浸没式浇入水口及其应用制造技术

引导金属熔液从一个容器流入一个结晶器的水口，所述水口包括一个沿一轴线延伸的导管，所述轴线在使用期间内基本上垂直定向，该水口有至少一个上入口、至少两个相对轴线倾斜的下出口和至少一个大致沿轴向位于倾斜出口之间的下出口，倾斜出口的最小的横截面面积之和至少是一个或多个大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和的两倍。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及引导金属熔液如钢水的水口。确切地说，本专利技术涉及钢材连铸法所用的所谓的浸没式浇入水口，有时也被称作浇口(管)。本专利技术也涉及用水口引导金属熔液的方法。理想的浸没式浇入水口的主要功能如下。首先，水口用来防止钢水在从中间包流入结晶器时接触到空气，因为空气会引起不理想的钢氧化。其次，人们非常希望水口能够尽可能顺畅无紊流地把钢水注入结晶器中，因为在结晶器中的紊流会使结晶器中钢水表面的熔剂被向下带入钢中(被称作夹带)，从而在铸钢中产生夹杂。结晶器中的紊流也破坏了结晶器侧壁的润滑状况。结晶器熔剂(除防止钢水面接触空气以外)的功能之一是，润滑结晶器侧壁以防止钢附着凝固到结晶器表面上。熔剂也有助于防止随之而来的在铸钢中形成表面缺陷。因此，对此目的很重要的是，借助浸没式浇入水口来尽可能减小紊流。另外，紊流可以在结晶器本身上产生应力，这带来损坏结晶器的危险。另外，结晶器中的紊流也可能在结晶器中引起不均匀的热分布，由此引起钢水不均匀凝固并也引起正在铸造的钢的质量和成分的变化。后者也涉及到浸没式浇入水口的第三个主要功能，即均匀地把钢水引入结晶器中以便形成均匀凝固的坯壳(最靠近结晶器壁区域的钢水凝固得最快)以及获得均匀的铸钢质量和成分。理想的浸没式浇入水口的第四个功能是减少或消除在结晶器中钢水的弯液面上出现的驻波振荡。钢水引入结晶器通常在钢水表面产生驻波，而在进入结晶器的钢流中的任何紊乱或振荡都可能引起驻波振荡。这种振荡可能具有与结晶器内紊流相似的作用，即结晶器熔剂被夹带到正浇注的钢水中并且破坏了由结晶器熔剂产生的结晶器侧壁的有效润滑状况并对结晶器中的热分布产生不利的影响。人们将认识到，设计和制造尽可能出色地实现上述功能的浸没式浇入水口是一项非常富有挑战性的任务。水口不仅要被设计和制造成经得住与快速流动的钢水有关的压力和温度，而且在结晶器中均匀分布钢水的需要和同时抑制紊流的需要产生了非常复杂的流体动力学问题。美国专利US5785880公开了一种其中下出口被分流器分成两个口的水口。水口的这种设计据称能够分散并减速钢水流并且也能沿出口长度和宽度提供大致均匀的流速分布。这种水口设计据称具有减小在结晶器钢水弯月面中的驻波振荡规模的效果。是美国专利US5785880的延续部分的美国专利US5944261公开了一种浸没式浇入水口，其中两个出口本身都被一个挡板一分为二，即最大部分的钢水流通过两个中心口流出水口。据称，所述挡板的特殊形状和定位能够分散中心流并造成中心流在流出水口时与其各自的外流股重新汇合。据称，这样做的结果就是减小流出水口的钢水速度的降低以及在结晶器中产生的紊流的减少。是美国专利US5944261的延续部分的美国专利US6027051公开了一种基于美国专利US5944261所述设计的变型方案，据称，钢水外流股的有效排流角度随流量而变。据称，这样做具有在整个流量范围内提供顺畅平静的弯液面的效果。从对以上专利的考虑中最容易得到的结论之一就是，表面上次要的或甚至表面上无关紧要的浸没式浇入水口设计的变化都可能对流过并流出水口的钢水的流动方式产生显著影响。这是流体动力不规则性的结果，其中对传输流体的导管的微小设计变化都可能对流体的流动方式产生深远的影响，甚至可能完全改变流体流的性质。根据第一方面，本专利技术提供引导金属熔液从一个容器流入一个结晶器的水口，该水口包括一个沿一轴线延伸的导管，该轴线在使用期间内基本上垂直定向，该水口有至少一个上入口、至少两个相对轴倾斜的下出口和至少一个沿轴向大致位于倾斜出口之间的下出口，倾斜出口的最小的横截面面积之和至少是一个或多个大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和的两倍。本专利技术第一方面具有这样的优势，即因为倾斜出口的最小的横截面面积之和至少是一个或多个大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和的两倍，所以流经水口的所有金属熔液中的流出倾斜出口的金属液部分通常明显多于流出大致轴向定位的出口的熔液的部分。最好，金属熔液总量中的至少55％流出倾斜出口，而不超过45％的金属液流出大致轴向定位的出口；更好的是，金属熔液总量的至少60％流出倾斜出口，而不超过40％的金属液流出大致轴向定位的出口。因为倾斜出口相对垂直线倾斜，所以流出这样的出口的金属熔液的速度的向下垂直分量小于垂直定向出口的流速。这具有减小进入结晶器的大量金属液的速度并因而减少在结晶器中产生的紊流的效果。这与美国专利US5944261和US6027051完全不同，这两篇文献的教导是，整个金属液流中的大部分应流过下(中心)出口，而小部分应流过上(外)出口，尤其是，55％-85％的金属液流要流出中心口，而15％-45％的金属液流要流出外出口。例如，相对水口轴线倾斜的出口(即“外”出口或“侧”出口)可以基本上与水口轴线垂直，或者它们可以相对水口轴线向上倾斜(水口象在使用期间内那样定向口)。但是，倾斜出口最好相对水口轴线向下倾斜(水口象在使用期间内那样定向)。倾斜出口更好地是相对水口轴线向下倾斜40°-60°，最佳的是倾斜45°-55°，如倾斜约50°。大致沿轴向位于倾斜出口之间的每个出口向着出口流出侧方向加宽。这具有减慢金属液流出出口速度并由此减小在结晶器中的金属熔液撞击并使结晶器中产生的紊流最小的优点。在本专利技术的某些实施例中，设有至少两个(最好只有两个)大致沿轴向位于倾斜出口之间的出口并且它们最好都向着其流出方向加宽。对于其中设有两个这种出口的实施例来说，这些出口最好对称地位于水口轴线的相反侧上。每个大致轴向定位的出口的轴线可以基本上与水口轴线同轴或与之平行。但是，对于其中设有多个大致轴向定位的出口的实施例来说，每个这样的出口的轴线最好相对水口轴线倾斜。这些出口可以有利地相对水口轴线向下倾斜0°-30°角，最好是5°-25°并最佳是10°-20°角，如约15°角。最好这样确定倾斜出口以及大致轴向定位的出口的定向和间距，即流出大致轴向定位的出口的金属液流在使用期间内不与流出倾斜出口的金属液流汇合(除了在结晶器内的所有金属熔液的总混合)。每个出口的最小横截面面积是各自出口轴线垂直测量的面积，并且倾斜出口的最小的横截面面积之和与大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和就是这样的测量值之和。如上所述，倾斜出口的最小的横截面面积之和至少是一个或多个大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和的两倍。倾斜出口的最小的横截面面积之和最好是至少为一个或多个大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和的三倍，最佳地是四倍。在本专利技术的第一方面的优选实施例中，至少水口的倾斜出口沿其至少部分长度具有基本不变的横截面面积(与它们各自的轴线垂直)。在特别优选的实施例中，倾斜出口基本上在其最内端上有一个极限点，超出该极限点(在朝向其最外端的方向上)，每个倾斜出口的孔较宽。超过该极限点(所在处)，每个倾斜出口的孔的横截面面积最好基本上不变。本专利技术的第二方面提供一个引导金属熔液从一个容器流入一结晶器中的水口，该水口包括一个沿一轴线延伸的导管，所述轴线在使用期间内基本上垂直定向，该水口有至少一个上入口、至少两个相对轴线倾斜的下出口，所述水口还包括一个大致沿轴向位于倾斜出口之间的容器，该容器有一个上开口并且通过基本上平行的和/或向着水口下末端收缩的侧壁限定出边界，该容器用于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
引导金属熔液从一个容器流入一个结晶器的水口，所述水口包括一个沿一轴线延伸的导管，所述轴线在使用期间内基本上垂直定向，所述水口有至少一个上入口、至少两个相对轴线倾斜的下出口和至少一个大致沿轴向位于倾斜出口之间的下出口，该倾斜出口的最小的横截面面积之和至少是一个或多个大致轴向定位的出口的最小的横截面面积之和的两倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y萨海，SP库拉纳，
申请(专利权)人：福塞科国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]