專利名稱：圓桶形連鑄中間包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及連鑄中間包設(shè)備，特別涉及一種圓桶形連鑄中間包。
背景技術(shù)：
鋼的連續(xù)澆鑄生產(chǎn)過程作為聯(lián)結(jié)澆鑄鋼包與連鑄結(jié)晶器的重要冶金容器——中 間包的形狀可謂千姿百態(tài)，有矩形、三角形、V形、T形、H形等，主要是根據(jù)連鑄機與車間的 具體情況而設(shè)計的。小方坯連鑄機中間包為適應(yīng)多流澆注的需要，一般沿矩形中間包的長 度方向布置多個出鋼口 (水口 )，有4個、6個甚至8個。這樣各出鋼口離注入中間包鋼液 流的水平距離不同，從而造成離注流近的出鋼口鋼液(內(nèi)側(cè))與遠離的出鋼口鋼液(外側(cè)) 溫度相差較大，內(nèi)、外側(cè)注流鋼液溫度有明顯的差別，影響了鑄機正常順利的操作；由于內(nèi) 外側(cè)鋼流的水平距離差別導(dǎo)致鋼液在中間包內(nèi)的停留時間嚴重的不均衡，以至于每個出鋼 口的鋼液夾雜物含量和成分都有很大的不同，這樣澆鑄出的鑄坯質(zhì)量也相差較大。 對于以上存在的問題，許多研究者都進行了大量研究，《鋼鐵研究學報》雜志2006 年1月(第18巻第1期第11-15頁，六流方坯中間包流場的物理模擬和冶金效果，齊新霞 等)報道了通過在中間包內(nèi)砌筑墻和壩，改變中間包內(nèi)鋼水的流動狀態(tài)，對安陽鋼鐵集團 有限責任公司六流方坯中間包內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，建立良好的中間包流場和溫度場， 解決了該廠連鑄生產(chǎn)過程中的漏鋼、套眼等問題，為降低鋼水過熱度、提高鋼水可澆性、促 進夾雜物上浮及開發(fā)新產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。同時，該雜志2008年11月(第20巻第11期第 10-14頁，六流方坯中間包結(jié)構(gòu)優(yōu)化水模實驗，鄭淑國等)報道了 通過六流方坯連鑄中間 包水模實驗，研究了不同控流裝置對其流動特性的影響。結(jié)果表明，帶橫墻和不帶橫墻的 "V"型擋墻均能明顯改善各流流動特性的一致性，與不帶橫墻的"V"型擋墻組合擋壩的數(shù) 量、高度均對流動特性有影響，在較優(yōu)的"V"型擋墻與擋壩組合控流裝置基礎(chǔ)上加入抑湍器 后控流效果更佳。《鋼鐵》雜志1998年5月(第33巻第5期第24-28頁，六流T形連鑄中間 包內(nèi)控流裝置優(yōu)化的水模型研究，樊俊飛等)報道了通過水力學模擬六流連鑄中間包后發(fā) 現(xiàn)，原設(shè)計的中間包在夾雜物的上浮及溫度的均勻性方面還存在不足，不能很好地滿足生 產(chǎn)工藝要求，通過優(yōu)化設(shè)計，提出了促進夾雜物上浮和均勻中間包內(nèi)鋼水溫度的設(shè)計方案。 在上述研究中，研究思路均是通過設(shè)置中間包內(nèi)部不同控流裝置組合來達到改變 中間包內(nèi)流場，進而縮小每個出鋼口鋼液的溫差和停留時間的差另U。但是，對于多流中間包 來說，不論采取什么樣的控流結(jié)構(gòu)仍未根本上解決各個出鋼口鋼液溫差大，停留時間差別 大的問題；而且由于設(shè)置了較多較復(fù)雜的擋墻擋壩等內(nèi)部控流結(jié)構(gòu)，增加了成本，同時也增 加了耐火材料侵蝕，鋼液二次污染的可能性也隨之增大。 綜上所述，從已發(fā)表的文獻、專利與公開資料來看，尚未有從根本上解決多流方坯 連鑄中間包內(nèi)外側(cè)鋼液溫差較大，鋼水成分及夾雜物含量分布嚴重不均的問題。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有的多流連鑄中間包存在的內(nèi)外側(cè)鋼液溫差較大，鋼水成分及夾雜物含量分布嚴重不均的問題，本實用新型提供一種圓桶形連鑄中間包。 本實用新型的圓桶形連鑄中間包由一個圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中
部設(shè)有一個筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4 12個出鋼口 ，各出鋼
口的中心位于圓形底面上的同一個圓周上。筒形擋壩底端連接圓形底面。 上述的各出鋼口的直徑相等，各出鋼口的中心所在的圓周的軸線與筒形擋壩的軸
線為同一直線。出鋼口的直徑根據(jù)實際需要設(shè)置。 上述的筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一直線。 上述的圓桶形連鑄中間包的容積根據(jù)需要設(shè)置，其筒形側(cè)壁的高度與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑的比例為l : 1.8 2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1 : 1.5 2，筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為l : 3.2 3.8，各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100 1/130。 為減少中間包表面的熱量損失，可以在上述的圓桶形連鑄中間包設(shè)置包蓋，包蓋直徑大于筒形側(cè)壁內(nèi)徑。 采用本實用新型的圓桶形連鑄中間包進行連續(xù)澆鑄時，由于連鑄中間包是中心對稱結(jié)構(gòu)，各出鋼口中心分布在同一個圓周上，所以由擋壩內(nèi)流到每個出鋼口的鋼水流過的距離相等，能夠保證每個出鋼口的鋼水溫度、夾雜物含量以及鋼水停留時間相同，能夠解決矩形中間包無法解決的問題，有利于連鑄機正常順利操作及提高鑄坯質(zhì)量；在圓形底面內(nèi)設(shè)置圓形擋壩，能夠防止鋼水進入中間包后直接流向出鋼口 ；在圓桶形連鑄中間包上設(shè)置包蓋，能夠減少鋼水表面的熱量損失。本實用新型的裝置能夠通過設(shè)置簡單的擋壩，達到鋼水均勻分布的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，節(jié)約了裝置的成本，減少了耐火材料的腐蝕，從而較少了鋼液在中間包內(nèi)二次污染的可能性，有利于高品質(zhì)鋼材的生產(chǎn)，從根本上解決了矩形或T形連鑄中間包無論采用何種控流結(jié)構(gòu)都無法解決的冶金問題，具有廣泛的發(fā)展前景和巨大的社會經(jīng)濟效益。

圖1為本實用新型的圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)示意圖；[0014] 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為本實用新型的圓桶形連鑄中間包與連鑄機連接時的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中
1、圓形底面，2、筒形側(cè)壁，3、擋壩，4、出鋼口，5、連鑄機，6、鑄坯存放區(qū)。 圖4為矩形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時間-濃度曲線圖； 圖5為本實用新型的圓桶形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時
間-濃度曲線圖；圖中zonel為1#出鋼口， zone2為2#出鋼口， zone3為3#出鋼口。
具體實施方式本實用新型實施例中采用的圓桶形連鑄中間包的內(nèi)徑(筒形側(cè)壁的內(nèi)徑)根據(jù)相鄰出鋼口之間的數(shù)目設(shè)置，保證相鄰出鋼口之間距離滿足相鄰連鑄機輥道所需距離。[0019] 本實用新型實施例中的擋壩為采用連鑄中間包常規(guī)使用的擋壩，采用常規(guī)方式砌筑在中間包的圓形底面上。[0020] 實施例1[0021] 圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括圓形底面和筒形側(cè)壁，圓形底面的中部設(shè)有筒形擋壩，筒形擋壩底端與圓形底面連接，筒形擋壩外圍的圓形底面上設(shè)有6個出鋼口，各出鋼口在圓形底面上均勻分布且直徑相等，各出鋼口的中心位于一個與圓形擋壩同軸的圓上；筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一軸線。 筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1. 635m，筒形側(cè)壁的高度為0. 85m，高度與內(nèi)徑的比例為1 : 1.92，筒形擋壩的內(nèi)徑為0.9m，與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1 : 1.82;筒形擋壩的高度為0.25m，與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.4;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為0. 135m，該水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/121。 進行連鑄生產(chǎn)時，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機連接，連鑄機分為
左右兩組，每組由三個連鑄機組成，如圖3所示，該設(shè)置方法能夠解決圓形連鑄中間包在廠
房中的布置問題。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為1、2、3、4或6個，其中打開出鋼口的
數(shù)目為2、3或4個時，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。 采用上述裝置進行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長水口進入連鑄中間包的擋壩
內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口，通過塞棒
調(diào)節(jié)出鋼口內(nèi)鋼液的流量，鋼液經(jīng)出鋼口進入連鑄機結(jié)晶器。由于圓桶形連鑄中間包為中
心對稱結(jié)構(gòu)，每個出鋼口內(nèi)鋼液的流場、溫度、成分、停留時間和夾雜物含量均一致。并且圓
桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液的活塞區(qū)體積分數(shù)
提高7%，鋼液的死區(qū)體積分數(shù)降低5%。 選擇連鑄中間包的三個出鋼口 ，采用剌激響應(yīng)法分析圓桶形連鑄中間包各出鋼口的平均停留時間和平均響應(yīng)時間，獲得的無因次時間-濃度曲線圖(停留時間分布曲線圖)分別如圖4和圖5所示，其中圖4為矩形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時間-濃度曲線圖；圖5為圓桶形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時間_濃度曲線圖。根據(jù)無因次時間-濃度曲線圖分別測得各出鋼口的平均停留時間和平均響應(yīng)時間，以及活塞區(qū)平均體積分數(shù)和死區(qū)平均體積分數(shù)，并采用矩形連鑄中間包進行對比實驗，結(jié)果如表l所示。[0026] 表1[0027]
Tmir^Tmin2Tmin3Ta2Ta3vPvdvP/vd
圓形中間包1011011015835835830.17260. 20130. 857
矩形中間包206017146164910080. 1020. 2510. 427 其中Tmin「lft出鋼口的響應(yīng)時間，Tmin2_2#出鋼口的響應(yīng)時間，Tmin3_3#出鋼口的響應(yīng)時間，所述的響應(yīng)時間為示蹤劑隨鋼液從進入中間包到出鋼口所用的時間；Ta「l#出鋼口的實際停留時間，Ta2_2#出鋼口的實際停留時間，Ta3_3#出鋼口的實際停留時間，所述的實際停留時間為示蹤劑隨鋼液進入中間包到全部離開出鋼口的平均時間；Vp為中間包內(nèi)活塞區(qū)平均體積分數(shù)，Vd為中間包內(nèi)死區(qū)體積分數(shù)。 通過上述試驗，證明采用圓桶形連鑄中間包進行連鑄生產(chǎn)時，中間包內(nèi)的溫度更加均勻采用矩形中間包時，各出鋼口溫度差達到8 l(TC，溫度分層現(xiàn)象比較嚴重，表面
5溫度與出鋼口溫差為7 8°C ;圓桶形中間包內(nèi)溫度分布比較均勻，每個出鋼口溫度相同，沒有溫度分層現(xiàn)象，表面溫度與出鋼口溫度差別為2 3°C。[0030] 實施例2 圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)同實施例l，不同點在于筒形擋壩外圍的圓形底面上設(shè)有4個出鋼口，各出鋼口的中心位于一個與圓形擋壩同軸的圓上。 筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.68m，筒形側(cè)壁的高度與內(nèi)徑的比例為1 : 2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1 : 2;筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.2;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100。 進行連鑄生產(chǎn)時，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機連接，連鑄機分為
左右兩組，每組由兩個連鑄機組成。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為1、2、或4個，其中
打開出鋼口的數(shù)目為2個時，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。 采用上述裝置進行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長水口進入連鑄中間包的擋壩
內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口。由于圓桶
形連鑄中間包為中心對稱結(jié)構(gòu)，每個出鋼口內(nèi)鋼液的流場、溫度、成分、停留時間和夾雜物
含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液
的活塞區(qū)體積分數(shù)提高，鋼液的死區(qū)體積分數(shù)降低。 實施例3 圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)同實施例l，不同點在于圓形底面上設(shè)有12個出鋼口，各出鋼口的中心位于一個與圓形擋壩同軸的圓上。 筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.7m，筒形側(cè)壁的高度與內(nèi)徑的比例為l : 1.8，筒形擋壩的內(nèi)徑筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為l : 1.5;筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.8;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/120。 為減少鋼液表面的熱量損失，在圓桶形連鑄中間包設(shè)有包蓋，包蓋的下端面與筒形側(cè)壁頂端連接，包蓋為圓板形，直徑為1. 72m。 進行連鑄生產(chǎn)時，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機連接，連鑄機分為左右兩組，每組由6個連鑄機組成。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為1、2、3、4、6或12個，其中打開出鋼口的數(shù)目為2、3、4或6個時，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。 采用上述裝置進行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長水口進入連鑄中間包的擋壩內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口。由于圓桶形連鑄中間包為中心對稱結(jié)構(gòu)，每個出鋼口內(nèi)鋼液的流場、溫度、成分、停留時間和夾雜物含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液的活塞區(qū)體積分數(shù)提高，鋼液的死區(qū)體積分數(shù)降低。
權(quán)利要求一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于由一個圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4～12個出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個圓周上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4 12個出鋼口，各出鋼口的直徑相等，各出鋼口的中心所在的圓周的軸線與筒形擋壩的軸線為同一直線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一直線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的圓桶形連鑄中間包的筒形側(cè)壁的高度與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑的比例為1 : 1.8 2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為l : 1.5 2，筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.2 3. 8，各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100 1/130。
專利摘要一種圓桶形連鑄中間包，由一個圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4～12個出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個圓周上。本實用新型的裝置能夠通過設(shè)置簡單的擋壩節(jié)約了裝置的成本，減少了耐火材料的腐蝕，有利于高品質(zhì)鋼材的生產(chǎn)，從根本上解決了矩形或T形連鑄中間包無論采用何種控流結(jié)構(gòu)都無法解決的冶金問題，具有廣泛的發(fā)展前景和巨大的社會經(jīng)濟效益。
文檔編號B22D41/08GK201511125SQ20092020356
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者曹磊, 朱苗勇, 胡建東, 路東柱 申請人:東北大學