浇铸水口制造技术

一种用于浇铸熔融金属的浇铸水口产生在水平面上具有细长截面的稳定的流型。孔截面面积从入口到出口包含至少两个明显的截面面积减小部以减少湍流，使流线重新排列，并且影响该水口的内部的流动分布。孔截面在位于入口区段与扩张区段之间的收缩区段中具有局部最小值。孔截面面积从该扩张区段到该水口的下端减小。这两个明显的截面面积减小部与该孔内的其他结构配合以使流动稳定。他结构配合以使流动稳定。他结构配合以使流动稳定。

【技术实现步骤摘要】
浇铸水口


[0001]本技术总体上涉及一种耐火制品，更具体地说，涉及一种用于在连铸操作中传送熔融金属的耐火浇注管。

技术介绍

[0002]在金属(特别是钢)的连续浇铸中，熔融金属流通常经由耐火浇注管而从第一冶金容器传送到第二冶金容器或模具中。这样的管通常被称为水口或长水口(shroud)，并且具有适配成传送熔融金属的孔。浇注管包括浸入式水口(SEN)或浸入式长水口 (SES)，其将熔融金属排放到接收容器或模具的液面下方。
[0003]液态金属通过一个或多个出口从孔的下游端排放。浇注管的一项重要功能是以平滑且稳定而没有中断或打断的方式排放熔融金属。平滑稳定的排放便于加工，并且可以提高最终产品的质量。对排放进行控制可能需要减少湍流，稳定出口射流，并且实现独立流的所需排放角度。浇注管的第二个重要功能是在接收容器或模具中的液态金属内建立适当的动态条件，以便于进一步加工。产生适当的动态条件可能需要浇注管具有多个排出口，所述排出口被布置为使熔融金属流一经从管中排出就在一个或多个方向上转向，或在将所述流引入其中的熔融金属中引起所需的流型。
[0004]薄板坯连铸是将钢直接浇铸成通常厚度为从30mm至60mm并且宽度为从800 mm至1600mm的板坯的过程。在板坯连铸过程中，将钢水从钢包浇注到在板坯连铸机顶部的中间包中。钢水以受控的速度进入连铸机中，在该连铸机中，钢水的外表面在水冷模具中凝固。由于连铸机的几何形状，并且考虑到紧密间隙，耐火浇注管被构造成下部的几何形状是其中一个水平尺寸明显大于另一个。有利的是以一股或多股流的形式将液态金属输送到模具中，该一股或多股流的整体细长截面的取向与模具的构造相符。
[0005]在本领域中已知的是使用浇铸水口，所述浇铸水口具有主过渡部，该主过渡部从包含轴向对称流的圆形截面过渡到细长截面，厚度小于圆形截面的直径，并且宽度大于圆形截面的直径，包含平面对称流，在整个过渡部中速度分布总体上均匀，从而忽略壁摩擦。还已知的是在浇铸水口内使用挡板以使该流成比例地分成外部流和中央流。
[0006]参考文献D1(CN 2770832 Y，洛阳耐火材料研究院[CN])涉及一种用于板材坯料连铸的沉入式水口。该水口包括具有中心轴线的细长孔，该细长孔从孔的顶部以下降次序包括入口区段、收缩区段、扩张区段以及调节区段。披露了将分流器设置在水口下端处的孔内的示例。没有披露将一对挡板中的每个挡板都定位在分流器与相应的侧壁之间的示例。
[0007]参考文献D2(Heaslip等人的US 2001/038045)涉及一种使液态金属流过浇铸水口的方法和设备。该水口包括细长孔。披露的示例是，其中分流器设置在水口下端处的孔内，并且其中一对挡板中的每个挡板都定位在分流器与相应的侧壁之间。没有给出示例，其中一对挡板中的每个挡板都定位在分流器与相应的侧壁之间，并且其中这些挡板从出口端口向上延伸到调节区段的顶部。
[0008]参考文献D3(McIntosh等人的US 2006/243760)涉及一种用于将薄板坯连铸机中
的钢水从中间包传送至模具的水口，该水口在从入口直径过渡到水口的矩形浸没部分所需的主截面变化以下提供了至少两个流压缩区域。水口包括具有中心轴线的细长孔，该细长孔从孔的顶部以下降次序包括入口区段、收缩区段、扩张区段以及调节区段。披露了将分流器设置在水口下端处的孔内的示例。没有给出示例，在该示例中一对挡板中的每个挡板都定位在分流器与相应的侧壁之间，并且其中挡板从出口端口向上延伸到调节区段的顶部。没有给出其中挡板比分流器向上延伸更多的示例。
[0009]与用于浇铸操作的耐火浇注管相关的问题包括存在湍流以及相关的炉渣夹带和炉渣掺入金属熔体中。遇到的另一个问题是沿耐火浇注管的出口的较长尺寸的流型不均匀。遇到的又一个问题是从耐火浇注管中产生长排放射流；这些排放射流可能会变得不稳定，并可能会漂游。通常，在宽水口中，流量分布不是最佳的，并且液体在水口内波动。这样将会导致严重的偏流，其中通过一个出口端口的液体输出将会比通过另一个出口端口的液体输出更多。在高浇铸速度下，这种流动不对称性可能导致在水口周围沿弯月面涡流，并且还导致沿模具的一侧进行热传递。因此，需要提供一种改善流动稳定性并且改善流动分布的耐火浇注管。

技术实现思路

[0010]本技术涉及用于浇铸熔融金属的浇铸水口。浇注管包含至少四个出口端口，并且相对于现有技术提供了在水平面上具有细长截面的稳定的流型。
[0011]该技术方案通过水口的孔或浇铸通道的截面面积的特定构造来实现。孔截面面积从入口到出口包含至少两个明显的截面面积减小部以减少湍流，使流线重新排列，并且影响水口内部的流动分布。从上端到下端，该孔包含入口区段、收缩区段、扩张区段以及调节区段。孔截面在位于入口区段与扩张区段之间的收缩区段中具有局部最小值。孔截面面积从扩张区段/调节区段边界到水口的下端减小。两个明显的截面面积减小部可以与其他结构配合以实现技术方案。一种配合结构是将分流器(沿孔的中心竖直轴线位于耐火浇注管的底部)与位于分流器与相应侧壁之间的挡板组合，以在孔的中心竖直轴线的各侧形成一对出口端口。在这种结构的某些构造中，每个出口端口的所有壁都延伸到浇铸水口的底表面。另一配合结构是出口端口的构造，其在孔的中心竖直轴线的各侧以相同的角度引导流动远离中心竖直轴线。另一配合结构是挡板和分流器的布置，以使得浇铸水口内的流动被引导远离孔的中心竖直轴线并导向浇铸水口的侧面。另一配合结构是挡板的上端与水口的扩张区段和调节区段的相交处的重合位置。另一配合结构是一对挡板中的每个挡板的上端之间的距离与在每个相应挡板和相应侧壁之间的最小距离之间的数学关系。另一配合结构是水口的下端的斜切，以使得从水口的扩张区段和调节区段的相交处(用于与侧壁的内部连通的出口端口)到其下端的水口外部的距离短于从水口的扩张区段和调节区段的相交处(用于与分流器的侧壁连通的出口端口)到其下端的水口外部的距离。
[0012]该浇铸水口具有下端、外表面、以及具有中心竖直轴线的浇铸水口孔，该浇铸水口孔具有上端和下端，该浇铸水口孔具有设置在该上端处的至少一个入口端口以及设置在该下端处的至少一个出口端口。
[0013]该浇铸水口孔包含设置在浇铸水口孔的上端处的入口区段，该入口区段具有上端、下端、长度、以及均匀的截面面积。该浇铸水口孔包含收缩区段，该收缩区段设置在该入
口区段的下方并与该入口区段直接连通；该收缩区段具有上端、下端、长度、与该入口区段的截面面积相等的位于该收缩区段上端处的截面面积(即该收缩区段上端处的截面面积与该入口区段的截面面积相等)、以及从该收缩区段的上端到下端减小的截面面积(即该收缩区段的截面面积从上端到下端是减小的)。该浇铸水口孔包括扩张区段，该扩张区段设置在该收缩区段下方并与该收缩区段直接连通；该扩张区段具有上端、下端、长度、与该收缩区段的下端处的截面面积相等且小于该入口区段的截面面积的该扩张区段上端处的截面面积(即该扩张区段的上端处的截面面积与该收缩区段的下端处的截面面积相等，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于使液体流过的浇铸水口(10)，包括：
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下端(23)；
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外表面(11)；
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浇铸水口孔，所述浇铸水口孔具有中心竖直轴线(14)、上端(20)和下端(22)、设置在所述上端(20)处的至少一个入口端口(24)、以及设置在所述下端(23)处的至少一个出口端口(26)；其中，所述浇铸水口孔包括：a)设置在所述浇铸水口孔的所述上端处的入口区段(30)，所述入口区段(30)具有上端(32)、下端(34)、长度、以及均匀的截面面积；b)收缩区段(40)，所述收缩区段(40)设置在所述入口区段(30)的下方并与所述入口区段直接连通；所述收缩区段(40)具有上端(42)、下端(44)、长度、与所述入口区段(30)的截面面积相等的所述上端(42)处的截面面积、以及从所述收缩区段(40)的所述上端(42)到所述下端(44)减小的截面面积；c)扩张区段(50)，所述扩张区段(50)设置在所述收缩区段(40)的下方并与所述收缩区段直接连通；所述扩张区段(50)具有上端(52)、下端(54)、长度、与所述收缩区段(40)的所述下端(44)的截面面积相等且小于所述入口区段(30)的所述截面面积的所述上端(52)处的截面面积、从所述上端(52)到所述下端(54)增加的截面面积、以及大于所述入口区段(30)的所述截面面积的所述下端(54)处的截面面积；d)调节区段(60)，所述调节区段(60)设置在所述扩张区段(50)的下方并与所述扩张区段直接连通；所述调节区段(60)具有上端(62)、下端(64)、长度、与所述扩张区段(50)的所述下端(54)处的所述截面面积相等且大于所述入口区段(30)的所述截面面积的所述上端(62)处的截面面积、从所述上端(62)到所述下端(64)减小的截面面积、以及在从所述入口区段(30)的所述截面面积的80％且包含80％至120％且包含120％的范围内的所述下端(64)处的截面面积，特征在于所述浇铸水口孔的在所述浇铸水口(10)的所述下端(23)处的所述截面面积为以下项之和：(a)每个出口端口(26)的在与所述中心竖直轴线(14)正交且包含所述浇铸水口(10)的所述下端(23)的平面上的截面面积、以及(b)每个出口端口(26)的在与所述中心竖直轴线(14)正交的平面上的没有延伸到与所述中心竖直轴线(14)正交且包含所述浇铸水口(10)的所述下端(23)的平面的投影截面面积；其中，所述浇铸水口孔的所述扩张区段(50)和所述调节区段(60)包括具有内表面和外表面的一对相对的面壁(92)、以及具有内表面和外表面的一对相对的侧壁(76)；并且其中，所述浇铸水口还包括：
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分流器(70)，所述分流器设置在所述浇铸水口孔内、位于所述浇铸水口(10)的所述下端(23)处、在所述浇铸水口孔的所述中心竖直轴线(14)上、在所述一对相对的面壁(92)之间；以及
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一对挡板(80)，所述一对挡板位于所述浇铸水口孔内，每个挡板(80)定位在所述分流器(70)与相应的侧壁(76)之间，每个挡板(80)的下端形成所述浇铸水口(10)的所述外表面(11)的部分，每个挡板(80)从至少一个面壁(92)向内延伸，所述一对挡板(80)相对于所述浇铸水口孔的所述中心竖直轴线(14)对称地定位；其中所述分流器(70)包括一对侧壁(82)，每个侧壁(82)面对相应的调节区段(60)侧
壁，所述一对侧壁相对于所述浇铸水口孔的所述中心竖直轴线(14)对称地定位；其中每个挡板(80)包括面向外的纵向壁以及面向内的纵向壁；其中每个挡板(80)的所述面向外的纵向壁与相应的浇铸水口侧壁内表面(78)和相对的水口面壁(92)的内表面相结合地限定了侧部出口端口(26)；其中每个挡板(80)的所述面向内的纵向壁与所述分流器(70)的相应侧壁和相对的水口面壁(92)的内表面相结合地限定了中心出口端口(26)；其中分流器...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：维苏威集团有限公司，
类型：新型
国别省市：