專利名稱：：薄板坯浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及薄板坯連鑄
技術(shù)領(lǐng)域：
，提供了一種可以優(yōu)化薄板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場，確保鋼液液面穩(wěn)定，同時改善水口周圍溫度場的薄板坯浸入式水口，從而達(dá)到提高鑄坯質(zhì)量的效果。
背景技術(shù)：
：目前，薄板坯連鑄是國外二十年前開發(fā)出來的近終形連鑄連軋工藝，上世紀(jì)九十年代引入我國，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了十余臺。由于該連鑄機(jī)生產(chǎn)的鑄坯具有厚度薄的特點，而且澆注時間長，普通浸入式水口根本不能滿足生產(chǎn)的需要。許多人已經(jīng)就薄板坯浸入式水口的設(shè)計提出了不同的方案。公開號為CN1075968C的中國專利將流入結(jié)晶器的鋼液分成了四個流股，在一定程度上改善了結(jié)晶器的流場。專利號為00920040677.2的中國專利在公開號為CN1075968C的中國專利基礎(chǔ)上通過增加導(dǎo)流板，將鋼流數(shù)目增加改善流場，該設(shè)計已在國內(nèi)數(shù)家鋼廠得到推廣，客戶反映較好。但以上兩種水口都還存在一定的缺陷。那就是通過鋼液的回流使熱鋼液回到結(jié)晶器的上部，由于回流長度有限，造成水口附近的鋼液溫度明顯偏低，所以長時間低拉速澆鋼時，有時會出現(xiàn)結(jié)冷鋼搭橋現(xiàn)象，一旦再次提高拉速，水口有可能被拉斷，從而引起生產(chǎn)事故。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述缺陷，提供一種可以將鋼流直接分布到鋼液表面的薄板坯浸入式水口，同時通過調(diào)整各個分流孔的大小和形狀，改善結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的薄板坯浸入式水口，其鋼液流動通道上不設(shè)導(dǎo)流板，水口出鋼分流孔至少分為五個，通過分流孔開口方向及角度來控制鋼液導(dǎo)流?！N薄板坯浸入式水口，包括沿水口上部入口向下延伸的兩個水口大面、兩個水口大面之間構(gòu)成的水口下部內(nèi)腔以及由水口大面和水口下部內(nèi)腔構(gòu)成的水口下部，所述水口下部設(shè)有至少五個與水口下部內(nèi)腔連通的分流孔，分流孔分布在水口的窄面上，水口大面上不出現(xiàn)任何形式的分流孔，水口的其余部分為封閉狀態(tài)。所述分流孔沿水口的中心線對稱分布，水口下部底端設(shè)有第一分流孔，水口下部兩側(cè)上部設(shè)有一對開口向上的第四分流孔和第五分流孔，水口下部兩側(cè)下部設(shè)有一對開口向下第二分流孔和第三分流孔。所述分流孔的形狀為矩形、圓柱形、圓臺形或由圓形與矩形組合而成的多曲率半徑的形狀。所述第一分流孔的中心線的方向垂直向下，第一分流孔開口左右兩側(cè)與水口中心線方向的夾角a相等，靠水口大面的兩側(cè)面與水口中心線相平行或帶有向內(nèi)夾角。3所述第一分流孔內(nèi)側(cè)出口截面積為dl化l，外側(cè)出口截面積為DWCl，位于水口下部內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的5-15X，外側(cè)出口截面積DWCl大于或等于內(nèi)側(cè)出口截面積dl*cl。所述第二分流孔和第三分流孔的中心線與垂直方向的夾角均為夾角P，夾角13在0°到90°之間，第二分流孔和第三分流孔距離水口底邊的距離h2為20毫米至150毫米之間；第二分流孔和第三分流孔靠近水口大面的兩側(cè)面與水口大面平行或帶有向內(nèi)的夾角，第二分流孔和第三分流孔另外兩側(cè)面與其中心線的夾角為Pl和132，Pl與P2可以相等，也可以不相等。所述第二分流孔或第三分流孔位于水口下部內(nèi)腔內(nèi)側(cè)出口截面積為d2化2，外側(cè)出口截面積為D2W2，第二分流孔和第三分流孔位于水口下部內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的55-85%。所述第四分流孔和第五分流孔的中心線與垂直方向的夾角均為夾角Y，夾角Y在0°到90°之間，第四分流孔和第五分流孔距離水口底邊的距離h3為40毫米至200毫米之間；第四分流孔和第五分流孔靠近水口大面的兩側(cè)面與水口大面平行或帶有向內(nèi)的夾角，第四分流孔和第五分流孔另外兩側(cè)面與其中心線的夾角為Yl和Y2，Yl和Y2可以相等，也可以不相等。所述第四分流孔和第五分流孔位于水口下部內(nèi)腔內(nèi)側(cè)出口截面積為d3化3，外側(cè)出口截面積為D3W3，第四分流孔和第五分流孔位于水口下部內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的10-30%。所述水口下部內(nèi)腔沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形、菱形、多半徑圓弧形、多線段組成的幾何圖形或上述形狀的組合，該圖形沿水口的中心線幾何對稱；所述水口下部外型沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形、菱形、多半徑圓弧形、多線段組成的幾何圖形或上述形狀的組合，該圖形沿水口的中心線幾何對稱。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所使用的設(shè)計原理為耗散理論，通過控制分流孔內(nèi)側(cè)表面積的大小以及增加水口底部面積來實現(xiàn)。以往設(shè)計的薄板坯浸入式水口，鋼流到達(dá)水口底部的時候，鋼流幾乎沒有在水口內(nèi)部停留而直接通過分流孔進(jìn)入結(jié)晶器。而本發(fā)明的薄板坯浸入式水口，部分鋼流到達(dá)水口底部的時候，與封閉的水口底壁發(fā)生碰撞，消耗一部分動能，然后通過分流孔進(jìn)入結(jié)晶器。同時，分流孔呈發(fā)散狀，鋼流通過分流孔的時候，截面積有所增加，速度將有所減小，從而達(dá)到減輕對結(jié)晶器兩側(cè)凝固坯殼沖擊的目的。其中兩個分流孔方向向上，直接到達(dá)結(jié)晶器鋼液的表面，對水口周圍補充一部分熱鋼液，從而達(dá)到消除水口周圍溫度底、結(jié)冷鋼的現(xiàn)象。圖l是本發(fā)明的實施例圖2是本發(fā)明的實施例圖3是本發(fā)明的實施例圖4是本發(fā)明的實施例圖5是本發(fā)明的實施例一的剖視示意圖。一的第一分流孔沿出口方向投影示意圖。一的第五分流孔沿出口方向投影示意圖。一的第三分流孔沿出口方向投影示意圖。二的剖視示意圖。4圖6是本發(fā)明的實施例二的第一分流孔沿出口方向投影示意圖。圖7是本發(fā)明的實施例二的第五分流孔沿出口方向投影示意圖。圖8是本發(fā)明的實施例二的第三分流孔沿出口方向投影示意圖。圖9是國內(nèi)某鋼廠已使用的薄板坯浸入式水口實際測量的結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面溫度分布示意圖。圖IO是使用本發(fā)明的實施例一的薄板坯浸入式水口，實際測量的結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面溫度分布示意圖。圖中1為水口大面、2為水口上部入口、3為水口下部內(nèi)腔、4為水口下部、5為第一分流孔、6為第二分流孔、7為第三分流孔、8為第四分流孔、9為第五分流孔、10為水口底邊。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述—種薄板坯浸入式水口，包括沿水口上部入口2向下延伸的兩個水口大面1、兩個水口大面l之間構(gòu)成的水口下部內(nèi)腔3以及由水口大面l和水口下部內(nèi)腔3構(gòu)成的水口下部4，水口下部4設(shè)有至少五個與水口下部內(nèi)腔3連通的分流孔，分流孔分布在水口的窄面上，水口大面1上不出現(xiàn)任何形式的分流孔，水口的其余部分為封閉狀態(tài)。分流孔沿水口的中心線對稱分布，水口下部4底端設(shè)有第一分流孔5，水口下部4兩側(cè)上部設(shè)有一對開口向上的第四分流孔8和第五分流孔9，水口下部4兩側(cè)下部設(shè)有一對開口向下第二分流孔6和第三分流孔7。分流孔的形狀為矩形、圓柱形、圓臺形或由圓形與矩形組合而成的多曲率半徑的形狀。第一分流孔5的中心線的方向垂直向下，第一分流孔5開口左右兩側(cè)與水口中心線方向的夾角a相等，靠水口大面1的兩側(cè)面與水口中心線相平行或帶有向內(nèi)夾角。第一分流孔5內(nèi)側(cè)出口截面積為dl化l，外側(cè)出口截面積為DWCl，位于水口下部內(nèi)腔3的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的5-15X，外側(cè)出口截面積DWCl大于或等于內(nèi)側(cè)出口截面積dl化l。第二分流孔6和第三分流孔7的中心線與垂直方向的夾角均為夾角13，夾角13在0°到90°之間，第二分流孔6和第三分流孔7距離水口底邊10的距離h2為20毫米至150毫米之間；第二分流孔6和第三分流孔7靠近水口大面1的兩側(cè)面與水口大面l平行或帶有向內(nèi)的夾角，第二分流孔6和第三分流孔7另外兩側(cè)面與其中心線的夾角為Pl和132，131與P2可以相等，也可以不相等。第二分流孔6或第三分流孔7位于水口下部內(nèi)腔3內(nèi)側(cè)出口截面積為d2*c2，外側(cè)出口截面積為D2W2，第二分流孔6和第三分流孔7位于水口下部內(nèi)腔3的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的55-85%。第四分流孔8和第五分流孔9的中心線與垂直方向的夾角均為夾角Y，夾角Y在0°到90°之間，第四分流孔8和第五分流孔9距離水口底邊10的距離h3為40毫米至200毫米之間；第四分流孔8和第五分流孔9靠近水口大面1的兩側(cè)面與水口大面l平行或帶有向內(nèi)的夾角，第四分流孔8和第五分流孔9另外兩側(cè)面與其中心線的夾角為Yl和Y2，Yl和Y2可以相等，也可以不相等。第四分流孔8和第五分流孔9位于水口下部內(nèi)腔3內(nèi)側(cè)出口截面積為d3化3，外側(cè)出口截面積為D3W3，第四分流孔8和第五分流孔9位于水口下部內(nèi)腔3的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的10-30%。水口下部內(nèi)腔3沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形、菱形、多半徑圓弧形、多線段組成的幾何圖形或上述形狀的組合，該圖形沿水口的中心線幾何對稱；所述水口下部4外型沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形、菱形、多半徑圓弧形、多線段組成的幾何圖形或上述形狀的組合，該圖形沿水口的中心線幾何對稱。第一分流孔5、第二分流孔6、第三分流孔7、第四分流孔8和第五分流孔9的內(nèi)側(cè)截面積的總和大于或等于與水口上部入口2截面積。分流孔內(nèi)側(cè)寬度cl、c2、c3與分流孔外側(cè)寬度Cl、C2、C3可以相等也可以不相等。分流孔內(nèi)側(cè)長度dl、d2、d3與分流孔外側(cè)長度D1、D2、D3可以相等也可以不相等，通常要求分流孔外側(cè)長度Dl大于分流孔內(nèi)側(cè)長度dl;分流孔外側(cè)長度D2大于分流孔內(nèi)側(cè)長度d2;分流孔外側(cè)長度D3大于分流孔內(nèi)側(cè)長度d3。水口內(nèi)腔中不含有任何的導(dǎo)流槽或?qū)Я靼?，鋼液流動通道上不設(shè)導(dǎo)流板，鋼液導(dǎo)流通過分流孔開口方向及角度來控制。實施例一。如圖1、圖2、圖3和圖4，一種薄板坯浸入式水口，水口下部內(nèi)腔3沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形，該圖形沿水口的中心線幾何對稱；所述水口下部4外型沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形，該圖形沿水口的中心線幾何對稱。實施例二。如圖5、圖6、圖7和圖8，一種薄板坯浸入式水口，水口下部內(nèi)腔3沿水口寬面方向的投影形狀為五條線段組成的幾何圖形，該圖形沿水口的中心線幾何對稱；所述水口下部4外型沿水口寬面方向的投影形狀為五條線段組成的幾何圖形，該圖形沿水口的中心線幾何對稱。如圖1、圖2、圖3和圖4，cl=24.5mm;c2=28.2mm;c3=33.8mm;C1=22.7mm;C2=27.3mm;C3=33.8mm;dl=10.0mm;D1=62.0mm;d2=80.0mm;D2=104.5mm;d3=30.0mm;D3=65.5mm;a=45°;0=60°;01=30°;P2=20°;Y=70°;yl=45°;y2=20°;hl=26mm;h2=78.6mm;h3=170.0mm;R=5.0mm。本發(fā)明的試驗條件如下試驗鋼種為Q235-B;中間包鋼液平均溫度為1545°C;結(jié)晶器斷面為70*1500;拉速為3.8m/min。我們把結(jié)晶器表面分成對稱的兩部分，每部分劃分為A、B、C、D、E五個區(qū)域，同時對每個區(qū)域的溫度進(jìn)行測量，結(jié)果如下表表1.結(jié)晶器表面溫度分布表。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從測量的數(shù)據(jù)來看，從A區(qū)到B區(qū)溫度逐漸升高，然后在C區(qū)有所回調(diào)，在D區(qū)出現(xiàn)最高值。將其溫度數(shù)據(jù)的平均值繪成圖，如圖io所示。另夕卜，對目前使用時的結(jié)晶器內(nèi)鋼液溫度也進(jìn)行了測量，結(jié)果如下表表2.結(jié)晶器內(nèi)鋼液溫度分布表。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從測量的數(shù)據(jù)來看，從A區(qū)到D區(qū)溫度逐漸升高，到D的位置達(dá)到峰值，然后有所下降。由于所測量的中間包的平均溫度相對較高，將其折算為1545t:繪制成圖，如圖9所示。比較以上兩組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，有向上分流孔的薄板坯浸入式水口有利于改善水口周圍的流場，水口周圍的溫度相對較高，可以防止水口周圍的冷鋼搭橋，完全可以杜絕水口因拉速變化而出現(xiàn)澆注中斷的現(xiàn)象。權(quán)利要求一種薄板坯浸入式水口，包括沿水口上部入口(2)向下延伸的兩個水口大面(1)、兩個水口大面(1)之間構(gòu)成的水口下部內(nèi)腔(3)以及由水口大面(1)和水口下部內(nèi)腔(3)構(gòu)成的水口下部(4)，其特征是所述水口下部(4)設(shè)有至少五個與水口下部內(nèi)腔(3)連通的分流孔，分流孔分布在水口的窄面上，水口的其余部分為封閉狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述分流孔沿水口的中心線對稱分布，水口下部(4)底端設(shè)有第一分流孔(5)，水口下部(4)兩側(cè)上部設(shè)有一對開口向上的第四分流孔(8)和第五分流孔(9)，水口下部(4)兩側(cè)下部設(shè)有一對開口向下第二分流孔(6)和第三分流孔(7)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述分流孔的形狀為矩形、圓柱形、圓臺形或由圓形與矩形組合而成的多曲率半徑的形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述第一分流孔(5)的中心線的方向垂直向下，第一分流孔(5)開口左右兩側(cè)與水口中心線方向的夾角a相等，靠水口大面(1)的兩側(cè)面與水口中心線相平行或帶有向內(nèi)夾角。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述第一分流孔(5)位于水口下部內(nèi)腔(3)的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的5-15%。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述第二分流孔(6)和第三分流孔(7)的中心線與垂直方向的夾角均為夾角P，夾角13在0°到90°之間，第二分流孔(6)和第三分流孔(7)距離水口底邊(10)的距離h2為20毫米至150毫米之間；第二分流孔(6)和第三分流孔(7)靠近水口大面(1)的兩側(cè)面與水口大面(1)平行或帶有向內(nèi)的夾角。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述第二分流孔(6)和第三分流孔(7)位于水口下部內(nèi)腔(3)的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的55-85%。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述第四分流孔(8)和第五分流孔(9)的中心線與垂直方向的夾角均為夾角Y，夾角Y在0°到90°之間，第四分流孔(8)和第五分流孔(9)距離水口底邊(10)的距離h3為40毫米至200毫米之間；第四分流孔(8)和第五分流孔(9)靠近水口大面(1)的兩側(cè)面與水口大面(1)平行或帶有向內(nèi)的夾角。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述第四分流孔(8)和第五分流孔(9)位于水口下部內(nèi)腔(3)的內(nèi)側(cè)出口截面積占內(nèi)側(cè)出口總截面積的10-30%。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄板坯浸入式水口，其特征是所述水口下部內(nèi)腔(3)沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形、菱形、多半徑圓弧形、多線段組成的幾何圖形或上述形狀的組合，該圖形沿水口的中心線幾何對稱；所述水口下部(4)外型沿水口寬面方向的投影形狀為半圓形、菱形、多半徑圓弧形、多線段組成的幾何圖形或上述形狀的組合，該圖形沿水口的中心線幾何對稱。全文摘要一種薄板坯浸入式水口，包括沿水口上部入口(2)向下延伸的兩個水口大面(1)、兩個水口大面(1)之間構(gòu)成的水口下部內(nèi)腔(3)以及由水口大面(1)和水口下部內(nèi)腔(3)構(gòu)成的水口下部(4)，其特征是所述水口下部(4)設(shè)有至少五個與水口下部內(nèi)腔(3)連通的分流孔，分流孔分布在水口的窄面上，水口的其余部分為封閉狀態(tài)。本發(fā)明有一對向上分流孔，其鋼流可以使水口周圍的溫度場得到改善。本發(fā)明的分流孔呈發(fā)散狀，鋼流通過分流孔的時候，截面積有所增加，速度將有所減小，從而達(dá)到減輕對結(jié)晶器兩側(cè)凝固坯殼沖擊的目的。文檔編號B22D11/10GK101733375SQ20091026456公開日2010年6月16日申請日期2009年12月28日優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日發(fā)明者唐繼山,張?zhí)m銀,徐葉君申請人:華耐國際(宜興)高級陶瓷有限公司