一種T型中間包用控流裝置的製作方法

2023-05-03 19:20:31

本發明涉及一種能夠減少T型中間包衝擊區卷渣的控流裝置，適用於多流連鑄機T型中間包內的流場控制，屬於鋼鐵冶金連鑄技術領域。

背景技術：

中間包是鋼鐵冶金連鑄生產的關鍵設備之一，其連接著鋼包（也稱大包）和結晶器，主要用於承接鋼水、分流、減壓和去夾雜，並實現多爐連澆。中間包內鋼水流動狀態是影響鋼中夾雜物數量的因素之一，嚴重影響某些對夾雜物數量要求極其嚴格鋼種的質量，如增加簾線鋼在拉拔過程的斷絲率等。設置在中間包內的控流裝置是影響中間包內鋼水流動狀態的主要因素，在無控流裝置的中間包內，注流速度快而引起液面擾動大，易導致卷渣的發生，急劇增加了鋼中的夾雜物數量。

「湍流控制器+V形擋渣牆」是T型中間包中常採用的控流結構，安裝於T型中間包衝擊區，大包長水口出來的鋼水經湍流控制器對湍動能進行抑制後，再經過V形擋渣牆上的導流孔流向各流出口（即中間包水口）。大量實驗研究表明，湍流控制器的使用可以減少了T型中間包鋼水液面的擾動，減少中間包鋼水液面卷渣的發生。但在實際生產過程中，因受大包長水口的垂直度、大包迴轉臺迴轉時的定位偏差、中間包定位偏差、湍流控制器安裝位置偏差等因素的影響，大包長水口與湍流控制器之間很難保證嚴格對中。在不對中的情況下，湍流控制器不能對湍流起到有效的抑制作用，甚至在局部區域有加劇湍流的現象，對鋼水液面局部造成較大擾動，其流場的合理性甚至不及無湍流控制器的情況。因此，有必要針對T型中間包開發一種新型的控流裝置，以實現既能滿足現場條件的複雜性又能對流場進行有效控制的目的。

技術實現要素：

本發明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種T型中間包用控流裝置，該裝置整體結構設計巧妙，結構簡單，實施方便，且成本低，採用本裝置對大包長水口的對中精度要求較低，並且能夠有效減少T型中間包注流衝擊區的鋼水液面擾動，降低卷渣風險，有效提高鋼坯的質量。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為，一種T型中間包用控流裝置，包括U形側壁板和V形擋渣牆，所述U形側壁板和V形擋渣牆安裝在T型中間包注流衝擊區的包壁工作襯的內側，所述U形側壁板的開口端部與V形擋渣牆的開口端部相互拼接在一起，所有拼接縫採用耐火材料進行灌封，所述V形擋渣牆的牆壁上設有多個導流孔，所述U形側壁板和V形擋渣牆的內壁均採用上寬下窄的階梯狀結構，U形側壁板和V形擋渣牆的下部與中間包包底工作襯組成控流腔體，所述控流腔體的頂部為朝腔內收縮的傾斜腔口。

作為本發明的一種改進， 所述U形側壁板和V形擋渣牆的內壁工作面的橫截面形狀為倒L形，可防止鋼流沿工作面上升直接衝擊鋼渣界面導致卷渣。

作為本發明的一種改進， 所述U形側壁板為一個一體澆鑄成型製成的鎂質或鎂鈣質預製件。

作為本發明的一種改進，所述V形擋渣牆的牆體採用抗侵蝕耐火材料澆鑄而成，所述導流孔設置在V形擋渣牆的下部，位於控流腔體的兩側腔壁上。

作為本發明的一種改進， 所述U形側壁板和V形擋渣牆的內壁工作面包括上工作面、中間過渡面和下工作面，所述中間過渡面傾斜設置在上工作面和下工作面之間。

作為本發明的一種改進，所述上工作面的垂直高度為300~600mm，所述下工作面的垂直高度為300~600mm。

作為本發明的一種改進， 所述上工作面和下工作面之間的厚度差為40~100mm。

作為本發明的一種改進， 所述控流腔體頂部的傾斜腔口的傾斜角度為30~60°。

作為本發明的一種改進， 所述V形擋渣牆的每塊牆壁上均設有3個導流孔。

作為本發明的一種改進， 在大包鋼水澆注過程中，所述大包長水口設置在U形側壁板所圍成的U形區域內。

相對於現有技術，本發明的優點如下，1）整體結構設計巧妙，結構簡單，對施工精度要求不高，拆卸組裝維修更換方便，成本較低，可有效避免T型中間包注流衝擊區卷渣的發生，同時也避免了現有湍流控制器與大包長水口不對中的負面影響，使用方便可靠；2）由於組合使用了內壁為上寬下窄的階梯狀結構的U形側壁板和V形擋渣牆，並且兩者的內壁工作面的橫截面形狀呈倒L形，從而使得U形側壁板和V形擋渣牆的下部與中間包包底工作襯組成控流腔體，可有效防止高速鋼流沿平直工作面上升直接衝擊鋼渣界面導致卷渣；3）由於U形側壁板和V形擋渣牆均採用「倒L」形預製件，具有上厚下薄的特點，從而將U形側壁板和V形擋渣牆內壁的渣線部位（是指中間包使用時與中間包渣相接觸的耐材部位，該部位易受到中間包渣的侵蝕）變厚，有效延長了T型中間包的使用壽命。

附圖說明

圖1為現有T型中間包所採用的控流裝置結構示意圖。

圖2為圖1中的A-A剖面結構示意圖。

圖3為現有技術中大包長水口與湍流控制器未對中情況下T型中間包內鋼水流動的示意圖。

圖4為圖3中大包長水口與湍流控制器的位置示意圖。

圖5為本發明所提出的控流裝置的結構示意圖。

圖6為圖5的A-A剖面結構示意圖。

圖7為採用本發明的控流裝置後T型中間包內鋼水流動的示意圖。

圖中：1-中間包包壁工作襯，2-擋渣牆，3-湍流控制器，4-導流孔，5-中間包水口，6-大包長水口，7-中間包覆蓋劑，8-卷渣，9-U形側壁板，10-V形擋渣牆，11-控流腔體，12-傾斜腔口，13-中間包包底工作襯。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解和認識，下面結合附圖對本發明作進一步描述和介紹。

實施例1：如圖5—圖6，一種T型中間包用控流裝置，包括U形側壁板9和V形擋渣牆10，所述U形側壁板9和V形擋渣牆10安裝在T型中間包注流衝擊區的包壁工作襯1的內側。所述U形側壁板9的開口端部與V形擋渣牆10的開口端部相互拼接在一起，所述U形側壁板9與V形擋渣牆10的底部與中間包包底工作襯13緊密貼合，所有拼接縫和貼合縫採用耐火材料進行灌封。所選用的耐火材料根據不同鋼種進行選用，一般多採用鎂質或鎂鈣質耐火材料。所述V形擋渣牆10的牆壁上設有多個導流孔4，用於導流鋼液。所述U形側壁板9和V形擋渣牆10的內壁均採用上寬下窄的階梯狀結構，U形側壁板9和V形擋渣牆10的下部與中間包的包底工作襯13組成控流腔體11，控流腔體11形似現有的湍流控制器，可發揮與之相似的作用。所述控流腔體11的頂部為朝腔內收縮的傾斜腔口12，傾斜腔口12可將高速鋼流抑制在控流腔體11內，從而可有效避免鋼流上升至鋼渣界面而產生卷渣。

實施例2：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述U形側壁板9和V形擋渣牆10的內壁工作面包括上工作面、中間過渡面和下工作面，所述中間過渡面傾斜設置在上工作面和下工作面之間。其餘結構和優點與實施例1完全相同。

實施例3：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述上工作面的垂直高度H2為300~600mm，所述下工作面的垂直高度H1為300~600mm。實際設計過程中，兩個垂直高度的數值可根據大包長水口6的位置及其埋入鋼液的深度以及連鑄拉坯的速度等澆注參數由水模實驗或數值模擬計算來確定，這種設計可減少T型中間包注流衝擊區卷渣。其餘結構和優點與實施例2完全相同。

實施例4：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述上工作面和下工作面之間的厚度差D為40~100mm。同樣的，該厚度差數值也是根據大包長水口6的位置及其埋入鋼液的深度以及連鑄拉坯的速度等澆注參數由水模實驗或數值模擬計算來確定。其餘結構和優點與實施例3完全相同。

實施例5：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述控流腔體11頂部的傾斜腔口12的傾斜角度a為30~60°。同樣的，該角度參數也根據大包長水口6的位置及其埋入鋼液的深度以及連鑄拉坯的速度等澆注參數由水模實驗或數值模擬計算來確定。其餘結構和優點與實施例4完全相同。

實施例6：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述V形擋渣牆10的每塊牆壁上均設有3個導流孔4。多個導流孔4可有效增加鋼液的流動效率。其餘結構和優點與實施例5完全相同。

實施例7：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述U形側壁板9和V形擋渣牆10的內壁工作面的橫截面形狀為倒L形，可防止鋼流沿工作面上升直接衝擊鋼渣界面導致卷渣。其餘結構和優點與實施例6完全相同。

實施例8：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述U形側壁板9為一個一體澆鑄成型製成的鎂質或鎂鈣質預製件。便於施工。其餘結構和優點與實施例7完全相同。

實施例9：如圖5—圖6，作為本發明的一種改進，所述V形擋渣牆10的牆體是採用抗侵蝕耐火材料澆鑄而成的預製件，所述導流孔4設置在V形擋渣牆10的下部，位於控流腔體11的兩側腔壁上。其餘結構和優點與實施例8完全相同。

實施例10：如圖7所示，作為本發明的一種改進，在大包鋼水澆注過程中，所述大包長水口6設置在U形側壁板9所圍成的U形區域內。其餘結構和優點與實施例9完全相同。

工作原理：

參見圖1和2所示，為現有的T型中間包及其所使用的控流裝置結構圖，包括T型中間包、擋渣牆2、湍流控制器3，擋渣牆2設置在T型中間包注流衝擊區的包壁工作襯1的內側，在位於擋渣牆2外部的T型中間包上設有多個中間包水口5。在多爐連澆過程中，鋼水首先進入T型中間包衝擊區，衝擊區內強烈的鋼水攪動易引起衝擊區卷渣，故對夾雜物要求高的鋼種一般在衝擊區放置湍流控制器3以減少卷渣。

參見圖3和4所示，當湍流控制器3與大包長水口6未對中時（即存在偏心距d），鋼水注流進入湍流控制器3後產生非對稱流動，導致鋼水流股衝擊鋼渣界面（即中間包覆蓋劑7底部）引起卷渣8。

參見7所示，為使用本發明所提出的控流裝置的T型中間包，在多爐連澆過程中，高速注流從大包長水口6出來後進入衝擊區，沿下工作面上升的鋼液流股受到「倒L形」U形側壁板9、V形擋渣牆10的限制而改變了方向，避免鋼液流股直接衝擊鋼渣界面導致卷渣；同時，由於「倒L形」U形側壁板9、V形擋渣牆10組成的下部與中間包包底工作襯13組成控流腔體，將高速鋼流限制在衝擊區下部，減弱了衝擊區上部鋼液流速，減少卷渣的發生，起到「穩流」作用。

本發明還可以將實施例2、3、4、5、6、7、8、9、10所述技術特徵中的至少一個與實施例1組合形成新的實施方式。

本發明方案所公開的技術手段不僅限於上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特徵任意組合所組成的技術方案。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。