一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口制造技术

一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；包括插入板坯连铸结晶器内的两个浸入式水口，在每个水口两侧分别开孔，形成内、外侧孔；同一水口的内、外侧孔上下错位分布；两个水口的内侧孔在同一高度，外侧孔在同一高度，外侧孔比内侧孔高。所述的水口内侧孔倾角向下，外侧孔倾角向上。本实用新型专利技术在保证通钢量的基础上，结晶器液面波动平稳；减少水口外侧孔钢液流股对初始凝固坯壳的冲击；降低钢液在结晶器内部的紊流流动，稳定钢液流动形态；钢液在结晶器内分配均匀，降低浇注宽板时中心与边部钢液的温差；对更换塞棒具有较大的灵活性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种连铸设备，具体是一种用于采用双水口浇铸宽板 坯的浸入式水口。
技术介绍
钢液从中间包通过浸入式水口进入到结晶器，经过冷却形成一定厚度 的坯壳，然后在二冷区逐步冷却和完全凝固。在此过程中，浸入式水口起 到一个导流和保护钢液的作用。为了能够在结晶器内形成稳定的初始凝固 坯壳，以及避免巻渣，冶金工作者设计了各种不同形状的浸入式水口，以 得到良好的钢液流动形态和铸坯质量。在传统的浸入式水口使用中，钢液从水口侧孔出来后一面直线运动， 一面扩张流向结晶器的窄面，其对初始坯壳形成很强的冲击。流股到达结 晶器窄面时分为向上和向下两个流股。向上的流股在液面附近形成一个漩 涡回流区，这个回流对夹杂物的巻入以及结晶器液面的波动起着至关重要 的影响，同时这个回流的表面速度对保护渣的熔化也起着重要的作用。而 结晶器下部形成与上部循环方向相反、范围较大的回流区，其强度随着向 下距离的延伸而减弱，对坯壳的形成也有着重要的影响。在采用单水口浇 注宽板坯时，结晶器内边部钢水与中心钢水的温差加大，导致边部质量问 题的增加，也增大了粘结漏钢的几率。而且采用单水口浇注，操作灵活性 差，更换塞棒时需停止浇注。从浸入式水口角度考虑，为了生产高质量的铸坯以及保证浇注的稳 定，就要做到如下几点降低结晶器液面的波动，减少保护渣的巻入，避 免形成钢液对凝固坯壳的冲击，同时还要保证足够的通钢量。中国专利CN91227348.8采用双孔单水口浇注，钢液流出后直接冲击 坯壳，影响铸坯质量。中国专利CN99204644.0和CN200520046135.8采用单水口四孔浇注，在水口侧面将钢液分为上倾流股和下倾流股，利用两个 流股的对冲，减少流股的动能以及冲击力，从而减少结晶器液面的波动，降低钢液对坯壳的冲击。但利用该水口浇注宽板坯时，由于钢液动能的减 少，边部与中心温度的差别会更加明显。中国专利CN200520012263.0设计了 一种用于薄板坯高流通量的四孔 异型浸入式水口，下端两个水口向下，流股向窄边扩展，利用多出孔分流 来达到稳定流场和结晶器液面的目的，但也不是十分适合浇注宽板坯。中国专利CN02111188.X利用双水口进行宽板和薄板坯的浇注，每个 水口在同一水平高度设有扩流嘴，如此改善钢液在结晶器内的流场均匀 性，使钢液在每个局部具有流动性，降低边部钢液与中心钢液的温差，但 该方法还是形成了侧面钢液流股对凝固坯壳冲击，对结晶器液面的波动也 有影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于双水口浇注宽板坯的浸入式水口，解决单水口浇注宽板坯时中心钢液温度与边部钢液温差；克服现有双水口浇注中结晶器液面波动以及钢液对初始凝固坯壳的冲击；同时，增加板坯浇注操作的灵活性。为达到上述目的，本技术的技术方案是，本技术利用双水口进行宽板浇注，每个水口开两个侧孔，两个侧 孔错位分布在水口两侧，处于不同的高度，且倾角方向相反。在内侧两个 出孔的高度相同，外侧两个出孔的高度相同。通过减小外侧孔出口钢液静压力来减小对结晶器液面的波动；同时在内侧出口，钢液动能的相互消耗 减少了对结晶器钢液搅动，利用两个水口来均匀在宽面方向上钢液的分 布，以达到边部钢液和中心钢液的温度均匀。具体地，本技术的一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水 口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；包括插入板坯连铸结晶 器内的两个浸入式水口，在每个水口两侧分别开孔，形成内、外侧孔；同 一水口的内、外侧孔上下错位分布；两个水口的内侧孔在同一高度，外侧 孔在同一高度，外侧孔比内侧孔高。进一歩，所述的水口内侧孔倾角向下，外侧孔倾角向上。 所述的水口外侧孔向上倾10° 35° ;内侧孔向下倾IO。 35° 。又，本技术所述的水口本体上端断面为圆形入口，水口本体下端 断面为扁状，中间为圆柱体。另外，本技术所述的水口本体包括上体、中体、下体，所述的水 口外侧孔位于下体的上端；所述的水口内侧孔位于下体的下端。本技术的原理是从物理上讲，从小孔流出液体的动能是它从液面下降(H-h)高度重力势 能的减少来补偿的，艮P:式中w-痕体质量 g-重力加速度 ZZ-液面高度 / -小孔高度 v-液体流出速度 从上式可得出出口处流体的初速度(2)由此可以得出液体压力由深度决定，液体越深，压力就越大，流体 的速度则越大，动能也越大；液体越浅，压力就越小，流体速度越小，动能也越小。如图4所示， 一个圆柱体容器，在容器上沿着高度不同位置分别开三 个孔。将容器盛满水，然后水将从三个小孔喷出。会发现从底部喷出的水 喷射的最远，其次是中部的水，喷的最近的是从顶部喷出的水。也就是最 上端孔出来的水动能较最下端孔出来的水动能要小的多，流量也小的多。 本技术将此原理应用到浸入式水口开发中，将水口两个侧孔错位分 布，处于不同的高度。在钢液通过两个水口进入结晶器内后，由于钢液静压力的差别，内侧 孔处钢液所受静压力较大，钢液流出速度较大，则动能较大。两个水口的 内侧孔高度相同，且呈对称分布，所以钢液流出形态相同，在结晶器中心 相遇。如此，从两个内侧孔出来的钢液相互撞击，相互抵消了动能，避免 了由于压力过大而产生大的紊流。而且因为内侧孔处压力大，从内侧孔流 出的钢液量也较大，保证了通钢量。而外侧孔由于钢液静压力较小，钢液 流动速度较小，则动能较小。于是外侧孔钢液对结晶器液面的搅动较小，钢液液面波动小。如此，不仅降低了钢液对保护渣的巻入，而且因为有一 定的流动，使得保护渣得到足够的热量进行溶化。同时从外侧孔出来的钢 液沿着倾角向上流出，且其动能较小，钢液流量也较小，因此对初始坯壳 的冲击也较小，有利于凝固坯壳的形成。从上面的分析可以看出，在保证 通钢量的基础上，不仅减少了结晶器液面的波动，而且降低了钢液流股对 铸坯窄面初始凝固坯壳的冲击，对铸坯的质量有很大的提高。此外，两个水口分别与中间包连接，在中间包分别采用两个塞棒对钢 流量进行控制，以此来实现结晶器液位的控制，在浇注过程中可在线进行 塞棒的更换。在更换过程中，首先停止要更换塞棒的工作，另一只塞棒继 续工作保证结晶器液位的控制，然后拆卸掉塞棒，安装新的塞棒。本技术的有益效果1. 在保证通钢量的基础上，结晶器液面波动平稳；2. 减少水口外侧孔钢液流股对初始凝固坯壳的冲击；3. 降低钢液在结晶器内部的紊流流动，稳定钢液流动形态；4. 钢液在结晶器内分配均匀，降低浇注宽板时中心与边部钢液的温差；5. 对更换塞棒具有较大的灵活性。附图说明图1为本技术双浸入式水口一实施例的结构示意图;图2为图1的侧视图3为图2的A-A截面图4为液体静压力示意图。具体实施方式参见图1~图3，本技术的一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入 式水口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；包括插入板坯连铸 结晶器内的两个浸入式水口 1、 2，在每个水口 1、 2两侧分别开孔，形成 内侧孔11、 21、外侧孔12、 22;同一水口的内、外侧孔上下错位分布； 两个水口 1、 2的内侧孔11、 21在同一高度，外侧孔12、 22在同一高度， 外侧孔ll、 21比内侧孔12、 22高；所述的水口内侧孔ll、 21倾角向下，外侧孔12、 22倾角向上。本技术所述的水口本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；其特征是，包括插入板坯连铸结晶器内的两个浸入式水口，在每个水口两侧分别开孔，形成内、外侧孔；同一水口的内、外侧孔上下错位分布；两个水口的内侧孔在同一高度，外侧孔在同一高度，外侧孔比内侧孔高。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎春，张立，徐荣军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]