專利名稱：一種風(fēng)車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大斷面方坯、矩形坯及圓坯連鑄結(jié)晶器用浸 入式水口。
背景技術(shù)：
目前，許多高端鋼種都需用大斷面方坯、矩形坯及圓坯連鑄機(jī)生產(chǎn)，如滾珠軸承 鋼、高碳硬線用鋼、冷鐓鋼線材、易切鋼等。結(jié)晶器作為連鑄機(jī)最關(guān)鍵的設(shè)備之一，其內(nèi)部鋼 水流動(dòng)形態(tài)、溫度場(chǎng)分布、自由液面波動(dòng)狀態(tài)、初生坯殼生長(zhǎng)情況以及夾雜物的上浮狀況都 直接影響著鑄坯的質(zhì)量好壞。然而，目前澆鑄大斷面方坯、矩形坯及圓坯多仍采用直通式水 口。在該工況下，具有一定過熱度的高溫鋼水以較大的垂直速度注入結(jié)晶器內(nèi)，夾雜物和氣 泡隨注流深入結(jié)晶器下部而不易上浮。此外，結(jié)晶器內(nèi)鋼水無(wú)法形成有效的上升流從而導(dǎo) 致結(jié)晶器彎月面區(qū)域內(nèi)鋼水形成死區(qū)，不利于化渣及過熱度耗散。近年來，隨著客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，多孔式水口(專利號(hào)03211455)、 電磁攪拌技術(shù)(專利號(hào)03229279)受到了冶金工作者的關(guān)注。其中，多孔水口澆鑄時(shí)，鋼 水從側(cè)孔進(jìn)入結(jié)晶器后能形成向上和向下的回流，向上的回流將一定過熱度帶到結(jié)晶器上 部，利于化渣。此外，與直通式水口相比，沖擊深度大大減少，利于夾雜物和氣泡的上浮和去 除。但從水口側(cè)孔流出的射流可能加劇對(duì)沖擊區(qū)域內(nèi)初生坯殼的溶蝕，增加了初生坯殼在 周向上的不均勻性、拉漏幾率，成為了當(dāng)前大斷面方坯、矩形坯及圓坯連鑄提高拉速和生產(chǎn) 效率的限制環(huán)節(jié)。對(duì)于電磁攪拌技術(shù)，其原理是在鑄坯橫截面上形成旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，該磁感應(yīng) 強(qiáng)度線切割鋼水使鋼水產(chǎn)生感應(yīng)電流，再與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生洛侖磁力，從而驅(qū)使鋼水改 變流動(dòng)方向。該項(xiàng)技術(shù)使結(jié)晶器內(nèi)一定范圍內(nèi)鋼水形成水平旋流后產(chǎn)生離心力，促使鋼水 中夾雜物和氣泡向中心聚集長(zhǎng)大而上浮，從而能有效凈化凝固前沿，使坯殼沿周向均勻生 長(zhǎng)，提高等軸晶率、減輕鑄坯中心疏松、縮孔等缺陷。但是電磁攪拌器價(jià)格昂貴，生產(chǎn)過程中 需能耗，且維護(hù)和檢修費(fèi)用亦較高，這將增加鑄坯的生產(chǎn)成本。此外，為了使鋼水在流經(jīng)水 口時(shí)產(chǎn)生水平渦流以改善鋼水注入結(jié)晶器后的偏流情況并降低鋼水出水口時(shí)的沖擊速度， 有人申請(qǐng)了名為“電磁旋流水口”(專利號(hào)200510047290)的發(fā)明專利。其特征為在浸入式 水口的外部施加至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即將至少一個(gè)電磁攪拌裝置安裝在中間包和結(jié)晶器之 間，電磁攪拌裝置裝有水冷套且整體固定在一個(gè)可移動(dòng)的機(jī)械裝置上。但該項(xiàng)技術(shù)需改裝 現(xiàn)有裝置，如需調(diào)整中間包和結(jié)晶器之間距離以便安裝和維護(hù)，還需在原有設(shè)備上添加固 定裝置以固定電磁裝置等。此外，亦存在上述電磁攪拌檢修和維護(hù)等成本問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服多孔式水口側(cè)孔射流對(duì)沖擊區(qū)域初生坯殼的溶蝕而導(dǎo)致的坯殼在周向 上的不均勻性，并在結(jié)晶器內(nèi)形成水平旋流的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供了一種風(fēng)車 狀、樹根形的四分切向浸入式水口。該水口不僅可獲得類似的結(jié)晶器電磁攪拌的冶金效果， 而且有穩(wěn)定鋼液面、活化彎月面下鋼水流動(dòng)狀態(tài)的綜合效果。
一種風(fēng)車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口，其特征為該水口的四個(gè)側(cè)孔外緣線 都與水口中孔相切，且四個(gè)側(cè)孔孔口方向帶有向下的傾斜角α，α值在10° 25°范圍 內(nèi)。當(dāng)該四分切向水口用于澆鑄時(shí)，需將該四分切向水口浸入至鋼液面下一定深度h，h值 范圍在100 130mm范圍內(nèi)。對(duì)于大斷面方坯或矩形坯時(shí)，還需旋轉(zhuǎn)該水口側(cè)孔方向使其 與結(jié)晶器寬、窄面形成一定的夾角β，β值在15° 35°范圍內(nèi)，即具有一定的安裝角度， 而用于澆鑄大斷面圓坯時(shí)無(wú)需上述操作。當(dāng)鋼水經(jīng)過該水口注入結(jié)晶器后，由于傾斜、切向 側(cè)孔的引導(dǎo)作用，注入的鋼水能帶動(dòng)結(jié)晶器內(nèi)鋼水形成水平旋流，從而達(dá)到類似電磁攪拌 的冶金效果。本發(fā)明具有以下有益效果1)該產(chǎn)品可適用于大斷面方坯、矩形坯及圓坯澆鑄生產(chǎn)，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工 生產(chǎn)，利于降低鑄坯生產(chǎn)成本；2)使用該水口澆鑄時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)鋼水不僅形成能形成上、下兩個(gè)回流，也能產(chǎn)生較 強(qiáng)的水平旋流，該水平旋流利于降低鋼水沖擊深度，促使夾雜物和氣泡向中心聚集長(zhǎng)大而 上浮，抑制液面波動(dòng)以及有助于消除彎月面下鋼水死區(qū)；3)四分切向水口使結(jié)晶器內(nèi)鋼水熱中心上移，提高并均勻了彎月面處鋼水溫度， 利于保護(hù)渣熔化和過熱耗散；4)四分切向水口條件下，水口側(cè)孔沖擊區(qū)域范圍有所減少且鋼水沖擊程度減輕， 形成的水平旋流能均勻鑄坯坯殼厚度在結(jié)晶器橫截面上周向分布。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明的俯視圖，其中1-水口中孔，2-水口側(cè)孔，3-水口外壁。圖2為附圖1的Α-Α’剖面圖，其中1-水口中孔，2-水口側(cè)孔，3-水口外壁，4-浸 入深度h，5-鋼液面。圖3為本發(fā)明用于大方坯澆鑄時(shí)安裝示意圖，圖中6-四分切向水口，7-大方坯結(jié)
曰曰器。圖4為本發(fā)明用于大方坯澆鑄時(shí)1/4模型圖。圖中4-浸入深度h，5-鋼液面，6-四 分切向水口，8-鋼水，9-空氣。圖5為本發(fā)明用于大圓坯澆鑄時(shí)1/4模型圖。圖中4-浸入深度h，5_鋼液面，6-四 分切向水口，8-鋼水，9-空氣。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用防堵塞耐火材質(zhì)(如鋯鈣復(fù)合材質(zhì)、尖晶石質(zhì)等)制作，按現(xiàn)有浸入式 水口制造技術(shù)制作即可，其中水口側(cè)孔⑵外緣線需與水口中孔⑴相切，且水口側(cè)孔⑵ 存在一定傾角α。用于澆鑄斷面尺寸為260mmX300mm矩形坯時(shí)，四分切向水口(6)的側(cè)孔 傾角α取15°，安裝角度β取20°，浸入深度h (4)可為100mm。澆鑄斷面尺寸為Φ 400mm 的圓坯時(shí)，四分切向水口(6)的側(cè)孔傾角α可為15°，安裝角度β可取任意值，浸入深度 h(4)取100mm。此外，在澆鑄前，還需將四分切向水口(6)放置烘烤箱中預(yù)熱一定時(shí)間以延 長(zhǎng)四分切向水口(6)使用壽命且有助于防止水口結(jié)瘤。生產(chǎn)過程中，由于傾斜、切向側(cè)孔的引導(dǎo)作用，注入的鋼水能帶動(dòng)結(jié)晶器內(nèi)鋼水形成水平旋流，從而達(dá)到類似電磁攪拌的冶金 效果。
權(quán)利要求
一種風(fēng)車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口，其特征為該水口的四個(gè)側(cè)孔軸線都與水口中孔相切，且四個(gè)側(cè)孔孔口方向帶有向下的傾斜角α，α值在10°～25°范圍內(nèi)；當(dāng)該四分切向水口用于澆鑄時(shí)，需將該四分切向水口浸入至鋼液面下一定深度h，h值范圍在100～130mm范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述一種風(fēng)車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口，其特征為對(duì)于鑄造 大斷面方坯或矩形坯時(shí)，需旋轉(zhuǎn)四分切向水口側(cè)孔方向使四分切向水口與結(jié)晶器寬、窄面 形成一定的夾角β，β值在15° 35°范圍內(nèi)。
全文摘要
一種風(fēng)車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口，屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域。該水口的四個(gè)側(cè)孔外緣線都與水口中孔相切，且四個(gè)側(cè)孔孔口方向帶有向下的傾斜角α，α值在10°～25°范圍內(nèi)；當(dāng)該四分切向水口用于澆鑄時(shí)，需將該四分切向水口浸入至鋼液面下一定深度h，h值范圍在100～130mm范圍內(nèi)。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工生產(chǎn)，利于降低鑄坯生產(chǎn)成本；使用該水口澆鑄時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)鋼水不僅形成能形成上、下兩個(gè)回流，也能產(chǎn)生較強(qiáng)的水平旋流，利于降低鋼水沖擊深度，促使夾雜物和氣泡向中心聚集長(zhǎng)大而上浮，抑制液面波動(dòng)以及有助于消除彎月面下鋼水死區(qū)；水口側(cè)孔沖擊區(qū)域范圍有所減少且鋼水沖擊程度減輕，形成的水平旋流能均勻鑄坯坯殼厚度在結(jié)晶器橫截面上周向分布。
文檔編號(hào)B22D41/50GK101890495SQ20101019169
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者孫海波, 張家泉 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)