TWI615219B

TWI615219B - 導流磚

Info

Publication number: TWI615219B
Application number: TW105143482A
Authority: TW
Inventors: hong-ru Zhang; zheng-xin Chen
Original assignee: China Steel Corp
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-02-21
Also published as: TW201822914A

Abstract

一種導流磚，圍繞出一具有一朝向上方之開口的導流空間，並包含一環繞出該開口的頂面、一銜接於該頂面並環繞該導流空間的環繞面，及一銜接於該環繞面遠離該頂面之一側，並且位於該導流空間底部的底面；該底面具有二分別自一沿一第一方向延伸之底線的兩側分別向上傾斜延伸的底斜部，及多數形成於該等底斜部上且呈凹陷狀的消波凹槽，該環繞面具有一自該頂面朝向該導流空間向下傾斜延伸的第一段，及一自底面朝向該導流空間向上傾斜延伸的第二段。藉由該導流磚出圍繞之導流空間的形態，配合該等消波凹槽，能改變鋼液的流場型態而優化鑄造品質。

Description

導流磚

本發明是有關於一種引導鋼液注入分配器的輔助裝置，特別是指一種導流磚。

參閱圖1，為一現有的鋼液分配器1，連通於一位於相對上游的注入裝置2，並包含一圍繞出一具有一開口101之空間100的殼體11、一可開啟地封閉該開口101的蓋體12，及多個設置於該空間100中的分隔板13。該注入裝置2具有一朝向該空間100的注入口200，並是經由該注入口200將鋼液注入該空間100。該殼體11包括一嵌設於底部且位於該注入口200相對下方的導流磚111，及一貫穿底部並與該導流磚111間隔至少一段距離的注嘴112。

該注入裝置2經由該注入口200注入該空間100的鋼液，會先直接向下流動而接觸該導流磚111，所述鋼液會經由該導流磚111改變流動行為，在該空間100流動的鋼液，透過該等分隔板13的阻擋，能降低所述鋼液之液面的流速，減少捲渣的機率，並且藉此增加鋼液在該空間100中的駐留時間，有效提升鋼液中介在物上浮去除率。

因此，為了使上述功效盡可能的優化，該導流磚111主要必須消耗鋼液自該注入口200注入時向下衝擊的動能，藉此降低撞擊後產生向上流場的機率；並且要盡可能使所述鋼液產生迴流現象，以延長鋼液在該空間中的駐留時間。

因此，本發明之目的，即在提供一種得以消耗鋼液向下衝擊之動能，且能使鋼液產生迴流現象的導流磚。

於是，本發明導流磚，圍繞出一具有一朝向上方之開口的導流空間，並包含一環繞出該開口的頂面、一銜接於該頂面並環繞該導流空間的環繞面，及一銜接於該環繞面遠離該頂面之一側，並且位於該導流空間底部的底面。

該底面具有二分別自一沿一第一方向延伸之底線的兩側分別向上傾斜延伸的底斜部，及多數形成於該等底斜部上且呈凹陷狀的消波凹槽。該環繞面具有一自該頂面朝向該導流空間向下傾斜延伸的第一段，及一自底面朝向該導流空間向上傾斜延伸的第二段。

本發明之功效在於：鋼液注入該環繞面與該底面所圍繞出之導流空間後，能先由該等消波凹槽消耗鋼液向下衝擊的動能，減少鋼液向上的流場強度，接著藉由該第二段與該第一段的彎折，使鋼液在該導流空間中產生迴流，以增加注入之鋼液在當中駐留的時間，使鋼液在分配器中的流場能呈現對鑄造有利的型態，進而優化鑄造的品質。

參閱圖2，本發明導流磚3之一實施例圍繞出一具有一朝向上方之開口301的導流空間300，並包含一環繞出該開口301的頂面31、一銜接於該頂面31並環繞該導流空間300的環繞面32，及一銜接於該環繞面32遠離該頂面31之一側，並且位於該導流空間300底部的底面33。其中，該實施例較佳的尺寸是長136公分、寬112公分、高30公分，但實際設計上亦能適度調整。

參閱圖2與圖3，該底面33具有二分別自一沿一第一方向延伸之底線L的兩側分別向上傾斜延伸的底斜部331，及多數形成於該等底斜部331上且呈凹陷狀的消波凹槽332。每一消波凹槽332是呈一圓形槽，且直徑較佳為80公厘。

該環繞面32具有一自該頂面31朝向該導流空間300向下傾斜延伸的第一段321、一自底面33朝向該導流空間300向上傾斜延伸的第二段322，及一銜接於該第一段321與該第二段322之間的銜接段323。其中，該環繞面32之第一段321與該頂面31夾一第一夾角a1，而該環繞面32之第二段322與該底面33遠離該底線L之一側夾一第二夾角a2，該第二夾角a2較佳為53度。

參閱圖4，該實施例使用時是配合一圍繞出一分配空間40的分配器4，及一與該分配空間40連通之長注嘴5，而該實施例是嵌設於該分配器40的底部。自該長注嘴5注入該分配空間40的鋼液，會先向下直接注入該實施例的導流空間300。所述鋼液注入該導流空間300後，會先接觸形成於該等底斜部331的消波凹槽332，當注入該導流空間300的鋼液漸漸變多，所述鋼液會先接觸該環繞面32的第二段322，接著在該導流空間300中受到該環繞面32之彎折型態的影響，因而產生迴流。

參閱圖5並且配合圖3與圖4，圖5中呈現了所述鋼液注入該實施例之導流空間300的流場型態，每一條白線為將所述鋼液以多個粒子代表，模擬該等粒子之移動方向而形成的模擬動線。由圖5可知，所述鋼液受到接觸該等消波凹槽332後，會沿著該等底斜部331橫向流動，較不易產生向上的動向，因此能使該分配空間40中的表面流速降低，得以減少表面捲渣的情況。而當所述鋼液逐漸橫向流動而接觸該環繞面32的第二段322，則會受到該第二夾角a2的影響，因而在該等底斜部331與該環繞面32的第二段322之間形成明顯的迴流，故能藉此有效提高所述鋼液駐留在該導流空間300中的時間。

表一： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 無導流磚 </td><td> 傳統導流磚 </td><td> 本發明導流磚(無消波凹槽) </td><td> 本發明導流磚(有消波凹槽) </td></tr><tr><td> 最小駐留時間 (min) </td><td> 105 </td><td> 167 </td><td> 186 </td><td> 252 </td></tr><tr><td> 柱流體積率(%) </td><td> 35.99 </td><td> 52.46 </td><td> 57.70 </td><td> 67.89 </td></tr><tr><td> 滯留體積率 (%) </td><td> 8.14 </td><td> 3.21 </td><td> 1.95 </td><td> 1.49 </td></tr><tr><td> 佩克萊反數 </td><td> 0.320 </td><td> 0.105 </td><td> 0.076 </td><td> 0.059 </td></tr></TBODY></TABLE>

參閱如上表一，是藉由實際針對無導流磚、配合傳統導流磚、配合本發明導流磚3但無消波凹槽332，以及配合本發明導流磚3的情況，進行流場模擬數據的測量，以呈現本發明導流磚3的功效。表一中針對最小駐流時間、柱流體積率、滯留體積率，以及佩克萊反數進行測量，其中，最小駐留時間代表鋼液自進入該導流空間300直到自該導流空間300向外溢流的最短時間；柱流體積率代表所述鋼液整體進行流動時，各部分間無相對運動之區域的比例；而滯留體積率則代表所述鋼液整體進行流動時，產生迴流而停滯的比例。

就優化鑄造品質的目的而言，若能使得所述鋼液中的介在物有效上浮，則有益於使所述鋼液的清淨度，使得鑄成之產品不會含有介在物，產品之品質當然隨之提升。進一步針對各參數的代表意義討論，當最小駐留時間越長，則介在物能上浮的機會當然更多；當柱狀流容積率高時，介在物於注流區的狀態與所述鋼液靜止時的狀態相同，故容易自由上浮；若滯留體積率低，則代表所述鋼液較不易在同一區域停流，除了不會與滲透進所述鋼液的氣體進行二次氧化而又產生介在物，也能使介在物更容易流動而上浮。

如表一所載的數據，明顯可見使用本發明導流磚3(無消波凹槽332)時，相較於無導流磚及傳統導流磚而言，最小駐留時間明顯提升、駐留體積率液有效提高，而滯留體積率則明顯降低，故確實得以藉此提升介在物上浮的機會。繼續參閱使用本發明導流磚3(有消波凹槽332)的數據，相較於本發明導流磚3(無消波凹槽332)的數據而言，效果又再度提升。

值得特別說明的是，佩克萊反數是一個無因次參數，用來表示對流速率與擴散速率之比，能以數值直接反應對流和擴散相對情況，就本發明之目的而言，佩克萊數越高也就是佩克萊反數越低，則代表對流情況旺盛，而擴散行為相對較為勢弱，能使得介在物有更多上浮機會。因此，直接參閱表一之佩克萊反數的數值，即可反應本發明導流磚3的實質功效。

綜上所述，本發明導流磚3的該等消波凹槽332可消耗鋼液向下衝擊的動能，減少注入之鋼液產生向上的流場強度，降低發生捲渣的機會，接著藉由該第二段322與該第一段321的彎折型態，使鋼液在該導流空間300中產生迴流，以增加注入之鋼液在當中駐留的時間，使所述鋼液的介在物有效上浮，能有效優化鑄造的品質，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧導流磚
300‧‧‧導流空間
301‧‧‧開口
31‧‧‧頂面
32‧‧‧環繞面
321‧‧‧第一段
322‧‧‧第二段
323‧‧‧銜接段
33‧‧‧底面
331‧‧‧底斜部
332‧‧‧消波凹槽
4‧‧‧分配器
40‧‧‧分配空間
5‧‧‧長注嘴
a1‧‧‧第一夾角
a2‧‧‧第二夾角
L‧‧‧底線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一局部剖視圖，說明一現有的鋼液分配器；圖2是一立體圖，說明本發明導流磚的一實施例；圖3是一剖視圖，說明該實施例的內部結構；圖4是一示意圖，說明該實施例的使用方式；及圖5是一流場模擬圖，說明該實施例的功效。

3‧‧‧導流磚

300‧‧‧導流空間

301‧‧‧開口

31‧‧‧頂面

32‧‧‧環繞面

33‧‧‧底面

331‧‧‧底斜部

332‧‧‧消波凹槽

L‧‧‧底線

Claims

一種導流磚，圍繞出一具有一朝向上方之開口的導流空間，並包含一環繞出該開口的頂面、一銜接於該頂面並環繞該導流空間的環繞面，及一銜接於該環繞面遠離該頂面之一側，並且位於該導流空間底部的底面；該底面具有二分別自一沿一第一方向延伸之底線的兩側分別向上傾斜延伸的底斜部，及多數形成於該等底斜部上且呈凹陷狀的消波凹槽，該環繞面具有一自該頂面朝向該導流空間向下傾斜延伸的第一段，及一自底面朝向該導流空間向上傾斜延伸的第二段。
如請求項1所述的導流磚，其中，該環繞面之第一段與該頂面夾一第一夾角，而該環繞面之第二段與該底面遠離該底線之一側夾一第二夾角，該第二夾角為50至55度之間。
如請求項2所述的導流磚，其中，該第二夾角為53度。
如請求項1所述的導流磚，其中，該環繞面還具有一銜接於該第一段與該第二段之間的銜接段。
如請求項1所述的導流磚，其中，每一消波凹槽是呈一圓形槽。
如請求項5所述的導流磚，其中，每一消波凹槽的直徑為80公厘。