介於2°與8°之間。

在另一選擇具體實施例中，該等第一與第二側向表面之自由邊緣接合，以形成一直線隆脊。在沿著包括該直線隆脊且將該等第一與第二側向平面所形成角度α二等分之一平面Πb的一截面上，該直線隆脊較佳地形成一角度γ，該角度係在該直線隆脊與縱向軸線X1在該Πb上之一垂直投影之間，其中γ介於1°與15°之間、較佳地介於2°與8°之間。

在一較佳具體實施例中，該鑄口包括二導流器，位於每一孔口入口上游。該二導流器較佳地與每一側端孔口毗鄰。沿著與縱向軸線X1正交、與一導流器之第一及第二側向壁交截之一平面的任何截面上，˙從每一導流器之的第一側向表面的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一第一筆直線，較佳地與中間平面P1在介於縱向軸線X1與該外周邊之間的一區段中交截，其中P1係如前述定義者，及˙從每一導流器之的第二側向表面的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一第二筆直線，較佳地與一中心平面P2在介於縱向軸線X1與該外周邊之間的一區段中交截，其中該中心平面P2包含縱向軸線X1，且與P1正交。

在另一選擇具體實施例中，該鑄口包括單一導流器，位於每一孔口入口的上游。該單一導流器較佳地與對應之流動孔口毗鄰。沿著與縱向軸線X1正交、與一導流器之第一及第二側向壁交截之一平面的任何截面上，從每一導流器之的第一及第二側向表面的自由邊 緣、且與該等側向表面呈正交地延伸的筆直線，較佳地與中間平面P1在位於縱向軸線X1每一側上、且介於縱向軸線X1與該外周邊之間的一第一與第二區段中交截。

依據本發明之一鑄口可亦包括二邊緣孔口，此等邊緣孔口從該內孔壁凸出且自該下游內孔末端(2d)朝上游延伸至該孔口入口高度上方，該二邊緣孔口互相面對且位於該二側端孔口之孔口入口之間。

1‧‧‧內孔

1d‧‧‧內孔末端

1N‧‧‧鑄口

1u‧‧‧內孔入口

2‧‧‧側端孔口

2d‧‧‧孔口出口

2u‧‧‧孔口入口

3‧‧‧導流器

3C‧‧‧中心表面

3d‧‧‧下游導流器末端

3L‧‧‧第二側向表面

3R‧‧‧第一側向表面

3RL‧‧‧隆脊

3u‧‧‧上游導流器末端

5‧‧‧邊緣孔口

7‧‧‧塞棒

10‧‧‧餵槽

11‧‧‧澆桶

100‧‧‧鑄模

111‧‧‧澆桶護罩鑄口

200‧‧‧熔態金屬

200m‧‧‧彎月形液面

Hd‧‧‧導流器高度

Q‧‧‧熔態金屬流率

S‧‧‧峰頂

X1‧‧‧縱向軸線

P1‧‧‧中間平面

P2‧‧‧中心平面

Πb‧‧‧將第一與第二表面所形成角度α二等分之平面

Πn‧‧‧與平面中心表面正交之平面

α‧‧‧第一與第二表面所形成之角度

β‧‧‧中心表面與X1在平面Πn上之投影所形成的角度

γ‧‧‧隆脊、與X1在平面Πb上之投影所形成的角度

本發明之數個具體實施例將圖示於隨附圖式中：第1圖概略地顯示一連續金屬鑄造設備。

第2圖中之(a)顯示第1圖之細部設計，其圖示與一餵槽連結且部份地接合於一鑄模中之一鑄口、及(b)顯示一鑄口之立體圖。

第3圖係以圖表比較一先前技藝之鑄口(PA)及本發明二具體實施例(INV1、INV2)之第一側端孔口與另一個之間的流率Q1與Q2。

第4圖顯示依據本發明之包括二導流器的一鑄口第一具體實施例。

第5圖顯示依據本發明之包括二導流器及二邊緣孔口的一鑄口另一選擇具體實施例。

第6圖顯示依據本發明之包括四導流器的一鑄口另一選擇具體實施例。

第7圖顯示依據本發明之包括四導流器及二邊緣孔口的一鑄口另一選擇具體實施例。

第8圖顯示第6圖之鑄口的一立體剖視圖。

第9圖顯示依據本發明之導流器的不同具體實施例；第10圖顯示沿著與X1正交之一平面的二具體實施例剖視圖，其顯示出導流器之剖面。

第11圖顯示沿著與縱向軸線X1正交之平面的一側視剖視圖及三個截面，包含在依據本發明之鑄口(a)第一及(b)第二具體實施例中的導流器。

本發明並不以圖式中所圖示之具體實施例為限。緣是，請了解當隨附申請專利範圍中提及之特徵伴隨有參考符號時，包含此類符號僅為加強申請專利範圍之可理解性且絕非限制申請專利範圍之範疇。

本發明關於一種鑄口(1N)，可由第1圖及第2圖看出，其用於將熔態金屬(200)從一餵槽(10)傳遞至一鑄模(100)中。本發明之鑄口產生更穩定且均質之熔態金屬流入一鑄模中，在該鑄模中形成於熔態金屬頂部之一鉛直彎月形液面(200m)將在鑄造操作期間保持穩定。

依據本發明之型式的鑄口包括一細長形本體及一內孔(1)，該細長形本體以一外壁界定，該內孔以一內孔壁界定且該內孔係沿一縱向軸線X1從一內孔入口(1u)延伸至一下游內孔末端(1d)。該內孔包括二相對的側端孔口(2)，每一側端孔口皆橫向於縱向軸線X1，從在該內孔壁之界定鄰近該下游內孔末端(1d)之孔口入口(2u)的開口，延伸到在外壁之界定孔口出口(2d)的開口，該 孔口出口(2d)係將該內孔與外部環境流體連接。該外部環境流體界定為，在該等孔口出口高度處，圍繞該鑄口外壁之任何環境流體。在鑄造操作期間使用時，該外部環境流體係藉由填注鑄模達到該等側端孔口高度上方的熔態金屬所形成(參見第2(a)圖)。依據本發明之鑄口，可包括超過二個相對的側端孔口。例如，該鑄口可包括二二相對之四個側端孔口。

本發明之要旨包括，提供在每一孔口入口(2u)上游、且正上方之一或二個導流器(3)係自該內孔壁凸出，且從遠離該孔口入口之一上游導流器末端至靠近該孔口入口之一下游導流器末端，延伸長達一導流器高度Hd，該導流器高度Hd係以與縱向軸線X1平行的方式量測。「正上方」之陳述在此意指，導流器之下游導流器末端與對應之孔口入口之間無凸起或凹部。該下游導流器末端較佳地係與對應之孔口入口毗鄰。

每一導流器之與縱向軸線X1正交的剖面面積，係沿著從該上游導流器末端朝該下游導流器末端延伸之方向，在至少50%該導流器高度Hd的範圍內連續地增加。較佳地，該剖面面積在至少80%、更佳地至少90%Hd的範圍內連續地增加。最佳地，該剖面面積在100%導流器高度Hd的範圍內連續地增加，如第9(a)圖至第9(c)圖所圖示者。在第9(a)圖及第9(b)圖中，該剖面面積在該導流器之全高度Hd的範圍內線性地增加，而在第9(c)圖中，該剖面面積連續地增加、但非呈線性。第9(c)圖係圖示一具體實施例，其中在從該上游導流器 末端起、大於50%Hd之一距離處的一點，該剖面將減小直到該下游導流器末端。當使用術語「上游」與「下游」時，此等術語係關於自內孔入口(1u)朝孔口出口(2d)之流動加以定義。

較佳地是沿著與該縱向軸正交之一平面的一導流器剖面面積，且該導流器剖面面積較佳地在至少50%、較佳地至少80%、更佳地至少90%導流器高度Hd的範圍內，該剖面面積係保持呈三角形或梯形。在一較佳具體實施例中，該剖面面積在該導流器之全高度(=100%)Hd的範圍內呈現、且保持三角形或梯形，如第4圖至第9圖、及第11圖中圖示者。如第9圖中圖示之導流器具有一鼻狀幾何形狀，其中一第一與第二非平行側向表面(3R、3L)互相接合以形成如第9(b)圖及第9(c)圖中圖示之一隆脊，或在一中心表面(3C)之二相對的側邊處接合以形成如第9(a)圖及第9(c)圖中所示之一邊緣。中心表面(3C)可如第9(a)圖中所描繪者呈平面，或可如第9(c)圖中所示者呈曲面。

一導流器之下游導流器末端必須位於對應孔口入口之正上方(或上游)。在一較佳具體實施例中，該下游導流器末端與該孔口入口毗鄰，形成該孔口入口之一唇，譬如第4圖至第8圖中所示者。該下游導流器末端亦可位於對應之孔口入口上方、距該孔口一距離h處，其中如第11(b)圖所圖示之距離h係沿縱向軸線X1量測，且介於0與H、較佳地介於0與H/2之間，其中H係平行於縱向軸線X1沿該內孔壁量測之對應孔口入 口的最大高度。倘一導流器之下游導流器末端位於一距離h>H處，則以下討論之在熔態金屬流通過側端孔口(2)流出該內孔前加以穩定的導流器效果將下降。一低數值距離h因此將屬較佳者，其中一距離h的較佳值係介於0與30公釐(mm)之間、較佳地係介於0與15公釐(mm)之間；及更佳地h=0時界定出與對應之孔口入口毗鄰的一下游導流器末端。

如第8圖及第10圖所圖示者，一中間平面P1可被界定為，包括縱向軸線X1、且與通過二相對的側端孔口(2)孔口入口形心之一線呈正交的一平面。一中心平面P2可被界定為包含縱向軸線X1之一平面，且每一孔口入口之形心P1將因此與P2正交、及在縱向軸線X1處交截。

如前面所述，此等導流器具有一鼻狀幾何形狀，其中具有第一及第二側向表面(3L、3R)。在一較佳具體實施例中，該等第一與第二側向表面大致呈平面，形成出具有至少二相對的非平行邊緣之三角形或四邊形周邊、較佳地梯形周邊。該等第一與第二側向表面自該內孔壁起互相朝對方會聚，且該周邊的邊長相互形成介於70°與160°之間的一角度α(參見第9圖)。

每一該等第一與第二側向平面表面皆包括遠離該內孔壁之一自由邊緣。該二側向表面可在其各別之自由邊緣交會，以形成一隆脊(3RL)，其可如第9(b)圖中所圖示者呈直線、或如第9(c)圖中所示者至少可包括一直線段。此類導流器具有與X1正交之三角形剖面，且參 考其剖面而稱為「三角形導流器」。另一選擇，此等側向表面可藉中心表面(3C)而分離，該中心表面可呈平面(參見第9(a)圖)或可包括一平面部(參考第9(c)圖)，且具有三角形、矩形、或梯形周邊。該中心表面在二側上連接第一與第二側向表面(3R、3L)，接合於該等側向表面之各別自由邊緣處，如第9(a)圖及第9(c)圖所示者。此類導流器具有與X1正交之梯形剖面，且參考其剖面而稱為「梯形導流器」。倘該中心表面如第9(c)圖中描繪者呈曲面，則與X1正交之剖面可被稱為「準梯形」，且此類導流器可被稱為「準梯形導流器」。

如第9(b)圖及第9(c)圖中所示者，三角形導流器之直線隆脊或一直線隆脊區段並非與該內孔壁平行，且形成藉一角度γ界定之一斜面，該角度介於1°與15°之間、較佳地介於2°與8°之間，其中β係在該直線隆脊與縱向軸線X1在一平面Πb上之一垂直投影之間量測，該平面包含該直線隆脊(區段)，且將第一與第二側向平面(3R，3L)所形成之角度α二等分。角度γ界定一鼻狀三角形導流器之斜面。

相似地且如第9(a)圖所示者，梯形導流器之平面中心表面(3C)或平面中心表面部的斜面並非與該內孔壁平行，且形成藉一角度β界定之一斜面，該角度介於1°與15°之間、較佳地介於2°與8°之間，其中β係在該平面中心表面(部)與縱向軸線X1在一平面Πn上之一正向投影之間量測，該平面與平面中心表面(3C)正交且與縱向軸線X1平行。角度β界定一鼻狀梯形導流器之斜面。

如第10圖所示者，沿著與縱向軸線X1正交、與一導流器側向壁交截之一平面的任何截面上，從每一導流器之的第一及第二側向表面至少其中之一的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一筆直線，最好與中間平面P1在介於縱向軸線X1與藉該鑄口外壁界定之一外周邊間的一區段中交截。

在一較佳具體實施例中，該鑄口包括單一導流器(4)，位於每一孔口入口(2u)上游且較佳地與其毗鄰，如第4圖、第5圖、第10(a)圖、及第11(a)圖所圖示者。在第10(a)圖所圖示之本具體實施例中，從每一導流器之的第一及第二側向表面的自由邊緣、且與該等側向表面呈正交地延伸的筆直線，將與中間平面P1在位於縱向軸線X1每一側上、且介於縱向軸線X1與該外周邊之間的一第一與第二區段中交截。

藉由此架構，流動將被導向該內孔壁、沿該等側端孔口之壁推動，而防止二次流形成。特別地，被導向該孔口側壁之流動將在二側端孔口(2)之間均勻地分配，如此將消除該內孔內之任何偏流行為。

在另一選擇具體實施例中，該鑄口包括二導流器(4)，位於每一孔口入口(2u)上游且較佳地與其毗鄰，如第6圖至第8圖、第10(b)圖、及第11(b)圖所圖示者。在第10(b)圖所圖示之本具體實施例中，˙從每一導流器之第一側向表面的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一第一筆直線，將與中間平面P1在介於縱向軸線X1與該外周邊之間的一區段中交截，及 ˙從每一導流器之第二側向表面的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一第二筆直線，將與中心平面P2在介於縱向軸線X1與該外周邊之間的一區段中交截。

如同先前討論之在每一側端孔口上方包括單一導流器的具體實施例中，藉該第一側向表面導向該內孔壁之流動將防止偏流形成。亦藉由該第二側向表面將流動朝中心平面P2集中，以減少偏流形成。偏流形成係使用大鑄口內孔時通常遇到之問題，即使存有邊緣孔口亦然。藉該第二側向表面將流動導向中心平面P2亦產生較佳之射流穩地性，減少側端孔口流出射流之垂直波動。將流動導向中心平面P2，亦可導引氣泡藉側端孔口流出射流挾帶。

第3圖中展示，藉導流器(3)強化側端孔口之流出控制，該圖式分別標繪，在三個不同鑄口上量測之流出第一側端孔口與第二側端孔口的流率Q1(白色柱)與Q2(陰影柱)，每一鑄口皆具有一內孔，該內孔具有一圓形剖面：(a)依據先前技藝之鑄口，缺乏任何導流器，(b)依據本發明之鑄口(INV1)，其包括在每一側端孔口上方之單一導流器，及(c)依據本發明之鑄口(INV2)，其包括在每一側端孔口上方之二導流器。亦對每一鑄口標繪(黑色圓圈)第一與第二流動孔口之間的相對流差ΔQ_1-2=|Q1-Q2|/MIN(Q1,Q2)。可看出先前技藝之鑄口(a)的第一與第二流動孔口間的流差率ΔQ_1-2達6.2%，其中流出第二側端孔口之流率Q2較流出第一側端孔口之流 率Q1高20dm³/min。此類流出鑄口到鑄模中之流動行為非對稱，可為如此形成之最終铸坯的非均質性根源。

對比地，存在有每一側端孔口上方之一個或二個導流器(b、c)，可將Q1與Q2之差異實際上降至零，產生離開該鑄口到一鑄模中之一對稱流。如以上討論者，藉由將部份流動導向中心平面P2，可大致降低垂直流波動，這係藉在鑄口上量測到較低標準差顯示，此等鑄口包括在每一側端上方之二導流器。

為促進導流，導流器之上游導流器末端(3u)最好具有與縱向軸線X1正交之一非零剖面面積。請參考第9圖，儘管上游導流器末端(3u)可被形成於峰頂S處且該峰頂係形成與X1正交之一零剖面面積者，然該上游導流器末端最好在該峰頂S下游形成一表面，其中該表面係引入金屬流所衝擊者。上游導流器末端(3u)可形成與X1正交之一表面，如第9(a)圖所圖示者，但其亦可形成從該內孔壁朝下游呈下斜至該導流器中心邊緣(3C)或隆脊(3RL)之一斜面，如第9(c)圖所示者。與X1正交之該上游導流器末端的一剖面面積較佳地從該內孔壁凸出達，與該內孔壁正交地量測之一距離，該距離為1至10公釐(mm)、較佳地2至6公釐(mm)、更佳地4±1公釐(mm)。此尺寸較形成於該內孔壁處之邊界層大數倍。第11圖以截面A-A顯示，具有一非零剖面面積之上游導流器末端(3u)範例。

在一較佳具體實施例中，一鑄口尚包括二邊緣孔口(5)，此等邊緣孔口從該內孔壁凸出且自下游內孔 末端(2d)朝上游延伸至孔口入口(2u)高度上方，該二邊緣孔口互相面對且位於該二側端孔口之孔口入口(2u)之間。邊緣孔口(5)最好關於中間平面P1呈對稱，如第5圖及第7圖所圖示者。邊緣孔口傳統上用於穩定流出鑄口之流動。然而，僅邊緣孔口單獨無法大大地減少偏流形成、特別當用於具有大尺寸內孔之鑄口時尤然。此等邊緣孔口亦具有一鼻狀幾何形狀，該幾何形狀具有二側向邊緣表面，該等表面形成介於70°與160°之間的一角度。該等側向邊緣可交會以形成一隆脊，或可藉一呈三角形、矩形或梯形幾何形狀之平面中心平面而分離。邊緣孔口較佳地自內孔末端(1u)(即，該內孔之底板)沿縱向軸線X1朝上延伸至該等內孔入口高度上方。

藉存有導流器(3)，將因金屬熔體在經由一側端孔口流出前連貫地撞擊一導流器之側向表面、及一邊緣孔口之側向邊緣而形成非線性流動路徑，來加強邊緣孔口(5)之效果。如此將增加液態熔體中之局部壓力，因此進一步減少流出此等孔口之湍流及偏流。

內孔末端(1d)或內孔底板可呈大致平面且與該縱向軸正交，如第4圖、第5圖、及第11(a)圖所示者。該內孔末端較佳地與側端孔口(2)之底板齊平且連續。在另一選擇具體實施例中，內孔末端(1d)包括二內孔末端部，此等末端部在一頂部處交會而形成一隆脊，該隆脊被包含於中間平面P1內且朝該等側端孔口向下傾斜，如第6圖、第7圖、及第11(b)圖所圖示者。該等側端孔口之底板又較佳地與該等內孔末端部齊平且連續(平行)，以確保平穩且以「準層流」流出該等側端孔口。

依據本發明之鑄口優於先前技藝之鑄口處在於，流出第一與第二側端孔口之流動將平衡，而以相等之流率Q1、Q2流出第一與第二側端孔口，及流體隨時間波動顯著地降低，而產出具有較高均質性與重現性之鑄坯。

Claims (15)

1. 一種鑄口，其包括一細長形本體及一內孔(1)，該細長形本體以一外壁界定，該內孔以一內孔壁界定且該內孔係沿一縱向軸線X1從一內孔入口(1u)延伸至一下游內孔末端(1d)，該內孔包括二相對的側端孔口(2)，每一側端孔口皆橫向於該縱向軸線X1從在該內孔壁之界定鄰近該下游內孔末端(1d)之孔口入口(2u)的開口，延伸到在外壁之界定孔口出口(2d)的開口，該孔口出口(2d)係將該內孔與外部環境流體連接，其特徵在於，每一孔口入口(2u)的上游、且正上方之一或二個導流器(3)係自該內孔壁凸出，且從遠離該孔口入口之一上游導流器末端至靠近該孔口入口之一下游導流器末端，延伸長達一導流器高度Hd，該導流器高度Hd係以與該縱向軸線X1平行的方式量測，且其中每一導流器之與該縱向軸線X1正交的剖面面積，係沿著從該上游導流器末端朝該下游導流器末端延伸之方向，在至少50%該導流器高度Hd的範圍內連續地增加。
2. 如請求項1之鑄口，其中每一導流器之與該縱向軸線X1正交的剖面面積，在至少50%該導流器高度Hd的範圍內，該剖面面積呈現、且保持三角形或梯形。
3. 如請求項1或2之鑄口，其中每一導流器之與該縱向軸線X1正交的剖面面積，從該上游導流器末端，在至少80%、較佳地係至少90%、更佳地係100%該導流器高度Hd的範圍內連續地增加，且其中該面積係在至少 80%、較佳地係至少90%、更佳地係100%該導流器高度Hd的範圍內，較佳地該剖面面積呈現、且保持三角形或梯形。
4. 如請求項1至3中任一項之鑄口，其中每一導流器之該下游導流器末端位於距該孔口入口一距離h處，其中距離h係沿著該縱向軸線X1量測，且介於0與H、較佳地介於0與H/2之間，其中H係平行於該縱向軸線X1沿該內孔壁量測之對應孔口入口的最大高度。
5. 如請求項1至4中任一項之鑄口，其中每一導流器(3)包括第一及第二側向表面(3R、3L)，該等表面呈平面且具有呈三角形或梯形的周邊，且該周邊的邊長相互形成介於70°與160°之間的一角度α。
6. 如請求項5之鑄口，其中˙一中間平面P1，其界定為包括該縱向軸線X1、且與通過該相對的二側端孔口(2)之孔口入口形心的一條線呈正交之一平面，˙每一第一與第二側向表面皆包括有遠離該內孔壁之一自由邊緣，及˙沿著與該縱向軸線X1正交、與一導流器側向壁交截之一平面的任何截面上，從每一導流器之第一及第二側向表面的至少其中之一的自由邊緣、及與該側向表面呈正交延伸的一筆直直線，係與該中間平面P1在介於該縱向軸線X1與經由該鑄口外壁所界定之一外周邊之間的一區段中交截。
7. 如請求項5或6之鑄口，其中每一導流器(3)包括一中心表面(3C)，該中心表面呈平面且具有三角形、矩形、或梯形的周邊，及該中心表面在二側上連接該等第一與第二側向表面(3R、3L)，接合於該等側向表面之各別的自由邊緣處。
8. 如請求項7之鑄口，其中在沿著與該平面中心表面(3C)正交且與該縱向軸線X1平行之一平面Πn的一截面上，該平面中心表面(3C)形成一角度β，該角度係在該平面中心表面與該縱向軸線X1在該平面Πn上之一正向投影之間的角度，其中β介於1°與15°之間、較佳地介於2°與8°之間。
9. 如請求項5或6之鑄口，其中該等第一與第二側向表面(3R、3L)之自由邊緣接合，以形成一直線隆脊。
10. 如請求項9之鑄口，其中在沿著包括該直線隆脊且將該等第一與第二側向平面(3R、3L)所形成角度α二等分之一平面Πb的一截面上，該直線隆脊形成一角度γ，該角度係在該直線隆脊與該縱向軸線X1在該Πb上之一垂直投影之間的角度，其中γ介於1°與15°之間、較佳地介於2°與8°之間。
11. 如請求項1至10中任一項之鑄口，其包括二個導流器(4)，係位於每一孔口入口(2u)的上游，且較佳地係與該孔口入口(2u)毗鄰。
12. 如請求項6及11之鑄口，其中沿著與該縱向軸線X1正交、與一導流器之第一及第二側向壁交截之一平面的任何截面上， ˙從每一導流器之第一側向表面的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一第一筆直線，係與該中間平面P1在介於該縱向軸線X1與該外周邊之間的一區段中交截，及˙從每一導流器之第二側向表面的自由邊緣、且與該側向表面呈正交地延伸的一第二筆直線，係與一中心平面P2在介於該縱向軸線X1與該外周邊之間的一區段中交截，其中該中心平面P2包含該縱向軸線X1，且與P1正交。
13. 如請求項1至10中任一項之鑄口，其包括單一導流器(4)，其係位於每一孔口入口(2u)的上游且較佳地與該孔口入口(2u)毗鄰。
14. 如請求項6及13中任一項之鑄口，其中沿著與該縱向軸線X1正交、與一導流器之第一及第二側向壁交截之一平面的任何截面上，從每一導流器之該第一及該第二側向表面的自由邊緣、且與該等側向表面呈正交地延伸的筆直線，與該中間平面P1在位於該縱向軸線X1每一側上、且介於該縱向軸線X1與該外周邊之間的一第一與第二區段中交截。
15. 如請求項1至14中任一項之鑄口，其另包括有二邊緣孔口(5)，該等邊緣孔口從該內孔壁凸出且自該下游內孔末端(2d)朝上游延伸至該孔口入口(2u)高度上方，該二邊緣孔口互相面對且位於該二側端孔口之孔口入口(2u)之間。