用于铸造由金属制成的板坯的板坯水口以及用于铸造金属板坯的冶金组件制造技术

本公开涉及一种用于连续板坯铸造装置的板坯水口(1)，其特征在于插入板坯结晶器空腔中的其下游部分的外壁的特定几何形状。该特定几何形状促进了“环岛”效应，由此使朝向板坯水口的相对两侧流动的熔融金属相对汇聚流被分别优先地偏转朝向所述板坯水口的一侧，在那里它们可以自由地流过在板坯水口和板坯结晶器空腔壁之间形成的窄通道而不相互碰撞。这通过显著降低其外壁的侵蚀速率来延长板坯水口的使用寿命。

Slab nozzles for casting slabs made of metal and metallurgical components for casting metal slabs

The present disclosure relates to a slab nozzle (1) for a continuous slab casting device, which is characterized by a specific geometric shape of the outer wall of the downstream portion of the nozzle inserted into the slab mould cavity. The specific geometry promotes the \ring island\ effect, thereby causing the relative convergence flow of molten metals flowing towards the opposite sides of the slab nozzle to be preferentially deflected to the side of the slab nozzle, where they can freely flow through the narrow channel formed between the slab nozzle and the cavity wall of the slab mould without colliding with each other. The service life of slab nozzle is prolonged by significantly reducing the erosion rate of its outer wall.

【技术实现步骤摘要】
用于铸造由金属制成的板坯的板坯水口以及用于铸造金属板坯的冶金组件
本公开涉及用于铸造由金属制成的板坯的板坯水口。本公开具体涉及具有特定设计的板坯水口，该设计显著地提高了在板坯的连续铸造操作期间所述板坯水口的抗侵蚀性。
技术介绍
在连续金属成型过程中，金属熔体被从一个冶金容器转移到另一个冶金容器、到结晶器或到器具。例如，如图1所示，钢包(未示出)充满了来自熔炉的金属熔体，并通过钢包长水口转移到中间包(100)。然后金属熔体可以通过浇注水口(1)从中间包浇铸到结晶器(110)以形成板坯、方坯、梁、薄板坯或铸锭。流出中间包的金属熔体流由重力驱动通过浇注水口(1)，并且流速由塞棒(7)控制。塞棒(7)是可移动地安装在中间包出口孔(101)上方并且与中间包出口孔(101)同轴延伸(即，垂直延伸)的棒，中间包出口孔(101)与浇注水口(垂直)流体连通。塞棒的靠近中间包出口孔的端部是塞棒头，并具有与所述出口孔的几何形状相匹配的几何形状，使得当两者彼此接触时，中间包出口孔被密封。通过连续地上下移动塞棒以控制塞棒头与水口孔之间的空间来控制从中间包流出并进入结晶器的熔融金属的流速。板坯被连续地铸造，并且因此具有“无限”的长度。它们的横截面可以具有1/4或更大的厚度对宽度纵横比Tm/Wm。薄的板坯是这样一类板坯：其横截面具有比“传统”的板坯更大的Tm/Wm纵横比，可达1/8和更大值的Tm/Wm纵横比。板坯结晶器空腔显然必须反映类似的纵横比。即使板坯结晶器的入口可局部地具有漏斗状几何形状以容纳板坯水口的下游部分，板坯水口的所述下游部分也不能具有变革的几何形状，并且必须具有至少1.5的厚度对宽度纵横比T/W，以装配于结晶器的空腔入口。对于薄板坯水口，厚度对宽度的纵横比T/W必须至少为3。如图1所示，当金属从板坯水口的出口通口流出时，它不会直接向下流到结晶器的下游端，而是被因正在凝固而缓慢移动的金属板坯保留。金属熔体因此向上流动返回并再次向下流动，从而形成两个涡流，所述两个涡流首先遵循板坯结晶器空腔的几何形状在板坯水口的两侧上远离彼此地延伸。当该两个涡流到达结晶器空腔的侧壁时，它们朝上和朝后转动，从而彼此面对面，彼此相向流动，并且在形成在板坯水口的任一侧面和板坯结晶器空腔的壁之间的通道中相遇。如图1(b)所示，当两股流相遇时，强烈的湍流形成在有限的空间中。由于气蚀等现象，在这种受限空间中的这些湍流导致板坯水口的下游部分的外壁的高侵蚀率。因此，板坯水口的使用寿命缩短，相应地增加了生产成本。DE19505390描述了一种具有长且窄的横截面的浸入式水口，其具有带有出口开口的扁平端段。水口在其端部区域内的通道横截面被分配器分成一排通道。在宽的管壁下方，尽可能远离出口开口的位置处，通道(9)在一侧是敞开的。WO2013004571、WO9814292、US2002063172和CN103231048涉及一种用于将来自中间包的金属熔体流引导到结晶器中的浸入式水口，浸入式水口具有多个(三个或四个)前部通口，所述前部通口具有不同的方向和横截面尺寸比。本公开提出了一种具有新颖几何形状的板坯水口，由于板坯水口的下游部分的外壁的更轻度和更缓慢的侵蚀，该新颖几何形状显著地延长了所述板坯形水口使用寿命。本公开的这个和另外的优点在下文中更详细地给出。
技术实现思路
本公开在所附独立权利要求中定义。优选实施例在从属权利要求中定义。特别地，本公开涉及一种用于铸造由金属制成的板坯的板坯水口，所述板坯水口具有由外壁限定的几何形状，所述外壁沿纵向轴线z从上游端到下游端在水口长度L上延伸。外壁包括沿纵向轴线z从下游端延伸的并包括下游端的下游部分，其中，所述板坯水口的上游端包括平行于所述纵向轴线z定向的入口孔，并且其中，所述板坯水口的下游部分包括一个或多个吐出孔(outletportorifice)，所述下游部分由沿第一横向轴线x测量的宽度W限定，所述宽度W为下游部分的沿第二横向轴线y测量的厚度T的至少1.5倍大，其中第一横向轴线x垂直于纵向轴线z，并且其中第二横向轴线y同时垂直于第一横向轴线x和纵向轴线z。板坯水口还包括在所述入口孔处开口的中心孔，所述中心孔沿纵向轴线z从所述入口孔延伸，并且与一个或多个前部通口相交，所述一个或多个前部通口的每一个在所述一个或多个吐出孔处开口。本公开的板坯水口的特征在于，在板坯水口的沿横向平面P3的剖视图中，板坯水口的外壁由外壁轮廓限定，该外壁轮廓包括：中心部分(Ax)，其中该中心部分(Ax)的外壁轮廓相对于定义为纵向轴线z与横向平面P3之间的交点的中心点c对称，并且所述中心部分的两侧有：沿所述第一横向轴线x定位在所述中心部分(Ax)的两侧上的第一侧向部分和第二侧向部分(Ac1，Ac2)，并且其中所述外壁仅相对于所述中心点c对称，下游部分的外壁轮廓内切于具有平行于第一横向轴线x的第一和第二边缘以及平行于第二横向轴线y的第三和第四边缘的虚拟矩形中，并且其中外壁轮廓到虚拟矩形的四个角中的对角相对的第一和第二角的紧密距离dt是外壁轮廓到虚拟矩形中的另外两个对角相对的角的扩张距离df的至少1.5倍短，其中，所述外壁轮廓与角的距离被定义为所述角与轮廓的最靠近所述角的点之间的距离，其中所述横向平面P3是垂直于所述纵向轴线z并且与所述一个或多个吐出孔相交的平面，所述横向平面P3到所述下游端的距离L3是最大的。所述中心部分(Ax)的所述外壁轮廓同时相对于所述第一横线轴线x和所述第二横线轴线y对称。所述下游部分的所述宽度是所述下游部分的所述厚度的至少三倍大。所述板坯水口包括在对应的第一和第二吐出孔处开口的第一和第二前部通口。所述第一和第二前部通口通过分隔件彼此分开，所述分隔件在所述中心孔中沿所述纵向轴线z从所述下游端延伸。所述紧密距离dt是所述扩张距离df的至少两倍短。所述紧密距离dt是所述扩张距离df的至少三倍短。所述紧密距离dt是所述扩张距离df的不超过十倍短。所述紧密距离dt是所述扩张距离df的不超过八倍短。在所述外壁轮廓与所述虚拟矩形的在对角相对的所述第一角和所述第二角处连接的边缘之间的第一和第二紧密区域At中的每一个的面积分别不超过80％的第一和第二扩张区域Af的面积，所述第一和第二扩张区域Af在所述外壁轮廓与所述虚拟矩形的在所述另外两个对角相对的角处连接的边缘之间。所述第一和第二紧密区域At中的每一个的面积分别不超过67％的所述第一和第二扩张区域Af的面积。所述第一和第二紧密区域At中的每一个的面积分别不超过50％的所述第一和第二扩张区域Af的面积。突出部分布在所述下游部分的所述外壁的第一和第二受阻部分上，所述第一和第二受阻部分对应于在沿所述平面P3的剖面中的所述外壁轮廓的部分，所述外壁轮廓的所述部分在所述虚拟矩形的、包括所述紧密距离dt或紧密区域At的两个对角相对区域中。所述突出部从所述下游部分的所述外壁的表面突出至少3mm，并且所述突出部具有在圆形、椭圆形、直线或曲线、V形、圆弧、多边形中选择的几何形状。所述突出部从所述下游部分的所述外壁的所述表面突出至少4mm。所述突出部从所述下游部分的所述外壁的所述表面突出不超过20mm。所述突出部从所述下游部分的所述外壁的所述表面突出不超过15mm。所述突出部为离散的突出部，所述离散的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铸造由金属制成的板坯的板坯水口(1)，所述板坯水口具有由外壁限定的几何形状，所述外壁从上游端到下游端沿纵向轴线z在水口长度L上延伸，所述外壁包括沿所述纵向轴线z延伸的下游部分，所述下游部分从所述下游端延伸并包括所述下游端，其中，所述板坯水口的所述上游端包括平行于所述纵向轴线z定向的入口孔(50u)，并且其中，所述板坯水口的所述下游部分包括一个或多个吐出孔(51d)，所述下游部分由沿第一横向轴线x测量的宽度限定，所述宽度是所述下游部分的沿第二横向轴线y测量的厚度的至少1.5倍大，其中所述第一横向轴线x垂直于所述纵向轴线z，所述第二横向轴线y同时垂直于所述第一横向轴线x和所述纵向轴线z，所述板坯水口还包括在所述入口孔(50u)处开口的中心孔(50)，所述中心孔从所述入口孔沿所述纵向轴线z延伸并与一个或多个前部通口(51)相交，所述一个或多个前部通口中的每一个在所述一个或多个吐出孔处开口，其特征在于，在所述板坯水口的沿横向平面P3截取的剖视图中，所述板坯水口的所述外壁由外壁轮廓限定，所述外壁轮廓包括：中心部分(Ax)，其中所述中心部分(Ax)的外壁轮廓相对于中心点c对称，该中心点c为所述纵向轴线z与所述横向平面P3之间的交点，并且所述中心部分的两侧有：第一和第二侧向部分(Ac1，Ac2)，其沿着所述第一横线轴线x分布于所述中心部分(Ax)两侧，并且其中所述外壁仅相对于所述中心点c对称，所述下游部分的所述外壁轮廓内切于具有平行于所述第一横向轴线x的第一边缘和第二边缘以及平行于所述第二横向轴线y的第三边缘和第四边缘的虚拟矩形中，并且其中所述外壁轮廓到所述虚拟矩形的四个角中的对角相对的第一角和第二角的紧密距离dt是所述外壁轮廓到所述虚拟矩形的另外两个对角相对的角的扩张距离df的至少1.5倍短，其中，所述外壁轮廓到角的距离被定义为所述角与所述轮廓的最靠近所述角的点之间的距离，其中所述横向平面P3是垂直于所述纵向轴线z并且与所述一个或多个吐出孔相交的平面，所述横向平面P3到所述下游端的距离L3是最大的。...

【技术特征摘要】
2017.05.15 EP 17171047.81.一种用于铸造由金属制成的板坯的板坯水口(1)，所述板坯水口具有由外壁限定的几何形状，所述外壁从上游端到下游端沿纵向轴线z在水口长度L上延伸，所述外壁包括沿所述纵向轴线z延伸的下游部分，所述下游部分从所述下游端延伸并包括所述下游端，其中，所述板坯水口的所述上游端包括平行于所述纵向轴线z定向的入口孔(50u)，并且其中，所述板坯水口的所述下游部分包括一个或多个吐出孔(51d)，所述下游部分由沿第一横向轴线x测量的宽度限定，所述宽度是所述下游部分的沿第二横向轴线y测量的厚度的至少1.5倍大，其中所述第一横向轴线x垂直于所述纵向轴线z，所述第二横向轴线y同时垂直于所述第一横向轴线x和所述纵向轴线z，所述板坯水口还包括在所述入口孔(50u)处开口的中心孔(50)，所述中心孔从所述入口孔沿所述纵向轴线z延伸并与一个或多个前部通口(51)相交，所述一个或多个前部通口中的每一个在所述一个或多个吐出孔处开口，其特征在于，在所述板坯水口的沿横向平面P3截取的剖视图中，所述板坯水口的所述外壁由外壁轮廓限定，所述外壁轮廓包括：中心部分(Ax)，其中所述中心部分(Ax)的外壁轮廓相对于中心点c对称，该中心点c为所述纵向轴线z与所述横向平面P3之间的交点，并且所述中心部分的两侧有：第一和第二侧向部分(Ac1，Ac2)，其沿着所述第一横线轴线x分布于所述中心部分(Ax)两侧，并且其中所述外壁仅相对于所述中心点c对称，所述下游部分的所述外壁轮廓内切于具有平行于所述第一横向轴线x的第一边缘和第二边缘以及平行于所述第二横向轴线y的第三边缘和第四边缘的虚拟矩形中，并且其中所述外壁轮廓到所述虚拟矩形的四个角中的对角相对的第一角和第二角的紧密距离dt是所述外壁轮廓到所述虚拟矩形的另外两个对角相对的角的扩张距离df的至少1.5倍短，其中，所述外壁轮廓到角的距离被定义为所述角与所述轮廓的最靠近所述角的点之间的距离，其中所述横向平面P3是垂直于所述纵向轴线z并且与所述一个或多个吐出孔相交的平面，所述横向平面P3到所述下游端的距离L3是最大的。2.根据权利要求1所述的板坯水口(1)，其特征在于，所述中心部分(Ax)的所述外壁轮廓同时相对于所述第一横线轴线x和所述第二横线轴线y对称。3.根据权利要求1或2所述的板坯水口(1)，其特征在于，所述下游部分的所述宽度是所述下游部分的所述厚度的至少三倍大。4.根据权利要求1或2所述的板坯水口(1)，其特征在于，所述板坯水口包括在对应的第一和第二吐出孔处开口的第一和第二前部通口(51)。5.根据权利要求4所述的板坯水口(1)，其特征在于，所述第一和第二前部通口通过分隔件(10)彼此分开，所述分隔件在所述中心孔中沿所述纵向轴线z从所述下游端延伸。6.根据权利要求1或2所述的板坯水口，其特征在于，所述紧密距离dt是所述扩张距离df的至少两倍短。7.根据权利要求6所述的板坯水口，其特征在于，所述紧密距离dt是所述扩张距离df的至少三倍短。8.根据权利要求6所述的板坯水口，其特征在于，所述紧密距离dt是所述扩张距离df的不超过十倍短。9.根据权利要求6所述的板坯水口，其特征在于，所述紧密距离dt是所述扩张距离df的不超过八倍短。10.根据权利要求6所述的板坯水口，其特征在于，在所述外壁轮廓与所述虚拟矩形的在对角相对的所述第一角和所述第二角处连接的边缘之间的第一和第二紧密区域At中的每一个的面积分别不超过80％的第一和第二扩张区域Af的面积，所述第一和第二扩张区域Af在所述外壁轮廓与所述虚拟矩形的在所述另外两个对角相对的角处连接的边缘之间。11.根据权利要求10所述的板坯水口，其特征在于，所述第一和第二紧密区域At中的每一个的面积分别不超过67％的所述第一和第二扩张区域Af的面积。12.根据权利要求10所述的板坯水口，其特征在于，所述第一和第二紧密区域At中的每一个的面积分别不超过50％的所述第一和第二扩张区域Af的面积。13.根据权利要求6所述的板坯水口，其特征在于，突出部(5)分布在所述下游部分的所述外壁的第一和第二受阻部分上，所述第一和第二受阻部分对应于在沿所述平面P3的剖面中的所述外壁轮廓的部分，所述外壁轮廓的所述部分在所述虚拟矩形的、包括所述紧密距离dt或紧密区域At的两个对角相对区域中。14.根据权利要求13所述的板坯水口，其特征在于，所述突出部从所述下游部分的所述外壁的表面突出至少3mm，并且所述突出部具有在圆形、椭圆形、直线或曲线、V形、圆弧、多边形中选择的几何形状。15.根据权利要求14所述的板坯水口，其特征在于，所述突出部从所述下游部分的所述外壁的所述表面突出至少4mm。16.根据权利要求14所述的板坯水口，其特征在于，所述突出部从所述下游部分的所述外壁的所述表面突出不超过20mm。17.根据权利要求14所述的板坯水口，其特征在于，所述突出部从所述下游部分的所述外壁的所述表面突出不超过15mm。18.根据权利要求14所述的板坯水口，其特征在于，其中所述突出部为离散的突出部，所述离散的突出部以交错的布置方式分布在所述下游部分的所述外壁的所述第一和第二受阻部分上。19.根据权利要求1或2所述的板坯水口，其特征在于，所述一个或多个前部通口在其在相应的吐出孔处打开时展开。20.根据权利要求4所述的板坯水口，其特征在于，其中在薄板坯水口的沿所述横向平面P3截取的剖视图中，所述第一和第二前部通口由第一和第二前部通口轮廓限定，所述第一和第二前部通口轮廓中的每一个包括远离所述分隔件的侧向部分，所述侧向部分仅相对于所述中心点c对称。21.根据权利要求20所述的板坯水口，其特征在于，所述侧向部分平行于所述外壁轮廓的所述对应的第一和第二侧向部分(Ac1，Ac2)。22.根据权利要求4所述的板坯水口，其特征在于，所述外壁轮廓的所述中心部分(Ax)延伸所述虚拟矩形的所述第一边缘和所述第二边缘的宽度W的至少33％。23.根据权利要求22所述的板坯水口，其特征在于，所述外壁轮廓的所述中心部分(Ax)延伸所述虚拟矩形的所述第一边缘和所述第二边缘的宽度W的至少50％。24.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·理绍，马丁·科锐尔霍夫，
申请(专利权)人：维苏威美国公司，
类型：新型
国别省市：美国,US