專利名稱：一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬連續(xù)鑄造中供給或處理熔融金屬領(lǐng)域，尤其涉及一種在方坯 連鑄生產(chǎn)中實現(xiàn)結(jié)晶器精煉和鑄坯組織控制的浸入式水口。
背景技術(shù)：
目前各家鋼鐵生產(chǎn)廠家的在連鑄坯的生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，連鑄坯質(zhì)量的主要缺陷有 中心偏析、中心疏松和中心裂紋等。而現(xiàn)有技術(shù)下的電磁攪拌、輕壓下等技術(shù)被發(fā)展用于解 決中心偏析等鑄坯內(nèi)部質(zhì)量問題，但這些現(xiàn)有技術(shù)要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，要么需要大量的 額外輔助設(shè)備，需要大量的人力物力。而產(chǎn)生連鑄坯質(zhì)量缺陷的主要原因如下所述連鑄中，進(jìn)入結(jié)晶器的高溫鋼水由于具有很大的動能，所以凝固殼包圍的液態(tài)金 屬中存在著強烈的紊流流動。這種流動不僅對卷渣、卷氣、液穴域中溫度分布、凝固傳熱和 凝固殼厚度分布的均勻性都有重要影響，更重要的是直接和間接地影響板坯質(zhì)量。為了提高鑄坯質(zhì)量，需要對結(jié)晶器內(nèi)流場和溫度場進(jìn)行控制。常見的控制手段是 進(jìn)行水口設(shè)計，如何設(shè)計浸入式水口的結(jié)構(gòu)和尺寸，優(yōu)化鋼液的流場和溫度場分布，是結(jié)晶 器水口設(shè)計的主要目的。因此通過對結(jié)晶器及水口的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，是提高連鑄坯質(zhì)量的 有效手段之一?，F(xiàn)有技術(shù)中為了控制大方坯連鑄結(jié)晶器中鋼液溫度場，還存在一種改善連鑄坯質(zhì) 量的技術(shù)，該技術(shù)是在結(jié)晶器置入彈性鋼帶。結(jié)晶器置入彈性鋼帶是鋼包爐外精煉技術(shù)的 深化和發(fā)展，在結(jié)晶器中置入彈性鋼帶能降低鋼水過冷度，同時彈性鋼帶的機械震動作用 能破碎枝晶，增加形核核心，共同提高連鑄坯等軸晶率，提高鋼的沖擊韌性等特點，是穩(wěn)定 和提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)新鋼種的有效手段。連鑄結(jié)晶器喂鋼帶技術(shù)首先在在烏克蘭得到研究，但是相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)均對外保 密，實施案例也很少。國內(nèi)也曾經(jīng)從烏克蘭引進(jìn)連鑄結(jié)晶器置入鋼帶技術(shù)，鋼帶置入方式采 取人工方式置入，同時置入的鋼種主要為中碳鋼，并沒有起到改善鑄坯質(zhì)量的效果。另外，現(xiàn)有技術(shù)下的常規(guī)置入方式是利用浸入式水口與結(jié)晶器窄面壁間的空間位 置，通過增加導(dǎo)入裝置進(jìn)行彈性鋼帶置入。但是該方法在結(jié)晶器中置入鋼帶存在置入點不 穩(wěn)定，容易結(jié)冷鋼，破壞結(jié)晶器鋼液流場，同時由于添加由于鋼帶在結(jié)晶器中的置入點偏離 水口吐出孔，使得鋼帶融化后在結(jié)晶器中的容易形成偏析，使得微合金化元素在鑄坯組織 上分布不均，減弱二次精煉效果。連鑄結(jié)晶器精煉是提高連鑄坯質(zhì)量的有效方法，但是如何實現(xiàn)在結(jié)晶器中有效添 加鋼帶，達(dá)到精確控制鋼液的流場和溫度場分布一直是技術(shù)難題。公開號CN1876274，
公開日2006年12月13日的中國專利，一種直接干預(yù)鑄坯內(nèi)部 質(zhì)量的方法，屬于冶金工業(yè)連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，用于解決連鑄坯的質(zhì)量缺陷，提高鑄坯 內(nèi)部質(zhì)量。該方法通過喂入設(shè)備向結(jié)晶器鋼水中插入金屬薄帶，薄帶可以按適用的頻率及 振幅振動。本方法通過控制薄帶插入方式和速度，可以直接干預(yù)內(nèi)部凝固與結(jié)晶機制，可以降低結(jié)晶器鋼水的過熱度，縮短液相穴深度，減少柱狀晶，增加等軸晶比例，改善鑄坯的凝 固組織，減輕中心偏析，進(jìn)而提高鋼材的Z向塑性、沖擊韌性、提高大規(guī)格的探傷合格率。公開號CN1872452，
公開日2006年12月06日的中國專利，一種連鑄機喂帶設(shè)備， 屬于冶金工業(yè)連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)工藝設(shè)備，用于直接干預(yù)鑄坯內(nèi)在質(zhì)量的工藝機械裝備。其特 征在于，機體上通過支架裝有帶卷，在機體上靠近結(jié)晶器一側(cè)依次設(shè)有振動器和驅(qū)動裝置， 帶卷上的金屬帶通過驅(qū)動裝置和振動器后，經(jīng)導(dǎo)衛(wèi)垂直插入結(jié)晶器鋼水中，振動器和驅(qū)動 裝置均由電氣控制裝置實現(xiàn)控制運行。通過該設(shè)備向結(jié)晶器鋼液中以一定的喂帶速度和喂 帶量垂直插入金屬帶，金屬帶可按適用的頻率及振幅振動，從而減少連鑄坯結(jié)晶面的溫度 梯度和濃縮梯度，減少連鑄坯的化學(xué)偏析，提高連鑄坯的內(nèi)在質(zhì)量。上述的兩個專利主要是側(cè)重于結(jié)晶器置入鋼帶概念方面的設(shè)計性保護(hù)，對水口本 身的設(shè)計并沒有做出較大的改動，和本實用新型無較大聯(lián)系。綜上所述，結(jié)合結(jié)晶器內(nèi)部流場和溫度場特征分析可知，現(xiàn)需要一種多功能水口， 能方便有效地置入鋼帶，實現(xiàn)連鑄坯組織控制，并能提高連鑄坯的質(zhì)量。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型通過對現(xiàn)有連鑄結(jié)晶器浸入式水口的流場和溫度 場進(jìn)行分析，重新優(yōu)化設(shè)計，提供了一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口。通 過在結(jié)晶器水口上增加鋼帶導(dǎo)入孔，利用導(dǎo)入孔將鋼帶直接置入水口出鋼孔，充分利用高 流速和高溫度的鋼液，快速融化鋼帶，實現(xiàn)了連鑄坯組織控制。本實用新型的具體結(jié)構(gòu)如下 所述。一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，包括方坯結(jié)晶器和浸入式水 口，其特征在于所述的方坯結(jié)晶器內(nèi)設(shè)置一浸入式水口 ；所述的浸入式水口的外壁上設(shè)置有一對帶有導(dǎo)入孔的導(dǎo)向槽根據(jù)本實用新型的一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，其特征在 于，所述的導(dǎo)向槽的導(dǎo)入孔上端開口位于方坯結(jié)晶器的結(jié)晶器鋼液面以上50 200mm.導(dǎo)入孔上端開口的具體高度以方坯結(jié)晶器的液面波動范圍為限，鋼帶通過該導(dǎo)入 孔上端開口置入，可以直接到達(dá)下方的浸入式水口的吐出孔位置。根據(jù)本實用新型的一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，其特征在 于，所述的導(dǎo)向槽的導(dǎo)入孔下端出口位于結(jié)晶器鋼液面以下20 100mm。導(dǎo)入孔下端出口的具體深度由結(jié)晶器尺寸和水口吐出孔位置決定。根據(jù)本實用新型的一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，其特征在 于，所述的導(dǎo)入孔上端開口處可吹入高壓氣體。同時為了避免鋼液在導(dǎo)入孔回流，在導(dǎo)入孔上開口處吹入一定流量的高壓氣體， 單位面積吹入量0. 4 1. 51/(s. mm2)，以維持導(dǎo)入孔內(nèi)鋼液面穩(wěn)定在彎月面附近。使用本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，獲得如下有益 效果1.置入結(jié)晶器的微量元素在鋼液中分布均勻，避免了連鑄坯成分偏析缺陷；2.置入的彈性鋼帶融化，結(jié)晶器內(nèi)部鋼液溫度降低，鋼液溫度場的溫度梯度小，鋼
4液中元素擴散均勻，避免了鋼帶置入的帶狀組織；3.連鑄坯成分均勻、等軸晶率提高。

圖1為本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口的具體結(jié)構(gòu) 主視圖；圖2為本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口的具體結(jié)構(gòu) 俯視圖。圖中1-方坯結(jié)晶器，2-浸入式水口，3-導(dǎo)入孔，4-導(dǎo)向槽，5-導(dǎo)入孔上端開口， 6-結(jié)晶器鋼液面，7-導(dǎo)入孔下端出口，8-吐出孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入 式水口做進(jìn)一步的說明。實施例如圖1和圖2所示，在300X300mm方坯連鑄生產(chǎn)過程中，使用了本實用新型的方 坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，方坯結(jié)晶器1內(nèi)設(shè)置一浸入式水口 2，浸入式 水口的外壁上再設(shè)置一對帶有導(dǎo)入孔3的導(dǎo)向槽4，本實施例中導(dǎo)向槽的導(dǎo)入孔的尺寸為 50mmX100mm，導(dǎo)入孔下端出口 7位于結(jié)晶器鋼液面6以下80mm，導(dǎo)入孔上端開口 5位于 結(jié)晶器鋼液面上方200mm，工作時可在導(dǎo)入孔上端開口處吹入高壓氣體(本實施例中為氬 氣)，維持導(dǎo)入孔內(nèi)鋼液面穩(wěn)定在結(jié)晶器鋼液面附近。連鑄過程中，使用方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，利用該導(dǎo)入孔3 導(dǎo)入彈性鋼帶。通過該方式置入的彈性鋼帶在高速鋼液沖擊下融化速度快，鑄坯成分分布 均勻，連鑄坯芯部晶粒細(xì)化6%，等軸晶率提高了 12%，顯著提高鑄坯質(zhì)量。本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，通過安裝設(shè)置在浸 入式水口 2外部的帶有導(dǎo)入孔3的導(dǎo)向槽4置入的彈性鋼帶，該彈性鋼帶沿著導(dǎo)入孔可以 直接到達(dá)水口下方的吐出孔8位置。高溫鋼液經(jīng)過水口吐出孔高速進(jìn)入方坯結(jié)晶器1，此時 鋼液在結(jié)晶器中的溫度最高、速度最大；到達(dá)吐出孔位置的彈性鋼帶快速溶解，同時在高速 鋼液的沖擊作用下迅速擴散。在連鑄坯殼形成的同時，置入結(jié)晶器的微量元素在鋼液中分 布均勻，避免了連鑄坯成分偏析缺陷；置入的彈性鋼帶融化，結(jié)晶器內(nèi)部鋼液溫度降低，鋼 液溫度場的溫度梯度小，鋼液中元素擴散均勻，避免了鋼帶置入的帶狀組織，連鑄坯成分均 勻、等軸晶率提高。另外通過針對鋼帶的不同寬度尺寸，可使用不同尺寸的本實用新型的方坯連鑄結(jié) 晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口。本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口結(jié)構(gòu)簡單，成本較 低，適用于各種鋼鐵冶金領(lǐng)域的連鑄機用結(jié)晶器精煉和鑄坯組織控制領(lǐng)域，提高連鑄坯的質(zhì)量。
權(quán)利要求一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，包括方坯結(jié)晶器(1)和浸入式水口(2)，其特征在于所述的方坯結(jié)晶器(1)內(nèi)設(shè)置一浸入式水口(2)；所述的浸入式水口(2)的外壁上設(shè)置有一對帶有導(dǎo)入孔(3)的導(dǎo)向槽(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，其特征在 于，所述的導(dǎo)向槽(4)的導(dǎo)入孔上端開口(5)位于方坯結(jié)晶器(1)的結(jié)晶器鋼液面(6)以 上 50 200mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，其特征在 于，所述的導(dǎo)向槽⑷的導(dǎo)入孔下端出口(7)位于結(jié)晶器鋼液面(5)以下20 100mm。
4.如權(quán)利要求2所述的一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，其特征在 于，所述的導(dǎo)入孔上端開口(5)處可吹入高壓氣體。
專利摘要一種方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口，在方坯結(jié)晶器內(nèi)設(shè)置一浸入式水口，該浸入式水口外部設(shè)置一帶有導(dǎo)入孔的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽的導(dǎo)入孔上端開口位于方坯結(jié)晶器的結(jié)晶器鋼液面以上50～200mm；導(dǎo)向槽的導(dǎo)入孔下端出口位于結(jié)晶器鋼液面以下20～100mm；導(dǎo)入孔上端開口處可吹入高壓氣體。通過該導(dǎo)入孔置入的彈性鋼帶，該彈性鋼帶沿著導(dǎo)入孔可以直接到達(dá)水口下方的吐出孔位置，高溫鋼液經(jīng)過水口吐出孔高速進(jìn)入方坯結(jié)晶器，本實用新型的方坯連鑄結(jié)晶器用帶有導(dǎo)入裝置的浸入式水口結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，適用于各種鋼鐵冶金領(lǐng)域的連鑄機用結(jié)晶器精煉和鑄坯組織控制領(lǐng)域，提高連鑄坯的質(zhì)量。
文檔編號B22D41/50GK201644735SQ201020033028
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者張立, 李云濤, 沈建國, 王迎春 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司