專利名稱：一種連鑄結(jié)晶器用浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼的連續(xù)鑄造結(jié)晶器，尤其涉及板坯和大方坯(指斷面尺寸大于 200mmX 200mm的方坯)連鑄結(jié)晶器用的浸入式水口裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)下，板坯連鑄結(jié)晶器主要采用雙側(cè)孔浸入式水口澆注，大方坯(指鑄坯斷面尺寸大于200mmX 200mm的方坯)連鑄結(jié)晶器根據(jù)澆注要求不同可以采用直通型水口、 雙側(cè)孔水口以及四側(cè)孔水口進(jìn)行澆注。目前的板坯和大方坯結(jié)晶器所采用的雙側(cè)孔浸入式水口主體結(jié)構(gòu)基本相同，均是由耐火材料壓制而成的底端封閉的管道，包含上開口的垂直方向的內(nèi)腔和與內(nèi)腔相連的左右對(duì)稱的兩個(gè)側(cè)孔，澆注時(shí)兩側(cè)孔對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器兩邊窄面中心，中間包里的鋼液從浸入式水口的內(nèi)腔上開口流入，從靠近底面的側(cè)壁上的兩個(gè)對(duì)稱側(cè)孔流出，并進(jìn)去結(jié)晶器內(nèi)?，F(xiàn)有的雙側(cè)孔浸入式水口的側(cè)孔可以為倒角方形、圓形或橢圓形，側(cè)孔上下壁面平行，并且與水平方向呈一定的傾斜角度，左右兩壁面是平直面，與側(cè)孔的中心軸線相平行。采用現(xiàn)有的雙側(cè)孔浸入式水口澆注時(shí)，通常會(huì)存在以下兩個(gè)弊端第一，由于浸入式水口側(cè)孔對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器壁面中心進(jìn)行澆注，從側(cè)孔出來的流速較高的流股總是先沖擊結(jié)晶器壁面中心的坯殼，導(dǎo)致中心已凝固的坯殼重新熔化，從而使得坯殼較薄，而另一方面，結(jié)晶器壁面中心處的冷卻相對(duì)較弱，這就使得鑄坯中心附近的坯殼厚度較薄，在凝固收縮熱應(yīng)力的作用下常常出現(xiàn)表面或皮下縱裂等質(zhì)量缺陷；第二，側(cè)孔邊部的流股受側(cè)孔兩邊壁面的限制，很難向結(jié)晶器角部區(qū)域流動(dòng)和擴(kuò)散，并且，由于側(cè)孔壁面對(duì)流股產(chǎn)生反作用力，因此近壁面處的流股流速相對(duì)較低，因此，水口側(cè)孔出口的高溫鋼液短時(shí)間內(nèi)難以輸送至結(jié)晶器的角部區(qū)域，使得結(jié)晶器內(nèi)橫截面的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)并不均勻，再從外部冷卻上講，結(jié)晶器的角部屬于二維冷卻，冷卻強(qiáng)度很大，因此在結(jié)晶器角部區(qū)域常常由于過冷而出現(xiàn)結(jié)冷鋼、保護(hù)渣結(jié)殼以及產(chǎn)生角部裂紋等問題，嚴(yán)重影響了連鑄工藝順行和連鑄坯質(zhì)量。在公開號(hào)為CN1761M3的中國發(fā)明專利中，公開了一種具有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的浸入式水口，其特征是水口出水側(cè)孔的上端中間或者下端中間具有一個(gè)“舌狀物”，從而在“舌狀物”兩側(cè)提供至少兩個(gè)槽。該種浸入式水口能夠改善鋼水流動(dòng)狀態(tài)，也可以適當(dāng)減少鋼液對(duì)于結(jié)晶器中間部位凝固坯殼的沖擊，但是，很難大幅度減少流股對(duì)結(jié)晶器中間較薄凝固坯殼的破壞，也不能緩解結(jié)晶器角部因過冷產(chǎn)生的結(jié)冷鋼、保護(hù)渣結(jié)塊和角部裂紋等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，能夠優(yōu)化板坯和方坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，增加橫斷面的溫度和成分均勻性，減輕出口流股對(duì)結(jié)晶器中心部位凝固坯殼的沖擊，減少鑄坯角部裂紋和結(jié)晶器液面結(jié)殼等問題，促進(jìn)坯殼的均勻合理生長(zhǎng)。
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為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括構(gòu)成水口本體的側(cè)壁和封閉的底部，側(cè)壁和底部相連圍成垂直且頂部開口的內(nèi)腔或中心孔，靠近底部的側(cè)壁上開有側(cè)孔，側(cè)孔與內(nèi)腔相連通；其特征在于位于結(jié)晶器窄面的兩對(duì)稱側(cè)壁上各開有兩個(gè)側(cè)孔，位于相對(duì)側(cè)壁上的側(cè)孔大小形狀相同，并且沿水口中心軸線呈軸對(duì)稱，位于同側(cè)壁的兩個(gè)側(cè)孔大小形狀相同，中間以與側(cè)壁和底部相連的豎直隔塊隔開，并沿隔塊上下邊的中心線呈軸對(duì)稱；豎直方向兩側(cè)孔與中間隔塊相近的兩個(gè)側(cè)面也即內(nèi)側(cè)壁面為與內(nèi)腔中心線平行的平直面，相離的另兩個(gè)側(cè)面也即外側(cè)壁面從內(nèi)至外呈斜面外擴(kuò)。作為本發(fā)明的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述四個(gè)側(cè)孔形狀為帶倒角的矩形或帶倒角的梯形或倒梯形。所述四個(gè)側(cè)孔的高度相等，并且處于側(cè)壁上同一高度。所述隔塊為矩形、等腰梯形或倒等腰梯形。所述側(cè)孔上下壁面與水平方向呈-25° 15°的傾角。位于相對(duì)側(cè)壁上的兩個(gè)相近側(cè)孔的外側(cè)壁面通過位于結(jié)晶器寬面的側(cè)壁形成間隔。所述浸入式水口本體為由耐火材料通過等靜壓成形的圓形環(huán)體、帶倒角的矩形柱體或?qū)捗鎮(zhèn)缺跒槠矫?、窄面?zhèn)缺跒榛∶娴谋庑苇h(huán)體；相應(yīng)的，所述浸入式水口內(nèi)腔橫截面為圓形、帶倒角的矩形或?qū)捗鏋槠矫?、窄面為弧面的扁形。所述浸入式水口底部為凸底、平底或者凹底。澆注時(shí)，鋼液從水口內(nèi)腔頂端的開口流入，從底部上方的側(cè)孔中流出。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，存在如下有益效果(1)由于浸入式水口單面兩側(cè)孔之間隔塊的阻礙作用，減輕了高溫流股對(duì)結(jié)晶器中心處冷卻較弱的凝固坯殼的沖擊，提高了橫向溫度和成分的均勻性，促進(jìn)了坯殼的均勻合理生長(zhǎng)。(2)從側(cè)孔流出的鋼液可以在側(cè)孔外擴(kuò)傾角的導(dǎo)流作用下向結(jié)晶器角部區(qū)域運(yùn)動(dòng)，使高溫鋼液橫向分布更均勻，同時(shí)將高溫鋼液引流至角部，對(duì)角部二維冷卻區(qū)域有溫度補(bǔ)償，可以有效減輕角部因過冷產(chǎn)生的結(jié)冷鋼、保護(hù)渣結(jié)塊以及角部裂紋問題，有利于連鑄工藝順行和鑄坯質(zhì)量改善。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中浸入式水口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的浸入式水口同側(cè)兩孔之間隔塊為倒等腰梯形的實(shí)施例示意圖。圖3是本發(fā)明的浸入式水口同側(cè)兩孔之間隔塊為等腰梯形的實(shí)施例示意圖。圖4是圖1中水口內(nèi)腔橫截面為扁形的實(shí)施例的A-A向剖視圖；圖5是圖1中水口內(nèi)腔橫截面為圓形的實(shí)施例的A-A向剖視圖；圖6是扁形內(nèi)腔的浸入式水口布置在板坯結(jié)晶器內(nèi)的橫截面示意圖。圖7是圓形內(nèi)腔的浸入式水口布置在大方坯結(jié)晶器內(nèi)的橫截面示意圖。附圖中標(biāo)號(hào)如下，1-側(cè)壁，2-底部，3-內(nèi)腔，4-第一側(cè)孔，5-第二側(cè)孔，6-隔塊 7-板坯結(jié)晶器，8-大方坯結(jié)晶器
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。如圖1 圖5所示，一種連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括水口側(cè)壁1，所述水口側(cè)壁 1的下端為封閉的底部2，底部2可以為凸形、平形或者凹形(圖1-3所示均為凹形)。水口側(cè)壁1圍成的中心通道為上開口的內(nèi)腔3，所述內(nèi)腔3的形狀可以為圓形、扁形或倒角方形。 位于底部2上方的水口側(cè)壁1對(duì)稱的兩個(gè)面上分別開有兩個(gè)側(cè)孔，處于對(duì)稱面的側(cè)孔大小形狀相同，并且沿水口中心軸線呈軸對(duì)稱。水口側(cè)壁1單面上的兩個(gè)側(cè)孔分別為第一側(cè)孔 4和第二側(cè)孔5，二者之間以豎直的隔塊6相隔開，豎直的隔塊6可以為長(zhǎng)方形、等腰梯形或者倒等腰梯形。第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5形狀大小完全相同，并沿隔塊6上下邊的中心線呈軸對(duì)稱。所述第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5可以為倒角長(zhǎng)方形、倒角梯形或倒置的倒角梯形， 倒角半徑為3mm 30mm。所述第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5的上下壁面與水平方向呈-25° 15°的傾角，下沿壁面離底部2的上表面的距離為0 40mm。所述第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔 5與隔塊6相近的兩側(cè)壁面(也即內(nèi)側(cè)壁面)是與側(cè)孔中心軸線平行的平直面，相離的另兩側(cè)壁面(也即外側(cè)壁面)由內(nèi)向外呈5° 60°的傾斜角，具有向外擴(kuò)張的斜面。圖4中， 浸入式水口本體為寬面?zhèn)缺跒槠矫?、窄面?zhèn)缺跒榛∶娴谋庑苇h(huán)體；相應(yīng)的，浸入式水口內(nèi)腔橫截面為寬面為平面、窄面為弧面的扁形；位于相對(duì)側(cè)壁上的兩個(gè)相近側(cè)孔的外側(cè)壁面通過寬面?zhèn)缺谛纬砷g隔。圖5中，浸入式水口本體為圓形環(huán)體；相應(yīng)的，浸入式水口內(nèi)腔橫截面為圓形；位于相對(duì)側(cè)壁上的兩個(gè)相近側(cè)孔的外側(cè)壁面通過寬面?zhèn)缺谛纬砷g隔且在間隔處兩壁面相交。所述浸入式水口的側(cè)壁1及與其相連的底部2均采用耐火材料通過等靜壓成形， 其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果已被證明十分理想。實(shí)際澆注時(shí)，鋼液從浸入式水口內(nèi)腔3的上口流入，由水口兩側(cè)的第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5中流出，隔塊6阻礙了高溫鋼液向壁面中間的高溫區(qū)流動(dòng)，側(cè)孔外側(cè)壁面的擴(kuò)張角將鋼液引流至溫度較低的結(jié)晶器角部區(qū)域，這樣就保證了結(jié)晶器橫向鋼液溫度和成分的均勻性，促進(jìn)初生凝固坯殼的均勻生長(zhǎng)。實(shí)施例1澆注板坯時(shí)，可以采用如圖6所示的雙側(cè)四開孔式浸入式水口進(jìn)行澆注，所述浸入式水側(cè)壁1和內(nèi)腔3的橫截面均是前后為平面、左右為弧面的扁形。所述浸入式水口的底部2設(shè)置成凹形，第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5的上下壁面傾角為-15°，外側(cè)壁面的傾斜角度為20°，側(cè)孔均為倒角方形，倒角半徑為10mm。所述兩側(cè)孔之間的隔塊6寬度為15mm。 澆注時(shí)，隔塊6對(duì)準(zhǔn)板坯結(jié)晶器7的窄面中心，鋼液從內(nèi)腔3的上口進(jìn)入，從第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5中流出，這樣可以減輕高溫鋼液對(duì)窄面中心坯殼的沖擊，并增加板坯結(jié)晶器7角部區(qū)域的溫度，有利于形成均勻、無缺陷的凝固坯殼。實(shí)施例2澆注大方坯時(shí)，可以采用如圖7所示的雙側(cè)四開孔式浸入式水口進(jìn)行澆注，所述浸入式水側(cè)壁1和內(nèi)腔3的橫截面為圓形。所述浸入式水口的底部2設(shè)置成凹形，第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5的上下壁面傾角為-10°，外側(cè)壁面的傾斜角度為30°，側(cè)孔均為倒角方形，倒角半徑為10mm。所述兩側(cè)孔之間的隔塊6寬度為15mm。澆注時(shí)，隔塊6對(duì)準(zhǔn)大方坯結(jié)晶器8的窄面中心，鋼液從內(nèi)腔3的上口進(jìn)入，從第一側(cè)孔4和第二側(cè)孔5中流出，這樣可以減輕高溫鋼液對(duì)窄面中心較薄坯殼的沖擊，并對(duì)大方坯結(jié)晶器8的角部低溫區(qū)域有溫度補(bǔ)償，促進(jìn)鑄坯橫向溫度和成分的均勻性，有利于坯殼的正常合理生長(zhǎng)。
以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括構(gòu)成水口本體的側(cè)壁和封閉的底部，側(cè)壁和底部相連圍成垂直且頂部開口的內(nèi)腔或中心孔，靠近底部的側(cè)壁上開有側(cè)孔，側(cè)孔與內(nèi)腔相連通；其特征在于位于結(jié)晶器窄面的兩對(duì)稱側(cè)壁上各開有兩個(gè)側(cè)孔，位于相對(duì)側(cè)壁上的側(cè)孔大小形狀相同，并且沿水口中心軸線呈軸對(duì)稱，位于同側(cè)壁的兩個(gè)側(cè)孔大小形狀相同， 中間以與側(cè)壁和底部相連的豎直隔塊隔開，并沿隔塊上下邊的中心線呈軸對(duì)稱；豎直方向兩側(cè)孔與中間隔塊相近的兩個(gè)側(cè)面也即內(nèi)側(cè)壁面為與內(nèi)腔中心線平行的平直面，相離的另兩個(gè)側(cè)面也即外側(cè)壁面從內(nèi)至外呈斜面外擴(kuò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸入式水口，其特征在于所述四個(gè)側(cè)孔形狀為帶倒角的矩形或帶倒角的梯形或倒梯形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浸入式水口，其特征在于所述四個(gè)側(cè)孔的高度相等，并且處于側(cè)壁上同一高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浸入式水口，其特征在于所述隔塊為矩形、等腰梯形或倒等腰梯形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浸入式水口，其特征在于所述側(cè)孔上下壁面與水平方向呈-25° 15°的傾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5所述的浸入式水口，其特征在于位于相對(duì)側(cè)壁上的兩個(gè)相近側(cè)孔的外側(cè)壁面通過位于結(jié)晶器寬面的側(cè)壁形成間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浸入式水口，其特征在于所述浸入式水口本體為由耐火材料通過等靜壓成形的圓形環(huán)體、帶倒角的矩形柱體或?qū)捗鎮(zhèn)缺跒槠矫妗⒄鎮(zhèn)缺跒榛∶娴谋庑苇h(huán)體；相應(yīng)的，所述浸入式水口內(nèi)腔橫截面為圓形、帶倒角的矩形或?qū)捗鏋槠矫?、窄面為弧面的扁形?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5或7所述的浸入式水口，其特征在于所述浸入式水口底部為凸底、平底或者凹底。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連鑄結(jié)晶器用浸入式水口，包括側(cè)壁和底部；位于結(jié)晶器窄面的兩對(duì)稱側(cè)壁上各開有兩個(gè)側(cè)孔，位于相對(duì)側(cè)壁上的側(cè)孔大小形狀相同，并且沿水口中心軸線呈軸對(duì)稱，位于同側(cè)壁的兩個(gè)側(cè)孔大小形狀相同，中間以與側(cè)壁和底部相連的豎直隔塊隔開，并沿隔塊上下邊的中心線呈軸對(duì)稱；豎直方向兩側(cè)孔與中間隔塊相近的兩個(gè)側(cè)面也即內(nèi)側(cè)壁面為與內(nèi)腔中心線平行的平直面，相離的另兩個(gè)側(cè)面也即外側(cè)壁面從內(nèi)至外呈斜面外擴(kuò)。隔塊阻礙了高溫鋼液向壁面中間的高溫區(qū)流動(dòng)，側(cè)孔外側(cè)壁面的擴(kuò)張角將鋼液引流至溫度較低的角部區(qū)域，保證了橫向鋼液溫度和成分的均勻性。
文檔編號(hào)B22D41/50GK102554209SQ20121001775
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者葉理德, 幸偉, 徐永斌, 徐海倫, 潘國友, 邵遠(yuǎn)敬, 馬春武 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司