專利名稱：一種異型坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼坯連鑄結(jié)晶器浸入式水口裝置，主要涉及異型坯結(jié)晶器用浸入式水口裝置。
背景技術(shù)：
連續(xù)鑄鋼是將冶煉之后的液態(tài)鋼水通過水冷銅質(zhì)結(jié)晶器連續(xù)冷卻成具有一定形狀的固態(tài)鑄坯的過程。在此過程中，通常采用由耐火材料制備的浸入式水口裝置將上工位 (中間包)的鋼液連續(xù)不斷的輸送至結(jié)晶器內(nèi)。浸入式水口可以將鋼液與空氣隔絕開來， 防止鋼水二次氧化，確保鋼液純凈度；同時，通過設(shè)計合適的浸入式水口結(jié)構(gòu)尺寸，還可以得到合理、穩(wěn)定、均勻的結(jié)晶器流場，以保證初生坯殼的正常生長和鋼水中夾雜物的迅速上浮。異型坯與常規(guī)鑄坯(方坯、板坯和圓坯)相比，澆注斷面形狀更為復(fù)雜，其結(jié)晶器內(nèi)腔橫斷面呈“H”形，具有多個“拐角”和“邊沿”，各不同部位的流動和散熱差異較大，要獲得較好的異型坯結(jié)晶器流場，就需要對異型坯浸入式水口結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計提出更高的要求。從橫截面來看，異型坯可以簡單地分為一個腹板和腹板左右兩側(cè)對稱設(shè)置的翼緣共三個部分，腹板是指異型坯中間平直區(qū)，與板坯形狀相同，腹板的左右兩側(cè)各為一個翼緣，各翼緣均始于與腹板相連的弧線處。傳統(tǒng)技術(shù)下，異型坯的浸入式水口及澆注方式主要有三種其一是采用兩個直通型半浸入式水口進行半敞開式澆注，兩水口安裝于結(jié)晶器腹板和翼緣相交的三角區(qū)，水口下端插入結(jié)晶器內(nèi)，水口上端呈漏斗狀，與中間包底面有一定的距離。這種方式可以降低注流的沖擊，但是不能實現(xiàn)鋼水的全保護澆注，導(dǎo)致部分鋼液被氧化而降低鋼水潔凈度，已逐漸被淘汰。另一種方式在此基礎(chǔ)上作了改進，使水口上端與中間包底部相連，即采用兩個直通型浸入式水口在腹板和翼緣相交的三角區(qū)進行澆注，實現(xiàn)了全保護澆注。然而，直通型水口的流股沖擊深度較大，鋼液熱中心下移，不利于夾雜物的有效上浮和初生坯殼的生長，并且，直通型水口流出的鋼液主要集中在三角區(qū)，使整個異型坯橫向上溫度、成分差異較大，容易導(dǎo)致裂紋和偏析等質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。第三種方式是采用單個浸入式水口在異型坯斷面一側(cè)的三角區(qū)進行澆注，這會使得結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場和溫度場極不合理，導(dǎo)致鑄坯的各種表面和內(nèi)部質(zhì)量問題頻發(fā)，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)漏鋼事故。公開號為CN 101091982A的發(fā)明專利提出了一種用單個浸入式水口進行異型坯保護澆注的方法和裝置，即采用一個圓形向扁平形過渡的雙水孔浸入式水口置于異型坯結(jié)晶器腹板中心部位進行澆注，該方法可以實現(xiàn)水口快換，同時降低了鋼水沖擊深度。但是，水口出口的高溫鋼液只能流到腹板縱向兩端，翼緣兩側(cè)得不到高溫鋼液的補充，使得鑄坯橫向的溫度和成分差異較大，并且，水口壁面與結(jié)晶器腹板壁面距離很短，容易出現(xiàn)“搭橋”，不利于保護渣融化和潤滑，另外，為了使水口能放入腹板內(nèi)，通常將水口的壁厚縮小， 降低了水口的使用壽命?；谏鲜鲈蚩芍?，現(xiàn)有技術(shù)下異型坯結(jié)晶器浸入式水口及其澆注方式難以完全滿足異型坯復(fù)雜斷面的要求，其整體澆注效果并不十分理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種異型坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，使得結(jié)晶器內(nèi)得到較好的流場和溫度場，既能保證異型坯橫向溫度和成分的均勻性，又能降低流股沖擊深度，促進夾雜物的有效上浮和初生坯殼的正常生長。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種異型坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括環(huán)體狀側(cè)壁、與側(cè)壁圍成內(nèi)腔的封閉底部，側(cè)壁上開設(shè)水孔，水口上部敞開；水口上端呈漏斗狀環(huán)體、下端為圓筒形環(huán)體；其特征在于靠近底部的圓筒形環(huán)體側(cè)壁上開有三個水孔，三個水孔均與內(nèi)腔相連通，三個水孔上下壁面為平面且均與水平方向呈傾斜角度。三個水孔的上下壁面均平行地從側(cè)壁內(nèi)部向側(cè)壁外部同時向下或向上傾斜；三個水孔與水平方向傾斜形成的傾角α為-25° < α < 15°。三個水孔中，其中兩孔大小形狀相同，均為四角倒角的矩形，并且兩孔沿內(nèi)腔中心線呈軸對稱，第三孔與對稱的兩孔均呈90°夾角布置，呈上下為半圓、中間為矩形的形狀。對稱的兩孔中各孔面積和第三孔的面積之比根據(jù)異型坯不同部位的截面積而定， 對稱的兩孔中各孔面積與第三孔的面積之比等于異型坯單側(cè)的翼緣和腹板的橫截面面積之比。三個水孔的下壁面最高點處于同一高度，距水口底面的距離為15mm 40mm。水口的內(nèi)腔截面為圓形、方形或倒角方形，內(nèi)腔下端的水口底部為凸底、平底或者凹底。水口的側(cè)壁由耐火材料制備而成。作為本發(fā)明的又一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，采用上述浸入式水口澆注異型坯時，其布置方式為在異型坯結(jié)晶器內(nèi)、異型坯翼緣和腹板相交的兩個三角區(qū)分別設(shè)置一個所述浸入式水口， 兩水口的的位置沿異型坯腹板中心垂直線呈軸對稱；兩水口的第三孔均對準(zhǔn)腹板中心、第三孔的左右兩側(cè)間的中心線與腹板中心線重合，對稱的兩孔沿腹板中心線呈軸對稱分布。此時，浸入式水口上端與中間包底部相連，下端插入鋼液面后第三孔上沿離上部鋼液面的距離范圍為80mm 180mm。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下的有益效果(1)采用多水孔的澆注方式，可以分散鋼液的沖擊力度，提高鋼液的熱中心，非常有利于初生凝固坯殼的生長和鋼液中非金屬夾雜物的上浮去除，能有效改善鑄坯的表面質(zhì)量和鋼水潔凈度。(2)根據(jù)異型坯斷面特征設(shè)計水孔的形狀尺寸及安裝方式，可以使鋼液均勻、穩(wěn)定的流至結(jié)晶器的不同部位，大大提高了結(jié)晶器橫斷面的溫度和成分均勻性，促進了坯殼的合理凝固和連鑄工藝順行，減少了裂紋和偏析等質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生幾率。


圖1是本發(fā)明一個實施例中浸入式水口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中對稱的兩水孔的一個的A向視圖；圖3是浸入式水口的B-B向剖視4
圖4是浸入式水口布置在異型坯結(jié)晶器內(nèi)的橫截面示意圖。附圖中標(biāo)號如下，1-側(cè)壁，2-底部，3-內(nèi)腔，4-第一水孔，5-第二水孔，6-第三水孔，7-翼緣，8-腹板
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及附圖1-4對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。如圖1 圖4所示，一種異型坯結(jié)晶器用浸入式水口，包括水口側(cè)壁1，所述水口側(cè)壁1的下端為封閉的底部2，底部2可以為凸形、平形或者凹形。水口側(cè)壁1的中心通道為內(nèi)腔3，所述內(nèi)腔形狀可以為圓形、方形或倒角方形。位于水口側(cè)壁1的底部2上方開有對稱的第一和第二兩水孔4、5和第三水孔6，此三個水孔均與水口內(nèi)腔相連通，上下沿均與水平方向呈-25° 15°的夾角。第一和第二水孔4和5大小相等，形狀是倒角半徑為3mm 12mm之間的倒角方形，且二者沿內(nèi)腔中心線呈軸對稱。第三水孔6呈上下為半圓、中間為矩形的形狀，與水孔4和水孔5均呈90°的夾角。為保證澆注時鋼液分配合理，第二水孔4 與水孔6的面積之比應(yīng)近似等于異型坯單側(cè)的翼緣7和腹板8的橫截面面積之比，從附圖 4所示橫截面來看，異型坯分為一個腹板8和腹板8左右兩側(cè)對稱設(shè)置的翼緣7共三個部分，腹板8是指異型坯的中間平直區(qū)，與板坯形狀相同，腹板8的左右兩側(cè)各為一個翼緣7， 各翼緣7均始于與腹板8相連的弧線處。三個水口出孔下壁面最低點處于同一高度，距水口底部底面的距離為15 40mm。 所述浸入式水口的側(cè)壁1可采用耐火材料壓制而成，其現(xiàn)場應(yīng)用效果已被證明十分理想。在澆注過程中，同時將兩支水口分別插入異型坯翼緣7和腹板8相交的兩個三角區(qū)位置，并使兩水口沿腹板8的垂直中心線呈軸對稱。同時，要保證水孔4和5分別對準(zhǔn)翼緣 的兩側(cè)，水孔6對準(zhǔn)腹板中心，使水孔6左右兩側(cè)間的中心線與腹板中心線重合。另夕卜， 為使鋼液澆注深度合理，采用本發(fā)明的水口進行保護澆注時應(yīng)使上端與中間包底部相連， 下端插入鋼液后第三水孔6的上沿離鋼液面的距離為80mm 180mm之間。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種異型坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括環(huán)體狀側(cè)壁、與側(cè)壁圍成內(nèi)腔的封閉底部，側(cè)壁上開設(shè)水孔，水口上部敞開；水口上端呈漏斗狀環(huán)體、下端為圓筒形環(huán)體；其特征在于靠近底部的圓筒形環(huán)體側(cè)壁上開有三個水孔，三個水孔均與內(nèi)腔相連通，三個水孔上下壁面為平面且均與水平方向呈傾斜角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水口，其特征在于三個水孔上下壁面平行地從側(cè)壁內(nèi)部向側(cè)壁外部同時向下或向上傾斜；三個水孔與水平方向傾斜形成的傾角α 為-25°≤α≤15° 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水口，其特征在于三個水孔中，其中兩孔大小形狀相同， 均為四角倒角的矩形，并且兩孔沿內(nèi)腔中心線呈軸對稱，第三孔與對稱的兩孔均呈90°夾角布置，呈上下為半圓、中間為矩形的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水口，其特征在于對稱的兩孔中各孔面積和第三孔的面積之比根據(jù)異型坯不同部位的截面積而定，對稱的兩孔中各孔面積與第三孔的面積之比等于異型坯單側(cè)的翼緣和腹板的橫截面面積之比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的水口，其特征在于三個水孔的下壁面最高點處于同一高度，距水口底面的距離為15mm 40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水口，其特征在于水口的內(nèi)腔截面為圓形、方形或倒角方形， 內(nèi)腔下端的水口底部為凸底、平底或者凹底。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水口，其特征在于水口的側(cè)壁由耐火材料制備而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6或7所述的水口，其特征在于在異型坯結(jié)晶器內(nèi)、異型坯翼緣和腹板相交的兩個三角區(qū)分別設(shè)置一個所述浸入式水口，兩水口的位置沿異型坯腹板中心垂直線呈軸對稱；各水口的第三孔對向相對且對準(zhǔn)腹板中心、第三孔的左右兩側(cè)間的中心線與腹板中心線重合，對稱的兩孔沿腹板中心線呈軸對稱分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水口，其特征在于浸入式水口上端與中間包底部相連，下端插入鋼液面后第三孔上沿離上部鋼液面的距離范圍為80mm 180mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種異型坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括環(huán)體狀側(cè)壁、與側(cè)壁圍成內(nèi)腔或中心孔的封閉底部和開設(shè)在側(cè)壁上的水孔，水口上部敞開；水口上端呈漏斗狀環(huán)體、下端為圓筒形環(huán)體；其特征在于靠近底部的圓筒形環(huán)體側(cè)壁上開有三個水孔，三個水孔均與內(nèi)腔相連通，三個水孔上下壁面從側(cè)壁內(nèi)部向側(cè)壁外部同時向上或向下傾斜。澆注時采用兩水口對稱布置于異型坯的三角區(qū)，水口對稱兩側(cè)孔對準(zhǔn)翼緣兩端，第三孔對準(zhǔn)腹板中心。此浸入式水口及布置方式可以明顯分散鋼液的沖擊力，提高鋼液的熱中心，促進結(jié)晶器橫斷面的溫度和成分均勻性，有利于夾雜物上浮去除和減少了裂紋和偏析等鑄坯質(zhì)量缺陷。
文檔編號B22D41/50GK102274961SQ20111025416
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者葉理德, 徐海倫, 邵遠敬, 馬春武 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司