專利名稱：用于連續(xù)鑄造的注口的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)鑄造的注口。
根據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)鑄造的注口特別(但不僅僅)用于連續(xù)鑄造大鋼坯、鋼坯、圓型鋼、通常的扁坯、中型扁坯和薄扁坯。
在本文中字母″S″表示第一上進入管的內(nèi)橫截面尺寸，而字母″D″表示第一上進入管的公稱內(nèi)徑。
連續(xù)鑄造領域存在由彎液面之下的注口排出的鋼水在鑄模中產(chǎn)生紊流的問題。
這種主要由高澆鑄速度所需的高的鋼水輸送速度所產(chǎn)生的紊流使得夾雜物由于被紊流帶走而難以重新上浮至鑄模中的表面。
鋼水由于紊流還吸入一部分彎液面上層中的覆蓋粉末，這些粉末在凝固過程中留在鑄造產(chǎn)品的表面，從而降低其表面的質量。
這種情況亦使得經(jīng)常需要重新設置這種粉末層，并使得形成的表面和結晶器的側壁之間的潤滑變壞。
此外，這種紊流在鑄件在結晶器的側壁上第一形成階段過程中會引起沖刷鑄件表面的嚴重問題。
這種沖刷導致形成表面的重新熔化并產(chǎn)生紊流而阻止表面的生成。
為了部分克服這些缺點，已采取將注口的一長段浸入液體金屬的彎液面之下的步驟。
然而，這樣不僅意味著使得靠近彎液面的液體金屬溫度較低，熔化粉末的能力降低，而且意味著結晶器的一個長的垂直段不能使用。
已公開了特別用于生產(chǎn)薄扁坯的注口，其底部封閉，并具有朝向鑄腔的窄側壁的橫向排出口。
還公開了具有帶朝上和朝下的出口的橫向排出口的注口。
這些注口并未完全解決沖刷側壁的問題，它們還引起鋼水中在彎液面高度的紊流，因而加重沉積覆蓋彎液面的粉末的夾雜物。
此外，這些帶封閉底部的注口不能保證生產(chǎn)鋼坯或大鋼坯以及中型和寬扁坯的速度所要求的足夠的排出速度。
FR—A—2.243.043公開了一種管形注口，其橫截面基本上恒定，并具有與在下側和上側開口的容槽相關的橫向排出口。
該容槽具有與排出孔相關的偏轉壁，這些壁限定一用于鋼水射流在向上或向下偏轉之前流過一自由直段的腔。
這些偏轉壁與進行較佳排出的區(qū)域相一致。
該注口中的排出孔引起鋼水的加速，這需要靠近鑄模出口處的動能，該動能僅部分地被朝向偏轉壁的沖擊所消耗。
因而鋼水流出速度太高而產(chǎn)生鋼水池中的紊流問題以及夾雜物和沖刷壁的問題。
此外，鋼水不能自由地與在鑄模中的鋼水混合，這將引起不同溫度的區(qū)域。
另外，該實施例具有將注口深插入彎液面之下鋼水池中的效果。
US—A—3,669,181公開了一種帶與向上會聚而限定一上出口槽的偏轉鋼水的裝置相配合的橫向排出孔的排出裝置，它在正常工作時不能消除彎液面處的紊流。
此外，由于該槽尺寸較小，它將易于被鋁的沉淀所阻塞，其結果所有鋼水向下偏轉。由于潤滑粉末不能熔化，這將引起彎液面的凝固和鑄造過程的可能的中斷。
此外，由于流體沿鑄模側壁流動將極大地沖刷金屬表層。
應注意該現(xiàn)有技術文件具有一與排出裝置的下部相比尺寸較小的上輸送導管，因而顯著地降低液體金屬在下部的速度。
實際上，由于金屬所具有的動能，下部并不重要，金屬射流在底部被極度地破裂并在出口孔中產(chǎn)生紊流。
EP—A—0.482.423公開了一種注口，它具有至少部分打開的底部并包括一具有適當?shù)闹睆讲⑾蛳聰U散形成鋼水流的減速腔的管形輸送裝置。在緊靠液體金屬的周向排出口之前設置一分隔板，它阻擋液體金屬的速度并同時將流體分成朝向排出口的兩股。
該實施例不僅保持鋼水向鑄模的過高的排出速度，而且增加鑄腔中的紊流和旋渦的形成以及與此相關的所有不利的問題。
此外，該注口需要深深地浸入到彎液面之下的液體金屬中。
WO89/12519還公開了一種帶一板的輸送管，用以降低速度和分流，該板基本上沿著輸送管的整個縱向范圍設置。
該管具有和EP—A—0.482.423大致相同的缺點，特別是在排出口處的大的紊流和需要較深的浸入。
本發(fā)明是在上述所有考慮的基礎上設計、試驗和做出的，以克服現(xiàn)有技術中注口的所有主要問題，即夾雜物，砂眼，表皮的內(nèi)部裂紋和沖刷側壁等的形成。
本發(fā)明的目的是提供一種用于連續(xù)鑄造大鋼坯、鋼坯、通常的扁坯、中型扁坯和薄扁坯的注口，該注口適于至少能夠極大地限制在鋼水排出步驟中在鑄模中產(chǎn)生紊流和旋渦。
特別地，根據(jù)本發(fā)明的注口能夠至少顯著地降低鋼水中的紊流并還能顯著地降低鋼水向下流到鑄模中的速度，使輸送速度均勻。
根據(jù)本發(fā)明的注口減少了在大鋼坯/鋼坯/扁坯的第一成形步驟中沖刷其表面的問題，防止與粉末接合和拖帶粉末的問題，并不會引起熔化程度以及對側壁的潤滑的降低。
此外，該注口可增加排入鑄模中的物質流以及澆鑄速度，同時確保連續(xù)鑄造機的高速生產(chǎn)。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點是降低紊流有利于夾雜物在表面中自然重新上升，從而使避免或大大地降低在裝置中使用例如電磁攪拌器，這將迫使夾雜物重新上升。
此外，根據(jù)本發(fā)明的注口可以只浸入彎液面之下很小一部分，或位于彎液面的高度或略微在彎液面之上，并可改善粉末的熔化及增加結晶器的垂直可使用區(qū)。
至少當注口位于彎液面的高度或之上時，才可用潤滑油代替潤滑粉末。
根據(jù)本發(fā)明的注口包括一第一進入件，它具有包含一公稱直徑為D的內(nèi)通道的基本上圓形的結構，或帶其公稱橫截面的相當區(qū)域的方形或矩形結構。
第一進入管的上端通過標準連接件與用于將鋼水排出到鑄模中的裝置(例如中間包或類似裝置)相連。
第一進入管的下端與具有與結晶器的橫截面相配的方形、圓形或基本上矩形橫截面的第二管狀件，該第二管狀件具有一橫截面大大大于第一進入管的橫截面的區(qū)域。
作為一個例子，對于大鋼坯和鋼坯，第二管狀件的橫截面的區(qū)域可比第一進入管的大5—15倍，而在通常的、中型和薄扁坯的情況下，該區(qū)域至少大4—7倍。
在距離第一進入管一較短距離的軸向位置處設置一分隔器板，該距離在0.2D—1D之間，該分隔器板用于消除第二管或第二管狀件中流體發(fā)展的線性連續(xù)性，從而減慢速度并將流體導入下面的腔中。
該分隔器板具有與第二管的內(nèi)部通道的橫截面相一致的橫截面，從而限定一基本上為常值的自由周向環(huán)。
分隔器板最好借助于輻條固定到第二管的內(nèi)側壁上，并可根據(jù)第二管的內(nèi)橫截面具有方形、圓形或矩形的橫截面，其高度或厚度最好為0.8D—2D。
如果橫截面為方形，則分隔器板具有長度為1.2D—2.2D的側邊，而如果橫截面為圓形，則分隔器板的直徑為1.2D—2.5D。
根據(jù)一個變化實施例，分隔器板在其下端延伸，其橫截面逐漸減小并具有大致向下的錐形結構，從而更好地控制紊流并改變排入結晶器中的鋼水流的方向。
錐形結構的下端為較寬的圓形以更好地控制紊流并改變排入結晶器中的鋼水流的方向。
在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，分隔器板的高度或總厚度約為3D—4D。
如果具有矩形橫截面，則分隔器板窄側的長度為1D—2.2D，并且寬側與窄側的比值約為1—2.2。
分隔器板的上表面最好為較寬的圓形，以改善鋼水的流動。
根據(jù)一個變化的實施例，分隔器板的下表面也為圓形以提高液流沿下膨脹腔的方向圍繞該表面的流動和形成。
根據(jù)另一個變化實施例，分隔器板的橫截面沿鋼水的輸送方向減小。
分隔器板之下的鋼水流入膨脹腔中，其中鋼水的速度大大減小，因而也大大減小相對于通過腔的內(nèi)通道的橫截面的顯著增加的紊流。
膨脹腔具有較大的面積以允許鋼水膨脹，因而減小其速度，并且還具有較大的高度，以使鋼水排入鑄模之前減小其紊流并獲得更均勻的速度和改進。
鋼水速度的降低大大降低了其動能，因而也大大降低了排出的鋼水對已在鑄模中的鋼的沖擊。
這樣就可明顯地降低鋼水排出步驟過程中在鑄模中產(chǎn)生的紊流和旋渦。
這樣也使注口浸入彎液面之下的部分減小至約為1D—3D。
根據(jù)一個變化實施例，注口位于彎液面的高度或略微位于其上在例如最大約為0.3D—0.5D的高度。
這種大大降低甚至為零值的注口浸入部分的值不會在彎液面的高度產(chǎn)生紊流，并可增加鑄模的可使用部分，因而可減小鑄模的總高度。
此外，可以相等的鑄造速度在鑄模的出口處提前凝固形成的開始，從而獲得較大的凝固厚度。
該注口還可使第二管狀件的側壁非?？拷T模的側壁。
例如，在薄扁坯的情況下，注口側壁與鑄模側壁的距離約為0.6D—1D，或者對于通常的和中型扁坯，該距離約為0.8D—2D，而對于大鋼坯，鋼坯和圓鋼棒，該距離約為0.6D—2D。
可故意在注口的出口處保留輕微的紊流，以助于第二管狀件的側壁和鑄模的側壁之間的鋼水的交流，而不會在彎液面的高度引起重新混合作用。
分隔器板之下的第二管狀件的高度至少為5D，但在生產(chǎn)大鋼坯，鋼坯和圓鋼棒時該高度可達30D或更大。
在生產(chǎn)通常的、中型和薄扁坯時，分隔器板之下的該高度值將約為10D—20D。
根據(jù)一個變化的實施例，第二管狀件的側壁沿向下的方向發(fā)散。
根據(jù)另一個變化的實施例，第二管狀件的側壁包括向下分散的第一上段和第二下直段。
根據(jù)再一個變化的實施例，第二管狀件的側壁向下會聚。
這種發(fā)散或會聚的角度值最好不大于15度。
根據(jù)本發(fā)明，注口上表面的至少與粉末配合的部分包括一鍍膜以防止由于與那些粉末連續(xù)接觸所產(chǎn)生的腐蝕和磨損。
下面參照附圖描述本發(fā)明的非限制性例子及最佳實施例。附圖中；

圖1為沿圖2中A—A線示出根據(jù)本發(fā)明的注口的縱截面圖；圖2為沿圖1中B—B線的注口的橫截面圖；圖3以縮小的比例示出圖1的一個變化例。
圖1中所示的注口10包括一最好具有圓形橫截面的第一進入管11，在該實施例中，進入管具有恒定的公稱內(nèi)徑D。
第一進入管11的上端包括一根據(jù)鑄造類型的標準型連接段，用于連接到輸送鋼水的裝置或其延伸部。
第一進入管11的下端與一最好具有方形、圓形或矩形橫截面的第二管狀件12相連，并與其形成一個整體。
在圖1所示的例子中示出了兩種替換情形，其中第一和第二管狀件11，12之間左手側的連接為較寬的圓角，而右手側的連接為較小的圓角。
當生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯和圓鋼棒時，第二管狀件12的橫截面比第一管11的內(nèi)通道的橫截面S大5—15倍，其中S＝πD2/4。
當生產(chǎn)通常的、中型和薄扁坯時，第二管狀件12的橫截面最好約等于4S—7S。
第二管狀件12的側壁非?？拷T模的側壁17；當生產(chǎn)薄扁坯時，該距離約為0.6D—1D，當生產(chǎn)普通和中型扁坯時約為0.8D—2D，而當生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯和圓形棒時約為0.6D—2D。
在第一管11的出口14之下的中心位置設一相距該出口14最小距離約為0.2D—1D的分隔器板13，用以中斷鋼水流的連續(xù)性并將鋼水導入下部膨脹腔15中。
分隔器板13通過四個最好相對于鋼水通道的橫截面對稱的輻條16而固定到第二管狀件或第二管12上。
根據(jù)本發(fā)明，分隔器板13最好具有方形、圓形或矩形的橫截面，并最好包括至少略呈錐形并具有較寬的圓角的上表面19，以助于排到鑄模中的鋼水的流動。
圖1示出上表面19的兩種可能的錐形結構，一種是右手部和左手部分別具有連線，另一種為用虛線表示的分隔器板13的上表面19的較少倒圓的結構。
根據(jù)本發(fā)明，分隔器板13的下表面18具有側壁為圓形的結構，以助于分隔器板13之下的流體流的流動，并不會產(chǎn)生由于方向的突變而產(chǎn)生的紊流。
當分隔器板13具有方形橫截面時，其側邊的長度最好約為1.2D—2.2D，而當分隔器板13具有圓形橫截面時，其直徑將約為1.2D—2.5D。
當分隔器板13具有矩形橫截面時，其窄側約等于1D—2.2D，而寬側與窄側之比約為1—2.2。
在圖1和3的左手部分中，分隔器板13向下延伸以限定面向下并具有較寬圓角的大致錐形結構。在這種情況下，分隔器板13的高度約為3D—4D。
這種結構可控制在緊靠分隔器板13之下的區(qū)域中紊流的形成，并可改善鋼水流朝向注口的下部的流動。
分隔器板13的設置分開了液體流，并顯著降低其速度和動能。
其結果鋼水對已裝盛在鑄模中的鋼水的沖擊適中，不會產(chǎn)生現(xiàn)有技術中所遇到的紊流，并利于夾雜物重新上升至表面。
這樣就使得彎液面20的表面以及其上的粉末層21基本上穩(wěn)定，從而改善粉末的熔化以及鑄模側壁17的潤滑。這還可大大減小位于彎液面之上的注口10的第二管12部分，甚至使該部分為零，因而減小浸入部分的值，該值總是小于3D。
當注口10位于彎液面20的高度或位于其上時，可用潤滑油代替粉末。
浸入部分的減小或消除可增加鑄模的可使用的冷卻部分，使表層的形成更早開始，結果產(chǎn)生較厚的凝固層。
此外，即使注口10的側壁和鑄模17的側壁之間的距離適中，這種情況也能確保粉末更好地熔化。
分隔器板13之下的膨脹腔15的高度在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯和圓鋼棒時為5D—30D，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為10D—20D。
圖3示出注口10的兩個可能的變化實施例，它可進一步提高排入到鑄模中的鋼水的質量加速度。
在所示的兩個實施例中，第二管12的左手邊的實施例具有向下發(fā)散的側壁以使膨脹腔15的橫截面相對恒定地加大，而第二管12右手邊的實施例具有向下發(fā)散的第一上段12a和基本上垂直的第二下段12b。
根據(jù)在一個實施例(圖中未示出)，第二管12的側壁至少部分地向下會聚。
會聚/發(fā)散的角度不大于15度。
在這種情況下，至少注口10的與粉末配合的部分涂有防腐膜以減小磨損。
權利要求
1.用于連續(xù)鑄造，特別但不僅用于生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯和普通、中型及薄扁坯的注口(10)，它適于與輸送鋼水的裝置配合并將鋼水排入鑄模中，該注口包括一橫截面積為(S)，公稱直徑為(D)的第一上進入管(11)，注口(10)的特征在于第一上進入管(11)的下端與一第二引導管(12)相連，該第二引導管(12)的內(nèi)通道在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時的橫截面最小為5S，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為4S，該第二引導管(12)在第一管(11)的出口(14)附近位置設有一用于分流的分隔器板(13)，其下側在第二管(12)中限定一流體膨脹腔(15)，該腔在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時具有最小長度為5D，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為10D。
2.根據(jù)權利要求1的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的內(nèi)通道的最大橫截面的公稱尺寸在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時為15S，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為7S。
3.根據(jù)權利要求1或2的注口(10)，其特征在于，流體膨脹腔(15)的最大長度在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時為30D，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為20D。
4.根據(jù)權利要求1—3中任一項的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的側壁平行。
5.根據(jù)權利要求1—3中任一項的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的側壁向下發(fā)散。
6.根據(jù)權利要求1—3中任一項的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的側壁具有第一向下發(fā)散段(12a)和第二平行段(12b)。
7.根據(jù)權利要求1—3中任一項的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的側壁向下會聚。
8.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的側壁的會聚/發(fā)散的角度的最大值為15度。
9.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有方形橫截面，其側邊為1.8D—2.2D。
10.根據(jù)權利要求1—8中任一項的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有圓形橫截面，其直徑為1.8D—2.5D。
11.根據(jù)權利要求1—8中任一項的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有矩形橫截面，其窄側為1D—2.2D，而寬側為窄側的1—2.2倍。
12.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)的厚度(高度)的最小值約為0.8D。
13.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有帶圓角的向下的錐形結構，并沿注口(10)向下延伸的最大值為4D。
14.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)距第一管(11)的出口(14)的最小距離約為0.2D—1D。
15.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有錐形和帶圓角的上表面(19)。
16.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，分隔器板(13)具有錐形和帶圓角的下表面(18)。
17.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，第二管(12)的側壁距鑄模側壁(17)的距離在生產(chǎn)薄扁坯時約為0.6D—1D，在生產(chǎn)普通和中型扁坯時約為0.8D—2D，在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時約為0.6D—2D。
18.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，它具有在彎液面之下的部分，該部分的最大高度為3D。
19.根據(jù)前面任一項權利要求的注口(10)，其特征在于，其出口位于彎液面之上的距離為0—0.5D。
20.根據(jù)前面任一項權利要求1的注口(10)，其特征在于，至少在其外表面的下側設有鍍膜(22)，該鍍膜至少具有抗蝕的功能。
全文摘要
用于連續(xù)鑄造的注口(10)，它包括一橫截面積為(S)，公稱直徑為(D)的第一上進入管(11)和與其下端相連的第二引導管(12)相連，該第二管(12)的內(nèi)通道在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時的橫截面最小為5S，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為4S，第二管(12)在第一管(11)的出口(14)附近設有一分隔器板(13)，并在其下側限定一流體膨脹腔(15)，該腔在生產(chǎn)大鋼坯、鋼坯或圓鋼棒時具有最小長度為5D，在生產(chǎn)普通、中型和薄扁坯時為10D。
文檔編號B22D41/50GK1122735SQ95115319
公開日1996年5月22日 申請日期1995年8月2日 優(yōu)先權日1994年8月8日
發(fā)明者阿爾弗萊多·波羅尼, 米洛拉德·帕弗里克維斯, 奴萊丁·凱帕杰 申請人:丹尼利機械廠聯(lián)合股票公司