專利名稱：大方坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼的連續(xù)技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，涉及方坯斷面尺寸大于 200mmX200mm的大方坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口裝置在大方坯結(jié)晶器內(nèi)的布置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋼的連續(xù)澆鑄是將精煉好的鋼水用鋼包運(yùn)送至澆鑄區(qū)域，把鋼水注入連鑄中間包內(nèi)，再由中間包底部的水口將鋼液分配至各個(gè)結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行連續(xù)冷卻凝固，在此過程中， 為提高鑄坯質(zhì)量，在中間包與結(jié)晶器之間設(shè)有浸入式水口，浸入式水口是中間包和結(jié)晶器之間的連通裝置，其功能就是在密閉條件下連續(xù)不斷的將中間包內(nèi)的鋼液輸送至結(jié)晶器內(nèi)，這樣可以實(shí)現(xiàn)以下四個(gè)方面的作用1)防止鋼水二次氧化、氮化和鋼水的飛濺；2)調(diào)節(jié)鋼水流動(dòng)狀態(tài)和注入速度；3)防止保護(hù)渣和非金屬夾雜物卷入鋼水中，促進(jìn)鋼水中夾雜物的上?。?)對(duì)連鑄拉坯成材率和鑄坯質(zhì)量有決定性影響；在澆鑄過程中，只要將浸入式水口連接處密封好，就能有效防止鋼水的二次氧化、氮化、以及鋼液的噴濺，但是，要防止卷渣、促進(jìn)夾雜物上浮、并保證良好的鑄坯質(zhì)量，這就需要設(shè)計(jì)非常合理浸入式水口類型尺寸和布置結(jié)構(gòu)。通常情況下，衡量浸入式水口類型尺寸和布置結(jié)構(gòu)是否合理就是看澆鑄時(shí)結(jié)晶器內(nèi)是否能得到較好的流動(dòng)模式，而好的流動(dòng)模式一般要滿足以下三點(diǎn)1)結(jié)晶器液面波動(dòng)和表面流速合適且穩(wěn)定；在實(shí)際澆鑄過程中，結(jié)晶器液面波動(dòng)一般要控制在士3mm以內(nèi)，過大的液面波動(dòng)和表面流速會(huì)造成卷渣和彎月面處的裂紋，值得注意的是，結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)也并非越小越好，過死的液面會(huì)造成化渣不良，導(dǎo)致保護(hù)渣結(jié)殼和流入不暢，同樣可能引起裂紋缺陷；2)結(jié)晶器橫向斷面上具有均勻的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)；要保證溫度場(chǎng)均勻，流場(chǎng)就必須均勻，這樣可以避免鋼液成分不均，更重要是可以防止溫差較大產(chǎn)生的熱應(yīng)力裂紋；3) 結(jié)晶器縱向上合理的溫度梯度；為了促進(jìn)坯殼較好的凝固，在保證上述兩個(gè)條件下應(yīng)該盡量提高鋼液的熱中心，使結(jié)晶器內(nèi)形成上部溫度高下部溫度低的合理溫度梯度，這樣既可以盡量提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，又可以防止下部坯殼過薄而漏鋼；總而言之，合理的結(jié)晶器流動(dòng)模式就是既要滿足連鑄工藝的順行，同時(shí)又要盡量保證良好的鑄坯質(zhì)量?，F(xiàn)有技術(shù)下，大方坯連鑄結(jié)晶器浸入式水口的常用類型有三種直通型水口、雙側(cè)孔水口和四孔水口，由于四孔水口可以將鋼液流股分散，減少液面波動(dòng)和表面流速，同時(shí)降低了鋼液的沖擊深度，提高了鋼液的熱中心，有助于鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的改善，因此，對(duì)于鑄坯質(zhì)量要求較高的鋼種通常會(huì)采用四孔浸入式水口。常見的四孔浸入式水口中間是豎直的中孔，底面封閉，底面以上的側(cè)壁面上均勻分布四個(gè)側(cè)孔，澆鑄時(shí)，鋼液從中孔流入，從四個(gè)側(cè)孔流出?，F(xiàn)有的四孔浸入式水口在大方坯結(jié)晶器內(nèi)布置時(shí)，均是將浸入式水口四個(gè)側(cè)孔中心對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器四個(gè)側(cè)面的中心，澆鑄時(shí)鋼液從側(cè)孔流出后先沖擊側(cè)面中心的坯殼，然后再反彈并擴(kuò)散至整個(gè)結(jié)晶器橫斷面。采用這種布置結(jié)構(gòu)時(shí)，具有以下兩個(gè)弊端其一，水口側(cè)孔離結(jié)晶器側(cè)面中心的距離最近，鋼液流出時(shí)對(duì)坯殼中心沖擊很大，不利于初生凝固坯殼的生長(zhǎng)；其二，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)凝固時(shí)，由于結(jié)晶器角部受兩個(gè)面的冷卻，即二維冷卻，因此冷卻強(qiáng)度最大，結(jié)晶器角部的鋼液溫度也會(huì)最低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶器角部結(jié)冷鋼的現(xiàn)象，側(cè)面中心由于遠(yuǎn)離結(jié)晶器角部，冷卻強(qiáng)度通常最小，而上述布置方式使從水口流出的高溫鋼液先到達(dá)溫度高的側(cè)面中心，最后才會(huì)擴(kuò)散至溫度最低的結(jié)晶器角部區(qū)域，這樣明顯會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶器橫向的溫度不均勻性，導(dǎo)致坯殼凝固不均勻、結(jié)晶器角部過冷以及縱向裂紋等缺陷問題，難以保證鑄坯的凝固質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種大方坯連鑄結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，使得結(jié)晶器內(nèi)得到較好的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，減小鋼液對(duì)坯殼的沖擊，強(qiáng)化結(jié)晶器內(nèi)橫向溫度均勻性，促進(jìn)初生坯殼的正常生長(zhǎng)和均勻凝固。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，在大方坯結(jié)晶器中心設(shè)置一個(gè)四孔浸入式水口，其特征在于，所述浸入式水口四個(gè)側(cè)孔的中心線在水平方向?qū)?zhǔn)大方坯結(jié)晶器的四個(gè)結(jié)晶器角部，現(xiàn)場(chǎng)澆鑄時(shí)，使鋼液從浸入式水口側(cè)孔流出后先到達(dá)結(jié)晶器角部區(qū)域，再反彈或擴(kuò)散至結(jié)晶器的側(cè)面。所述浸入式水口上端和中間包底部構(gòu)成密封狀態(tài)連接，所述浸入式水口的四個(gè)側(cè)孔浸沒在結(jié)晶器液面以下。所述浸入式水口，包括側(cè)壁、與側(cè)壁相連的底部，所述水口上部敞開，側(cè)壁與底部圍成垂直方向的中空體內(nèi)腔，側(cè)壁上開設(shè)四個(gè)側(cè)孔的形狀和大小相同，并且與內(nèi)腔相連通。所述四個(gè)側(cè)孔處于浸入式水口的同一高度，側(cè)孔的上下沿相互平齊。所述四個(gè)側(cè)孔可以為圓形、橢圓形或倒角方形。所述四個(gè)側(cè)孔的中心線與水平面呈-25° 15°的傾角。所述浸入式水口的內(nèi)腔截面為圓形、橢圓形或者倒角方形。所述浸入式水口內(nèi)腔下端的水口底部為凸底、平底或者凹底。所述浸入式水口本體由耐火材料通過等靜壓成形。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下的有益效果
(1)現(xiàn)場(chǎng)澆鑄時(shí)浸入式水口出孔離結(jié)晶器壁面較遠(yuǎn)，可以最大程度的耗散鋼液流出的動(dòng)能，減少高溫高流速鋼液對(duì)凝固坯殼的破壞，保護(hù)坯殼的合理生長(zhǎng)，同時(shí)，還可以減少液面波動(dòng)和表面流速，防止彎月面破壞和卷渣等問題。(2)浸入式水口流出的鋼液先到達(dá)處于二維冷卻的結(jié)晶器角部區(qū)域，可以使高溫的鋼液填充至溫度低的區(qū)域，大大提高了結(jié)晶器橫截面的溫度均勻性，促進(jìn)了坯殼的均勻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為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的B-B向剖視圖。圖3為浸入式水口布置在大方坯結(jié)晶器內(nèi)的水平截面示意圖。圖中，1側(cè)壁、2底部、3內(nèi)腔、4側(cè)孔、5結(jié)晶器、6結(jié)晶器角部。
具體實(shí)施例方式
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以下結(jié)合實(shí)施例及附圖1-3對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。如圖1 圖3所示，本發(fā)明涉及的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的實(shí)施例中，所述浸入式水口，包括側(cè)壁1、與側(cè)壁1相連的底部2，所述水口上部敞開，側(cè)壁1與底部2圍成垂直方向的中空體內(nèi)腔3，側(cè)壁1上開設(shè)四個(gè)側(cè)孔4的形狀和大小相同，并且與內(nèi)腔3相連通， 所述浸入式水口上端和中間包底部構(gòu)成密封狀態(tài)連接，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3的形狀可以為圓形、橢圓形或倒角方形；位于水口側(cè)壁1的底部2上方開有四個(gè)形狀大小相同的側(cè)孔4，此四個(gè)側(cè)孔4均與水口內(nèi)腔3相連通，所述浸入式水口的四個(gè)側(cè)孔4浸沒在結(jié)晶器 5液面以下。澆鑄時(shí)，鋼液從水口內(nèi)腔3的上口流入，從四個(gè)側(cè)孔4中流出，所述四個(gè)側(cè)孔4處于浸入式水口的同一高度，上下沿相互平齊，所述浸入式水口設(shè)置在大方坯結(jié)晶器5的中心位置，所述浸入式水口四個(gè)側(cè)孔4的中心線在水平方向?qū)?zhǔn)大方坯結(jié)晶器的四個(gè)結(jié)晶器角部6，四個(gè)側(cè)孔4的中心線與水平方向呈傾狀，并與水平面呈-15°的傾角，側(cè)孔4可以為圓形、橢圓形或倒角方形，所述浸入式水口的側(cè)壁1及與其相連的底部2均采用耐火材料通過等靜壓成形，其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果已被證明十分理想?，F(xiàn)場(chǎng)澆鑄時(shí)，將所述浸入式水口放置在大方坯結(jié)晶器5的中心，浸入式水口上端與中間包底部相連，且密封良好，浸入式水口下端插入結(jié)晶器5的液面以下，使四個(gè)側(cè)孔4 的中心線對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器5的四個(gè)結(jié)晶器角部6，同時(shí)，浸入式水口底部2伸入鋼液面以下，底部 2下平面與鋼液面的距離為IOOmm 250mm，當(dāng)鋼液從浸入式水口上端流入后，沿浸入式水口的內(nèi)腔3流至四個(gè)側(cè)孔4，并從側(cè)孔4流向結(jié)晶器的結(jié)晶器角部6，然后鋼液再反彈或擴(kuò)散至整個(gè)結(jié)晶器5的橫截面，以保證較小的沖擊速度和均勻的溫度分布。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，在大方坯結(jié)晶器中心設(shè)置一個(gè)四孔浸入式水口，其特征在于，所述浸入式水口四個(gè)側(cè)孔的中心線在水平方向?qū)?zhǔn)大方坯結(jié)晶器的四個(gè)結(jié)晶器角部，現(xiàn)場(chǎng)澆鑄時(shí)，使鋼液從浸入式水口側(cè)孔流出后先到達(dá)結(jié)晶器的結(jié)晶器角部區(qū)域，再反彈或擴(kuò)散至結(jié)晶器的側(cè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口上端和中間包底部構(gòu)成密封狀態(tài)連接，所述浸入式水口的四個(gè)側(cè)孔浸沒在結(jié)晶器液面以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口，包括側(cè)壁、與側(cè)壁相連的底部，所述水口上部敞開，側(cè)壁與底部圍成垂直方向的中空體內(nèi)腔，側(cè)壁上開設(shè)四個(gè)側(cè)孔的形狀和大小相同，并且與內(nèi)腔相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述四個(gè)側(cè)孔處于浸入式水口的同一高度，側(cè)孔的上下沿相互平齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述四個(gè)側(cè)孔可以為圓形、橢圓形或倒角方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述四個(gè)側(cè)孔的中心線與水平面呈-25° 15°的傾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口的內(nèi)腔截面為圓形、橢圓形或者倒角方形。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口內(nèi)腔下端的水口底部為凸底、平底或者凹底。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口本體由耐火材料通過等靜壓成形。
全文摘要
本發(fā)明涉及的大方坯結(jié)晶器用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，在大方坯結(jié)晶器中心設(shè)置一個(gè)四孔浸入式水口，浸入式水口四個(gè)側(cè)孔的中心線在水平方向?qū)?zhǔn)大方坯結(jié)晶器的四個(gè)結(jié)晶器角部，在澆鑄時(shí)，使鋼液從浸入式水口側(cè)孔流出后先到達(dá)結(jié)晶器角部區(qū)域，再反彈或擴(kuò)散至結(jié)晶器的側(cè)面；通過本方案，可以最大程度的耗散鋼液流出的動(dòng)能，減少高溫高流速鋼液對(duì)凝固坯殼的破壞，保護(hù)坯殼的合理生長(zhǎng)，還可以減少液面波動(dòng)和表面流速，防止彎月面破壞和卷渣等問題，流出的鋼液先到達(dá)處于二維冷卻的結(jié)晶器角部區(qū)域，可以使高溫的鋼液填充至溫度低的區(qū)域，大大提高了結(jié)晶器橫截面的溫度均勻性，促進(jìn)了坯殼的均勻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。
文檔編號(hào)B22D11/10GK102554158SQ201210013940
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者葉理德, 幸偉, 徐永斌, 徐海倫, 潘國友, 邵遠(yuǎn)敬, 馬春武 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司