用于连续铸造的浸入式水口制造技术

本发明专利技术公开了一种浸入式水口，其具有优化的水口内部形状和分流器形状。在该浸入式水口中，流速和水口内部压力的变化范围在连续铸造中被最小化，以抑制熔融金属形成滞流区，通过使铸模中的熔融金属形成对称流来降低熔融金属表面的高度差，并且稳定熔融金属流，以通过形成均匀厚度的凝固晶胞生产优质铸件。所述浸入式水口包括：入口元件，其由耐火材料制成且具有喇叭形入口；以及其它部分。所述其它部分包括：上部（３１），其从该入口延续，该上部具有长孔形的流道截面，该流道截面整体上具有大的长侧边间距（ｅ）和小的短侧边间距（ｆ）并具有固定的截面积；过渡部（３２），其从该上部（３１）延续，该过渡部具有水口壁和长孔形的流道截面，水口壁的厚度随着该过渡部朝水口的出口向远处延伸而逐渐变薄，该长孔形的流道截面的短侧边间距（ｅ）随着该过渡部朝该水口的出口延伸而逐渐变长，该长孔形的流道截面的长侧边间距（ｆ）随着该过渡部朝水口的出口延伸而逐渐变小，同时该流道截面的面积保持恒定；和下部（３３），其从该过渡部（３２）延续，该下部具有水口壁和多个出口，该水口壁的厚度随着该下部朝该出口延伸而几乎保持不变，所述出口相对于在该下部（３３）的一端部处的分流器（３４）对称，用于将熔融金属引导入铸模。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于连续铸造的浸入式水口，尤其是涉及一种无流速突变地将熔融金属供给至铸模的浸入式水口，以引导从浸入式水口流出的熔融金属均匀分布，确保凝固晶胞的厚度均匀，产生优质铸件。
技术介绍
通常，连续铸造是不断地将熔融金属浇铸入具有敞开底部的铸模中以当熔融金属凝固时不断地拉出铸件，其用于生产具有诸如正方形、长方形、圆形之类的简单截面的长形产品和板材、钢锭以及钢坯。连续铸造通过设有中间包、铸模、二次冷却架(secondary cooling rack)、夹送辊(pinch roller)和切割机的连续铸造机实现。尤其是，该中间包从熔融金属罐接收熔融金属并将其供给至铸模。在此过程中，需控制熔融金属的供给速率、供给至铸模的熔融金属的分布和存储、矿渣及非金属内容物(熔融金属的杂质)的分离。在这种情况下，熔融金属在铸模中的流动对铸件的质量产生巨大影响，同时为防止熔融金属氧化和氮化，熔融金属不能暴露于空气中。通过在中间包的出口处设置水口，并且将水口的一端置于铸模中的熔融金属中，则能够控制熔融金属在铸模中的流动，并且能够防止熔融金属暴露于空气中。即，在熔融金属的铸造中使用的浸入式水口设置在中间包和铸模之间，其能够避免熔融金属氧化和氮化，并且能控制熔融金属在铸模中的流动，从而提高了铸件的质量。尤其是，用于连续铸造厚度在50-80mm范围内的薄板材的浸入式水口具有外径在40-60mm范围内且长度大于1000mm的长轴。用于生产所述薄板材的熔融金属在连续铸造机的铸模中的流型受到下述事宜的影响防止铸造剂夹带，通过稳定熔融金属表面来确保铸件的均匀冷却性能，以及通过铸造剂夹带来防止断裂。因此，为了稳定地进行薄板材的连续铸造，必须确保流型精确，为此已经出现并采用了多种形状的浸入式水口。作为参考，图1示意性地示出了从现有技术的浸入式水口流入铸模中的熔融金属的流型。在铸造薄板材时，通过浸入式水口流入铸模3的熔融金属流S1、S2和S3在分流器2的附近形成下向流。而且，最小截面积和出口流速随着分流器2的形状而变化，因此流入铸模3中的熔融金属流也随之改变。即，出口的最小截面积改变在浸入式水口的出口处的出口流速，并且分流器2处的熔融金属流随出口流速的变化而变化。通常，通过浸入式水口1流入铸模3中的熔融金属流S1、S2和S3具有如图1所示的流径。当进入铸模的金属流S1受到从出口的中部流出的熔融金属流S2阻挡时，沿浸入式水口1的内壁流出的熔融金属流S1形成反向流，从而金属流S1碰撞铸模3的壁，并由此上升。反向流的流速改变了熔融金属表面S0的高度，导致铸模3的表面S0不稳定。熔融金属的不稳定，特别是熔融金属表面S0的不稳定致使铸模3内部横向传热不均匀，从而难以形成凝固晶胞。在金属流S1、S2和S3中，通过出口中部的熔融金属流S2的流速最快，并且碰撞铸模3的内壁形成下向流。熔融金属流S2影响沿浸入式水口1的内壁流出的熔融金属流S1，使金属流S1形成如上所述的反向流。虽然沿分流器2的斜面的熔融金属流S3形成下向流，但是当熔融金属流S3与从出口中部流出的熔融金属流S2相遇时，熔融金属流S3形成上向流，并且在下部形成滞流区，以反转流向。这种上向流影响铸模3中的凝固层的形成。下面将参考附图描述现有技术的浸入式水口。图2A-图3示出了日本特开专利No.2000-233262(以下称为“现有技术1”)所披露的浸入式水口。如图所示，现有技术1中的浸入式水口的本体10具有圆筒形上部21；朝出口26和27扩展的初级过渡部22；以及与初级过渡部22具有相同直径的主过渡部24；其中初级过渡部22的一端具有0-60°的角a，斜面具有30-80°的角b，并且T/t在75-200％的范围内。由于现有技术1的浸入式水口的分流器25具有平坦的上表面61，所以沿浸入式水口本体10的内壁流动的熔融金属流碰撞分流器25的上表面61并向外喷射。因为熔融金属在流出的过程中流速和压力发生巨大变化，致使从浸入式水口进入到铸模中的熔融金属流不对称，所以导致金属流在铸模中的流动不均匀。而且，即使分流器25的斜面具有30-80°的角b，外圆周62处的熔融金属的流速的快速增加造成分流器25磨损，改变了分流器25的倾斜角，从而导致铸模中熔融金属的流型随着铸造时间周期的增加而改变。与此同时，在T/t低于100％的情况下，由于熔融金属在铸模的壁上的碰撞点“F”的位置更接近表面S0，因此沿水口的内壁流出的、形成反向流的熔融金属流S1的流速增加，同时金属流S1的面积增加，从而导致表面的高度差大于10mm，这就使得难以进行连续铸造。图4A和图4B示出了PCT/CA95/00228中的浸入式水口(以下称为“现有技术2”)。如图所示，现有技术2中的浸入式水口的构造也类似地具有本体10，其具有圆筒形上部21；初级过渡部22，其流道具有朝出口26和27不断增大的短侧边间距、和朝出口26和27不断减小的长侧边间距；和主过渡部24，其长侧边间距与该初级过渡部22的一端相同；其中前/后壁22a和22b的总会聚角“c”为2.0-8.9°，优选为5.3°；侧壁22c和22d的总发散角“d”为6-16.6°，优选为10.4°；偏转部，即出口26和27的角度为10-80°，优选为30°。然而，如果侧壁的总发散角“d”超过5°，则即使流道截面积变化率很小，浸入式水口的横向上的中心处流速51a与内壁处流速52a也存在差异，由此导致现有技术2的浸入式水口产生不均匀流的问题。而且，由于中心处流速比内壁处流速高的水口使熔融金属流集中在分流器25上，形成双卷(double roll)流型，使图1中的碰撞点“F”接近表面S0，形成反向流S1，并且反向流S1的面积越大，表面S0的高度差的变化就越大，从而难以稳定地进行连续铸造。因此，现有技术的浸入式水口由于从入口到出口的截面积变化大，故水口中熔融金属的流速和压力的变化巨大，这样导致当熔融金属穿过高压屏障时水口中压力快速变化。这样产生的压力变化形成压力波，该压力波被输送到水口的上部和下部。尤其是，即使输送到上部的压力波在水口的入口处削弱，但是由于输送到下部的压力波产生脉动，致使流速和流出率不均匀，因此难以使铸模中熔融金属的表面S0保持不变。而且，还由流速差产生了不均匀流。因此，熔融金属的凝固局部推迟，从而形成厚度比其它部分薄的凝固晶胞，这样就在板材表面中产生了拉应力和纵向裂缝。结果，需要提供一种能够通过防止浸入式水口中流速和压力的快速变化来解决上述问题的浸入式水口。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种浸入式水口，其具有优化的水口内部形状和分流器形状。在该浸入式水口中，流速和水口内部压力的变化范围在连续铸造中被最小化，以抑制熔融金属形成滞流区；通过使铸模中的熔融金属形成对称流来降低熔融金属表面的高度差，并且稳定熔融金属流，以通过形成均匀厚度的凝固晶胞生产优质铸件。本专利技术的目的可以通过提供一种用于连续铸造的浸入式水口来实现。该浸入式水口包括入口元件，其由耐火材料制成且具有喇叭形入口；以及其它部分。所述其它部分包括上部，其从该入口延续，该上部具有长孔形的流道截面，该流道截面整体上具有大的长侧边间距和小的短侧边间距并具有固定的截面积；过渡部，其从该上部延续，该过渡部具有水口壁和长孔形的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续铸造的浸入式水口，其包括：入口元件，其由耐火材料制成且具有喇叭形入口；以及其它部分，所述其它部分包括：上部，其从该入口延续，该上部具有长孔形的流道截面，该流道截面整体上具有大的长侧边间距和小的短侧边间距并 具有固定的截面积；过渡部，其从该上部延续，该过渡部具有：水口壁，其厚度随着该过渡部朝该水口的出口向远处延伸而逐渐变薄；以及长孔形的流道截面，其短侧边间距随着该过渡部朝该水口的出口向远处延伸而逐渐增加，其长侧边间距随着该过渡部朝该水口 的出口向远处延伸而逐渐变小，同时该流道截面的面积保持恒定；和下部，其从该过渡部延续，该下部具有：水口壁，其厚度随着该下部朝该出口延伸而几乎保持不变；短侧边间距，其以比与该过渡部中的短侧边间距的增加缓和的方式增加；以及多个出口，所述出 口相对于位于该下部的端部的分流器对称，用于将熔融金属流引导入铸模；其中，随着该下部朝该出口向远处延伸，该下部的流道截面的面积在相对于参考面积的５％的范围内逐渐增加直至该分流器的起始端，并且该流道截面的面积直到该出口的终端才恢复为与该参考面积相等，其中所述参考面积为流道在该上部的该入口一端的起始位置处的流道截面的面积。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2003-8-27 10-2003-0059504;KR 2004-8-25 10-2004-1.一种用于连续铸造的浸入式水口，其包括入口元件，其由耐火材料制成且具有喇叭形入口；以及其它部分，所述其它部分包括上部，其从该入口延续，该上部具有长孔形的流道截面，该流道截面整体上具有大的长侧边间距和小的短侧边间距并具有固定的截面积；过渡部，其从该上部延续，该过渡部具有水口壁，其厚度随着该过渡部朝该水口的出口向远处延伸而逐渐变薄；以及长孔形的流道截面，其短侧边间距随着该过渡部朝该水口的出口向远处延伸而逐渐增加，其长侧边间距随着该过渡部朝该水口的出口向远处延伸而逐渐变小，同时该流道截面的面积保持恒定；和下部，其从该过渡部延续，该下部具有水口壁，其厚度随着该下部朝该出口延伸而几乎保持不变；短侧边间距，其以比与该过渡部中的短侧边间距的增加缓和的方式增加；以及多个出口，所述出口相对于位于该下部的端部的分流器对称，用于将熔融金属流引导入铸模；其中，随着该下部朝该出口向远处延伸，该下部的流道截面的面积在相对于参考面积的5％的范围内逐渐增加直至该分流器的起始端，并且该流道截面的面积直到该出口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：申允澈，梁岐德，
申请(专利权)人：朝鲜耐火株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]