薄板坯连铸用浸入式水口制造技术

本实用新型专利技术提供一种适于高拉速（４～８ｍ／ｍｉｎ）薄板坯连铸用水口。本水口根据耗散理论进行设计，它的外形、主通道及出口形状都为扁椭圆形。出口位于水口两侧，至少有两对（四个）。通过将钢流分散为上倾流股和下倾流股，减弱流股动能及冲击力，并使其在结晶器内碰撞以相互耗散掉动量，从而在减少结晶器液面紊流的同时，降低了钢流对凝固坯壳的冲击，有利于稳定、高效地生产优质薄板坯。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本装置属于冶金连铸设备。在高拉速条件下，适用于薄板坯连铸结晶器的浸入式水口。浸入式水口的功能除了具有引导和保护钢流外，更主要的是控制和改善钢流在结晶器内的流动状态，降低钢流对已凝固坯壳的冲击，分散注流带入的热流，促使在结晶器内形成的坯壳均匀生长并促进夹杂物在结晶器内上浮。薄板坯连铸由于铸坯厚度薄，拉速远远高于常规铸机，对水口的结构、形状提出了一些新的要求，即要能使结晶器得到足够的钢水注入量，又要使结晶器内的钢水分布合理，不引起激烈的波动和冲击，避免影响保护渣熔化及初生坯壳的均匀形成。目前，薄板坯连铸技术在全世界范围内得到了突飞猛进的发展，我国也将在近期内建成三条薄板坯连铸连轧生产线。现有技术中，针对薄板坯结晶器而设计的浸入式水口，主要为薄壁式双侧孔水口，即钢流出口孔只有两个，位于水口侧边。如CONROLL工艺使用的水口、ISP工艺使用的水口、CSP工艺使用的水口、冶金部钢铁研究总院开发的薄板坯连铸浸入式水口(中国专利CN87104752A、CN91227348.8、CN92223447.7)等。这些水口由于钢流出口孔只有一对，钢液流出孔后，直接冲击钢液和凝固坯壳，影响铸坯质量。所以若减小钢流对已凝固坯壳的冲击，则液面波动将趋于剧烈；若控制液面波动平稳，则对已凝固坯壳冲击将增强。另外，现有技术的薄板坯连铸用浸入式水口，由于钢流比较集中，所以动能较大，对液面(已凝固坯壳)的冲击力也较大，不利于安全、稳定、优质地生产薄板坯，更不适应薄板坯连铸进一步提高拉速的需要。本技术的目的在于提供一种薄板坯连铸结晶器用浸入式水口，通过在水口同侧面开设两个(或两个以上)的出口孔，分散钢流以减弱其冲击力；同时，对应的上侧孔倾角向下，下侧孔倾角略向上，以克服浇注的钢液直接冲击结晶器液面和已凝固坯壳的缺点，从而实现安全、稳定、高拉坯速度的连铸工艺需求，达到优质、高效生产薄板坯。本技术技术方案见附图1。所述的浸入式水口，通过连接件与滑动水口连接后，便可插入薄板坯连铸结晶器内进行浇铸。本技术(附图1)结构包括水口注流进口(1)；水口壁(2)；主通道(3)；注流出口的上侧孔(4)；注流出口的下侧孔(5)；底部整体导流板(6)；上侧孔倾角β(0°～45°)，高度l1；下侧孔倾角α(-15°～45°)，高度l2；上下侧孔间距H。本技术所述的浸入式水口，沿中心线左右对称，前后对称；由于薄板坯连铸铸坯薄(一般50～70mm)，结晶器开口度小，为便于插入结晶器，本技术所述的浸入式水口外形、主通道(附图2)、出口形状(附图3)都为椭圆孔型；为分散流股及使流股所具有的动能耗散掉，本技术浸入式水口出口孔位于水口的两侧，出口孔包括上侧孔(4)和下侧孔(5)，至少有两对(四个)；为方便地控制钢流的倾角，更好地实现流股能量耗散，在椭圆通道的底部为整体延伸导流板(6)。本技术设计原则为耗散理论，通过控制上倾流股与下倾流股在流场内碰撞，使流股的冲击能量向各方向耗散掉，改变了以往流股直接对液面或已凝固坯壳的冲击。同时，通过分散流股，增大流股的比表面积，增大流股与周围钢液的能量交换，减少了流股的动量，使流股对液面(已凝固坯壳)的冲击力减小。所以，水口出口孔数至少为两对(四孔)，并且出口孔倾角分别为向上和向下。出口孔上倾角α的范围控制在-15°-45°，出口孔下倾角β的范围控制在0°-45°，这样即可控制流股的碰撞点位于结晶器流场内。本技术出口面积与主通道面积比值k控制在0.8～1.2之间，并且随拉速的增加而增加。这是因为拉速越大，主通道和出口孔的钢流通量都增大，为相应降低钢流出口速度，必须相应增大出口孔面积。另外，上侧孔(4)面积和下侧孔(5)面积比值s控制在0.8～1.2之间，并且随浸入深度的增加而增加。这是因为随浸入深度的增加，钢流对已凝固坯壳的冲击深度相对增大，为相应减少冲击力，必须使上部钢流相应增多，即相应增大上侧孔(附图中2)面积。本技术的外形、主通道、出口孔形状都为由两个半圆和一个矩形构成的扁椭圆形。主通道的厚度(半圆直径)D由所浇铸的铸坯厚度决定，在平行板结晶器内，D值范围为15mm～25mm；在漏斗型结晶器内，D值范围为25mm～40mm。主通道宽度(矩形的长)B由结晶器的宽度决定，B值范围为150mm～250mm。出口孔的宽度(半圆直径)d与主通道的D值相同。本技术上侧孔高度l1和下侧孔高度l2＝20～80mm，同侧的出口间距H≥20mm，同时H＜(浸入深度-l1-l2)。l1与l2的计算公式如下l1=ksBD+πD2/42(1+s)-πD24D]]>l2=kBD+πD2/42(1+s)-πD24D]]>本技术的底部采用导流装置(附图中4)，其结构为由底部中心到出口处，作为一个整体平滑的按出口上倾角α角过渡，其底部为以主通道厚度D为直径的半圆凹槽。采用这种整体延伸导流板结构的目的是减少钢流在水口内的紊流，同时也有利于控制钢流的倾角，更好地实现流股能量耗散。由于水口浸入在结晶器中，受钢水冲刷浸蚀，极易损坏，故采用熔融石英或铝碳质材料制成。与现有技术相比，本技术具有如下优点1)由于钢液由水口内流出后，不在直接对流场进行冲击，而是在一设定点交汇、碰撞，由于一部分流股向上倾，另一部分流股下倾，在交汇点其能量相互耗散掉，使钢流对结晶器液面(已凝固坯壳)的冲击明显减弱，流场液面趋于平静，冲击深度减小。2)由于改变了以往双侧孔水口中每侧只有一个开孔的结构，使结晶器内高温区上移，即提供了足够的热量熔化保护渣，又有利于结晶器下部钢液的均匀凝固。3)由于钢液出口孔数增多，相应的流股数增多，流股与结晶器内钢液之间的比接触面积增大，同时每股钢流的动能相应减少，这样相应增大了出口钢流与结晶器内钢液的动能交换，分散了钢液流股的动能，使结晶器壁受到的冲击力减弱，结晶器寿命得以增强。4)适应性强，可以适应不同形状的结晶器(如漏斗型结晶器、平行板结晶器等)；适用的产品规格(如铸坯厚度、铸坯宽度等)广；工艺参数(如浸入深度、拉速等)适用范围也很广。5)主通道、出口孔均采用扁椭圆型，避免了由于水口形状带来的紊流。6)制造简单，且便于包装、运输。以上优点可以通过以下对比得以证明。通过使用本技术(主通道B＝190mm，D＝32mm；出口孔d＝32mm，l1＝l2＝29mm，α＝25，β＝15，浸入深度280mm，拉速6.0m/min)，与同参数的常用双侧孔水口相对比，结果如下表1.两种水口液面对比 图1.两种水口时均液面图由以上结果可以看出，耗散型水口液面波动减小，冲击深度减小，另外时均液面也是平滑的由峰值降低，避免了导致卷渣的驻波形成。试验结果表明本技术减小了钢液注流对于结晶器内液面和已凝固坯壳的冲击，有利于铸坯均匀凝固，保证凝壳的强度和质量；有利于保证提供足够的热量熔化保护渣，形成良好的保护渣面，防止二次氧化，减少钢中气体和夹杂物，从而提高铸坯质量；由于本技术减小了注流冲击，因此有利于提高拉坯速度(4.0m/min～8.0m/min)。这些优势，都是现有的浸入式水口所达不到的技术特点。本技术即可保证高生产率，又可以保证铸坯质量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于薄板坯连铸结晶器内的浸入式水口，包括进口主通道壁，底部导流板，水口侧出孔，其特征在于：Ａ、水口壁（２）和主通道（３）的形状为椭圆形，底部为整体延伸导流板（６），注流进口（１）和出口（４）、（５）的形状为椭圆形。主通道厚度Ｄ为１５ ～４０ｍｍ，主通道宽度Ｂ为１５０～２５０ｍｍ。Ｂ、水口的出口孔位于水口的两侧，每侧设置两个或两个以上出口孔，分为下侧孔α角（５）和上侧孔β角（４），β角为０°～４５°，α角为－１５°～４５°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田乃媛，包燕平，朱建强，徐保美，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]