板坯連鑄用浸入式水口的製作方法

2023-12-12 18:36:02

專利名稱：板坯連鑄用浸入式水口的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造時引導金屬鋼液的水口，特別涉及一種浸入式水口。
背景技術：
連鑄是將鋼液連續冷凝成鑄坯的技術，其中水冷銅製模具稱為結晶器，由耐火材料製成的浸入式水口將其與中間包連接在一起，鋼液通過水口被連續不斷地注入結晶器中接受冷卻從而凝固成具有一定厚度初生坯殼。由於進入結晶器的高溫鋼液具有較大的動能，所以對卷渣、凝固傳熱、結晶器內的溫度場分布、凝固殼厚度分布都有重要影響，從而最終影響到連鑄坯的質量。板坯連鑄一般採用雙側孔水口進行澆注，使用雙側孔水口進行澆注時，鋼液流股垂直向下到達水口底部後，受水口底部結構的影響而改變方向，由水口側孔流出，形成傾斜向下的射流。鋼液射流到達結晶器窄面後，受到結晶器窄面的阻擋而分成上下兩股，形成上下兩個循環區。受水口插入深度的影響，上循環區的區域較小，鋼液流速較快，鋼液流股到達鋼液表面後使鋼液表面產生一定的波動；下循環區的區域較大，流速明顯小於上循環區。結晶器內的鋼液流場是影響鑄坯質量和連鑄順行的重要因素，其中對鑄坯質量和連鑄順行影響最顯著的是鋼液流股對結晶器液面的擾動情況。鋼液對結晶器液面的擾動或波動存在兩種情形鋼液表面波動過大會將覆蓋在鋼液表面上保護渣捲入結晶器中，會造成鑄坯表面出現渣坑以及鑄坯內部的夾雜物含量提高，影響鑄坯的質量；反之，鋼液表面的流速過小，會使鋼液表面過於平靜，上回流區鋼液向鋼液表面提供的熱量不足，造成保護渣熔化不良，無法形成均勻的液渣膜，從而導致結晶器與鑄坯之間傳熱和潤滑的不均勻，嚴重時還會發生粘結甚至造成粘結漏鋼。一般情況下，結晶器內的鋼液流場主要通過水口的側孔面積和傾角來控制，使用傳統水口進行澆注時，從水口側孔流出的鋼液流股到達結晶器窄邊後沿上循環區鋼液表面流向結晶器中部的過程中，由於結晶器寬度較大，流股經過較長距離的流動，速度衰減較大，使得結晶器中部表面的鋼液流速較慢，鋼流傳遞出的熱量較少，從而造成保護渣熔化不良。為了增加結晶器中部表面的鋼液流速，需要減小側孔的面積，增加鋼液流股的速度，但這樣又會使結晶器角部液面波動過大，造成結晶器角部的卷渣。為了解決生產過程中結晶器流場不合理的問題，提高產品質量，保證生產順行，設計適合的浸入式水口十分必要。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種能控制結晶器角部和中部鋼液表面的波動大小，提高結晶器鋼液表面溫度，滿足板坯連鑄工藝要求的浸入式水口。本發明板坯連鑄用浸入式水口，包括豎直的鋼液通道，所述鋼液通道的末端為封閉結構，所述鋼液通道的末段側壁設置有鋼液出孔，所述鋼液出孔的中心線向斜下方傾斜， 鋼液出孔的橫截面積與鋼液通道末段的橫截面面積比為1. 8 2. 2。
進一步，所述鋼液出孔的橫截面的高寬比為2. 0 2. 5 ； 進一步，鋼液出孔的中心線與水平面的夾角為12° 15° ；
進一步，所述水口包括進口段、出口段和連接進口段與出口段的過渡段，進口段的鋼液通道橫截面為圓形，出口段的鋼液通道橫截面為腰形，過渡段的鋼液通道橫截面由進口端的圓形圓滑過渡到出口端的腰形；所述鋼液出孔設置於出口段的鋼液通道腰形窄邊壁上。本發明的有益效果本發明板坯連鑄用浸入式水口，其鋼液出孔的設置位置，以及鋼液出孔和鋼液通道的橫截面面積比例選擇範圍，可保證其流速不會使鋼液表面產生過大波動，結晶器角部不會產生卷渣現象；同時，鋼液出孔的高寬比較大，可增加鋼液流股的外表面積，外表面積增加使得鋼液流股在向前流動時與周圍鋼液的能量交換增加，從而增加了結晶器中部的溫度；同時，通過側孔的下傾角度來控制側孔鋼液流股的出流傾角，從而控制鋼液流股的流動路徑長度。在鋼液流股的流動過程中，本發明水口的鋼液出孔可以使鋼液流股與周圍鋼液之間的能量交換增加，使得鋼液流股流向窄邊的過程中速度衰減增加， 從而可以避免窄邊出現卷渣現象。因而本發明水口，通過控制側孔面積、側孔傾角和側孔高寬比，可很好地控制結晶器角部和中部鋼液表面的波動大小，提高結晶器鋼液表面溫度，促進保護渣均勻熔化、減少卷渣，提高鑄坯表面和內部質量，減少漏鋼，保證生產順行。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖1為本發明板坯連鑄用浸入式水口的俯視圖； 圖2為圖1沿A-A的剖視圖3為圖1沿B-B的剖視圖； 圖4為圖2沿C-C的剖視圖； 圖5為圖2中鋼液出孔的D向視圖。
具體實施例方式圖1為本發明板坯連鑄用浸入式水口的俯視圖；圖2為圖1沿A-A的剖視圖；圖3 為圖1沿B-B的剖視圖；圖4為圖2沿C-C的剖視圖；圖5為圖2中鋼液出孔的D向視圖。如圖所示，本實施例板坯連鑄用浸入式水口，包括豎直的鋼液通道1，所述鋼液通道1的末端為封閉結構，所述鋼液通道1的末段側壁設置有鋼液出孔2，所述鋼液出孔2的中心線向斜下方傾斜，鋼液出孔2的橫截面積與鋼液通道1末段的橫截面面積比為1. 8 2. 2。本發明板坯連鑄用浸入式水口，其鋼液出孔向斜下方傾斜設置，可增大鋼液向上流動的路途，同時鋼液出孔2的橫截面積與鋼液通道1末段的橫截面面積比較大，均可減小鋼液向上流動的流速，從而保證鋼液表面不產生過大波動，結晶器角部不會產生卷渣現象。作為對本實施方案的改進，所述鋼液出孔1的橫截面的高寬比為2. 0 2. 5 ；本實施例中橫截面形狀為矩形，當然在具體實施中還可以為腰形；鋼液出孔的高寬比較大，可增加鋼液流股的外表面積，外表面積增加使得鋼液流股在向前流動時與周圍鋼液的能量交換增加，從而增加了結晶器中部的溫度，可促進保護渣熔化，且使得鋼液流股流向窄邊的過程中速度衰減增加，從而可以避免窄邊出現卷渣現象，提高鑄造質量。作為對本實施方案的改進，鋼液出孔1的中心線與水平面的夾角a為12° 15°，鋼液出孔的傾斜角度為這個範圍內，可保證鋼液表面既不會發生較大波動，還可鋼液在流動中交換的熱量使保護熔渣熔化。作為對本實施方案的改進，所述水口包括進口段3、出口段4和連接進口段與出口段的過渡段5，進口段3的鋼液通道橫截面為圓形，出口段4的鋼液通道橫截面為腰形，過渡段5的鋼液通道橫截面由進口端的圓形圓滑過渡到出口端的腰形；所述鋼液出孔1設置於出口段4的鋼液通道腰形窄邊壁上。本結構的水口，鋼液在水口中的流速可被加快，可降低鋼液熱量散失，保證鑄造溫度；同時可加快鋼液流出鋼液出口向兩側流動的流速衰減，避免卷渣現象。並且在實際運用，針對澆鑄斷面190mmX 1530mm的鑄坯，拉速1. 25m/min，本發明板坯連鑄用浸入式水口的參數為出口段的鋼液通道橫截面尺寸為45mmX90mm，鋼液出孔的橫截面尺寸為42mmX95mm，鋼液出孔傾角為15°，水口插入深度為140mm，氬氣流量為 5 lOL/min。從現場的使用情況看，整個澆鑄過程中，結晶器中部和角部的鋼液表面波動適中，既能保證保護渣熔化良好，又不會出現卷渣現象。澆鑄過程中液渣層平均厚度10 12mm，未出現粘結報警，鑄坯下線對其表層夾雜物進行大樣電解及SEM分析檢驗，未發現有保護渣捲入鑄坯表層，產品合格率明顯提高。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種板坯連鑄用浸入式水口，包括豎直的鋼液通道，其特徵在於所述鋼液通道的末端為封閉結構，所述鋼液通道的末段側壁設置有鋼液出孔，所述鋼液出孔的中心線向斜下方傾斜，鋼液出孔的橫截面積與鋼液通道末段的橫截面面積比為1. 8 2. 2。
2.根據權利要求1所述的板坯連鑄用浸入式水口，其特徵在於所述鋼液出孔的橫截面的高寬比為2.0 2.5。
3.根據權利要求2所述的板坯連鑄用浸入式水口，其特徵在於鋼液出孔的中心線與水平面的夾角為12° 15°。
4.根據權利要求3所述的板坯連鑄用浸入式水口，其特徵在於所述水口包括進口段、 出口段和連接進口段與出口段的過渡段，進口段的鋼液通道橫截面為圓形，出口段的鋼液通道橫截面為腰形，過渡段的鋼液通道橫截面由進口端的圓形圓滑過渡到出口端的腰形； 所述鋼液出孔設置於出口段的鋼液通道腰形窄邊壁上。
全文摘要
本發明公開了一種板坯連鑄用浸入式水口，包括豎直的鋼液通道，所述鋼液通道的末端為封閉結構，所述鋼液通道的末段側壁設置有鋼液出孔，所述鋼液出孔的中心線向斜下方傾斜，鋼液出孔的橫截面積與鋼液通道末段的橫截面面積比為1.8～2.2；進一步，所述鋼液出孔的橫截面的高寬比為2.0～2.5；進一步，鋼液出孔的中心線與水平面的夾角為12°～15°。本發明板坯連鑄用浸入式水口，可保證鋼液流速不會使鋼液表面產生過大波動，結晶器角部不會產生卷渣現象；同時可增加鋼液流股在向前流動時與周圍鋼液的能量交換增加，提高結晶器鋼液表面溫度，促進保護渣均勻熔化、減少卷渣，提高鑄坯表面和內部質量，減少漏鋼，保證生產順行。
文檔編號B22D41/50GK102189251SQ20111014768
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者何宇明, 何生平, 李玉剛, 王謙, 胡兵 申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司