專利名稱：一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口。
背景技術(shù)：
鋼的連續(xù)鑄造是將具有一定過熱度的液態(tài)鋼液通過水冷結(jié)晶器連續(xù)冷卻成具有一定形狀的固態(tài)鑄坯的過程。隨著連鑄技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，特別是由于用戶對鋼材質(zhì)量越來越高的要求及國際市場的激烈競爭，連鑄坯的質(zhì)量越來越受到重視，嚴(yán)格控制鋼液的潔凈度，減小鑄坯缺陷已成為連鑄生產(chǎn)中重要的工作。結(jié)晶器作為連鑄機(jī)的“心臟”，是連鑄坯大多數(shù)表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量問題的發(fā)源地。有統(tǒng)計表明，鑄坯近80%的表面缺陷起源于結(jié)晶器，同時它也是連鑄諸多工藝環(huán)節(jié)中控制鋼水質(zhì)量的最后一環(huán)，決定連鑄坯的表面質(zhì)量以及非金屬夾雜物含量和分布的關(guān)鍵。而結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動狀態(tài)直接影響著鑄坯的質(zhì)量及非金屬夾雜物含量和分布。目前改善結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動的方式主要 是結(jié)晶器電磁攪拌，電磁制動等技術(shù)，由于結(jié)晶器是由通水的銅板制成，磁場受銅板的屏蔽，會產(chǎn)生很大的衰減，嚴(yán)重影響電磁場的作用和效率。而浸入式水口(submerged entry nozzle)是連續(xù)鑄鋼設(shè)備中安裝在中間包底部并插入結(jié)晶器鋼液面以下的澆注用耐火套管，在連鑄過程中，精煉后的鋼液經(jīng)過中間包處理后，通過浸入式水口被不斷地注入結(jié)晶器接受冷卻和凝固加工。浸入式水口在保護(hù)鋼流、防止鋼水二次氧化的同時，還改變著鋼液在結(jié)晶器內(nèi)的流動狀態(tài)，而連鑄結(jié)晶器內(nèi)流動也對連鑄坯質(zhì)量及產(chǎn)量有重大影響。由于鋼液在浸入式水口內(nèi)的偏流造成每個吐出孔的鋼液排出量不均等，造成結(jié)晶器內(nèi)液面的波動，容易形成卷渣的缺陷，而且液面波動的劇烈程度會隨著連鑄拉速的提高而加劇，這就會限制高速連鑄的實(shí)施，無法獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。還有非常重要的一點(diǎn)是:由于現(xiàn)有的浸入式水口吐出孔上部拐角，，容易限制鋼液流動而形成負(fù)壓區(qū)域，造成鋼液及保護(hù)渣的吸入，并隨鋼液主流重新流入結(jié)晶器，使鋼液中的非金屬夾雜物含量增高，對鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生非常不良的影響?；A(chǔ)研究表明，在連鑄浸入式水口內(nèi)鋼液的旋轉(zhuǎn)流動可以有效地提高水口出流的均勻性和穩(wěn)定性，改善結(jié)晶器內(nèi)流動狀態(tài)和溫度分布，降低結(jié)晶器內(nèi)彎月面液面波動；但是水口內(nèi)旋流在對結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動產(chǎn)生優(yōu)良影響的同時，也會對結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動帶來不良的影響，例如對結(jié)晶器寬面的沖擊增大等。而現(xiàn)有的板坯連鑄用浸入式水口，既無法完全發(fā)揮旋流的作用，又無法抑制水口內(nèi)旋流對結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動的不良影響，無法完全滿足水口內(nèi)旋流連鑄的需要?；谏鲜鲈?，常規(guī)板坯連鑄常用的近似圓管型的雙側(cè)孔水口由于結(jié)構(gòu)的原因，無法充分發(fā)揮水口旋流作用，也無法對旋流帶來的不良影響進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服水口內(nèi)旋流對結(jié)晶器內(nèi)流動的不良影響，不斷對浸入式水口結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提供一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，能夠配合水口內(nèi)旋流使用，既能充分發(fā)揮旋流連鑄的效果，同時能降低因旋流而引起的水口出流對結(jié)晶器寬面沖擊影響。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，由鋼液流入端、側(cè)壁、空心內(nèi)腔、水口底部和鋼液吐出孔組成；所述側(cè)壁上設(shè)置有渣線，側(cè)壁和水口底部相連，二者圍成空心內(nèi)腔，空心腔體的頂端開口，作為鋼液流入端；在靠近水口底部的側(cè)壁上左右對稱設(shè)置有大小、形狀相同的一對鋼液吐出孔，高度s為50 100mm，兩鋼液吐出孔與空心內(nèi)腔相互連通；所述的鋼液吐出孔上緣是弧形曲面，弧形曲面的內(nèi)曲面切線的夾角盧的取值范圍為30° 120°，下緣是斜面，斜面的傾角a的取值范圍為-30° +30°，鋼液吐出孔的一個側(cè)面向內(nèi)傾斜，另一個側(cè)面平行于結(jié)晶器寬面，兩個側(cè)面的夾角β的取值范圍為0° 20°，兩個側(cè)面與側(cè)壁內(nèi)側(cè)相接，其中向內(nèi)傾斜的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X1的取值范圍為O 30mm，平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X2的取值范圍為O 30mm。所述的鋼液吐出孔形狀是橢圓形、帶倒角的長方形、圓形、左右為半圓中間為方形的組合體或者上下為半圓中間為方形的組合體。

所述空心內(nèi)腔的橫截面形狀是圓形、帶倒角的方形或前后為平面、左右為弧面的扁形。所述的空心內(nèi)腔采用漸縮型、直型或階梯型。所述的側(cè)壁和水口底部是采用耐火材料靜壓成型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是:
本發(fā)明的技術(shù)方案中，為了抑制鋼液吐出孔上部負(fù)壓區(qū)的形成，鋼液吐出孔的上緣采用弧形化處理，鋼液在流經(jīng)水口吐出孔時由于離心力的作用，會沿著鋼液吐出孔上緣內(nèi)曲面流入結(jié)晶器，抑制了此處負(fù)壓區(qū)的產(chǎn)生，同時由于負(fù)壓區(qū)的抑制，鋼液會由鋼液吐出孔均勻的流入結(jié)晶器，對獲得均勻穩(wěn)定的水口出流很有幫助。此外，為了獲得想要的鋼液出流角度，可以調(diào)整鋼液吐出孔上上緣弧形曲面的內(nèi)曲面切線的夾角盧，鋼液吐出孔下緣斜面傾角a以及底部形狀，獲得想要的水口出流角度，水口底部可以采用凹底、凸底和平底。為了減少鋼液對結(jié)晶器寬面的沖擊，本發(fā)明的技術(shù)方案將水口吐出孔側(cè)壁設(shè)計為一邊向內(nèi)傾斜，一邊平行于結(jié)晶器寬面的形狀，并通過調(diào)節(jié)鋼液吐出孔向內(nèi)傾斜的側(cè)面與結(jié)晶器寬面的夾角β Hx2的數(shù)值獲得理想的水口出流。本發(fā)明的浸入式水口可以滿足不同鋼種的需要，靈活的調(diào)整浸入式水口內(nèi)徑、夕卜徑以及長度，并可以適應(yīng)不同的水口內(nèi)旋流產(chǎn)生方式:產(chǎn)生旋流的方式可以是機(jī)械式的(水口內(nèi)安裝耐火材料制轉(zhuǎn)子)、電磁式的(外加旋轉(zhuǎn)電磁場)或者永磁場式的
本發(fā)明的浸入式水口能夠滿足不同方向的鋼液旋流，如果鋼液旋流為順時針，水口結(jié)構(gòu)相應(yīng)采用對稱變化即可滿足要求。綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠均勻兩個鋼液吐出孔的出流，降低結(jié)晶器彎月面處液面波動，抑制水口側(cè)開口上方的負(fù)壓，防止保護(hù)渣的卷入，使結(jié)晶器熔池高溫區(qū)充分地上移，既能充分發(fā)揮旋流連鑄的效果，同時能降低因旋流而引起的水口出流對結(jié)晶器寬面沖擊影響。


圖1是本發(fā)明的浸入式水口的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1的A-A剖視 圖3是圖2帶上結(jié)晶器的示意 其中:1.鋼液流入端；2.空心內(nèi)腔；3.側(cè)壁；4.渣線；5.水口底部；6.鋼液吐出孔上緣弧形曲面；7.鋼液吐出孔；8.鋼液吐出孔下緣斜面；9.鋼液吐出孔向內(nèi)傾斜的側(cè)面；10.鋼液吐出孔平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面；11.結(jié)晶器寬面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和說明書附圖1-3對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2和圖3所示,本發(fā)明的板還電磁旋流連鑄用浸入式水口，由鋼液流入端1、側(cè)壁3、空心內(nèi)腔2、水口底部5和鋼液吐出孔7組成；所述側(cè)壁上設(shè)置有渣線4，渣線4的深度為10 25mm，高度為100 160mm，渣線4下端離水口底部5下表面距離為100 200mm ;側(cè)壁3和水口底部5相連，二者圍 成空心內(nèi)腔2，空心內(nèi)腔2的橫截面形狀可以為圓形或前后為平面、左右為弧面的扁形，空心內(nèi)腔2可以采用漸縮型、直型或階梯型，空心腔體2的頂端開口，作為鋼液流入端1，產(chǎn)生浸入式水口內(nèi)鋼液旋流的部位是在空心內(nèi)腔2的中部，產(chǎn)生旋流的方式可以是機(jī)械式的(水口內(nèi)安裝耐火材料制轉(zhuǎn)子)、電磁式的(外加旋轉(zhuǎn)電磁場)或者永磁場式的，圖3中所示的箭頭方向?yàn)殇撘毫鲃臃较颍?br> 在靠近水口底部5的側(cè)壁上左右對稱設(shè)置有大小、形狀相同的一對鋼液吐出孔7，兩鋼液吐出孔7與空心內(nèi)腔2相互連通，鋼液吐出孔7可以是橢圓形，帶倒角的長方形、圓形、左右為半圓中間為方形的組合體或者上下為半圓中間為方形的組合體；
所述的鋼液吐出孔7的上緣是弧形曲面，下緣是斜面，鋼液吐出孔7的一個側(cè)面向內(nèi)傾斜，另一個側(cè)面行于結(jié)晶器寬面。兩側(cè)的鋼液吐出孔上緣弧形曲面6的內(nèi)曲面切線的夾角β的取值范圍為30° 120° ;鋼液吐出孔下緣斜面8的傾角a的取值范圍為-30° +30° ;鋼液吐出孔向內(nèi)傾斜的側(cè)面9與鋼液吐出孔平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面10的夾角Θ的取值范圍為0° 20°，圖2中兩個側(cè)面與側(cè)壁內(nèi)側(cè)相接，其中向內(nèi)傾斜的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離Xl的取值范圍為O 30mm，平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離x2的取值范圍為O 30mm。水口底部5可以采用凹底、凸底或平底，倒角TtV的取值范圍為5 20mm，倒角化？的取值范圍為5 20mm。本發(fā)明中鋼液旋流采用逆時針旋流，如果鋼液旋流為順時針，水口結(jié)構(gòu)相應(yīng)采用對稱變化即可滿足要求。本發(fā)明的浸入式水口配合水口內(nèi)旋流可以均勻水口兩側(cè)的出流，降低結(jié)晶器彎月面處液面波動，抑制水口側(cè)開口上方的負(fù)壓，防止保護(hù)渣的卷入，使結(jié)晶器熔池高溫區(qū)充分地上移。本發(fā)明中的鋼液流動方式既能充分發(fā)揮旋流連鑄的效果，同時能降低因旋流而引起的水口出流對結(jié)晶器寬面沖擊影響。
實(shí)施例1
一種板還電磁旋流連鑄用浸入式水口，長度700mm,內(nèi)徑50mm,外徑90mm,空心內(nèi)腔2的橫截面形狀為前后為平面、左右為弧面的扁形，空心內(nèi)腔采用直型，渣線4的深度為10_，渣線4的高度為100mm，渣線4下端離水口底部5下表面距離為100mm，兩側(cè)的鋼液吐出孔上緣弧形曲面6的內(nèi)曲面切線的夾角盧的取值為30°，水口底部結(jié)構(gòu)為凸底，倒角化？的取值為Omm,鋼液吐出孔高度s為50mm,形狀為帶倒角的長方形,鋼液吐出孔下緣斜面8的傾角a的取值為+30°，鋼液吐出孔向內(nèi)傾斜的側(cè)面9與結(jié)晶器寬面的夾角β的取值為O°，兩個側(cè)面與側(cè)壁內(nèi)側(cè)相接，其中向內(nèi)傾斜的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X1的取值為20mm，平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X2的取值為10mm。實(shí)施例2
一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，長度900臟，內(nèi)徑70mm，外徑120mm，空心內(nèi)腔2的橫截面形狀為圓形，空心內(nèi)腔采用漸縮型，渣線4的深度為15mm，渣線4的高度為130mm，渣線4下端離水口底部5下表面距離為150mm，兩側(cè)的鋼液吐出孔上緣弧形曲面6的內(nèi)曲面切線的夾角盧的取值為60°，水口底部結(jié)構(gòu)為平底，倒角化 的取值為10mm，鋼液吐出孔高度s的取值為60mm,形狀為圓形,鋼液吐出孔下緣斜面8的傾角a的取值為0° ,鋼液吐出孔向內(nèi)傾斜的側(cè)面9與結(jié)晶器寬面的夾角β的取值為10°，兩個側(cè)面與側(cè)壁內(nèi)側(cè)相接，其中向內(nèi)傾斜的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離xl的取值為0mm，平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離x2的取值為0_。實(shí)施例3 一種板還電磁旋流連鑄用浸入式水口，長度1200mm,內(nèi)徑100mm,外徑150mm,空心內(nèi)腔2的橫截面形狀為帶倒角的方形，空心內(nèi)腔采用階梯型，階梯型部分高度為300mm，渣線4的深度為25mm，渣線4的高度為160mm，渣線4下端離水口底部5下表面距離為200mm，兩側(cè)的鋼液吐出孔上緣弧形曲面6的內(nèi)曲面切線的夾角盧的取值為120°，水口底部結(jié)構(gòu)為凹底，倒角價的取值為20mm，倒角化？的取值為20mm，鋼液吐出孔高度s的取值為100mm，形狀為上下為半圓中間為方形的組合體，鋼液吐出孔下緣斜面8的傾角〃的取值為-30°，鋼液吐出孔向內(nèi)傾斜的側(cè)面9與結(jié)晶器寬面的夾角β的取值為20°，兩個側(cè)面與側(cè)壁內(nèi)側(cè)相接，其中向內(nèi)傾斜的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X1的取值為30mm，平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X2的取值為30mm。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，由鋼液流入端、側(cè)壁、空心內(nèi)腔、水口底部和鋼液吐出孔組成；所述側(cè)壁上設(shè)置有渣線，側(cè)壁和水口底部相連，二者圍成空心內(nèi)腔，空心腔體的頂端開口，作為鋼液流入端；其特征在于: 在靠近水口底部的側(cè)壁上左右對稱設(shè)置有大小、形狀相同的一對鋼液吐出孔，高度S為50 100mm，兩鋼液吐出孔與空心內(nèi)腔相互連通；所述的鋼液吐出孔上緣是弧形曲面，弧形曲面的內(nèi)曲面切線的夾角盧的取值范圍為30° 120°，下緣是斜面，斜面的傾角a的取值范圍為-30° +30°，鋼液吐出孔的一個側(cè)面向內(nèi)傾斜，另一個側(cè)面平行于結(jié)晶器寬面，兩個側(cè)面的夾角β的取值范圍為0° 20°，兩個側(cè)面與側(cè)壁內(nèi)側(cè)相接，其中向內(nèi)傾斜的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X1的取值范圍為０ 30mm，平行于結(jié)晶器寬面的側(cè)面從相接點(diǎn)到與其相接的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的頂端距離X2的取值范圍為０ 30mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，其特征在于所述的鋼液吐出孔形狀是橢圓形、帶倒角的長方形、圓形、左右為半圓中間為方形的組合體或者上下為半圓中間為方形的組合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，其特征在于所述的空心內(nèi)腔的橫截面形狀是圓形、帶倒角的方形或前后為平面、左右為弧面的扁形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，其特征在于所述的空心內(nèi)腔采用漸縮型、直型或階梯型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口，其特征在于所述的側(cè)壁和水口底部是采用耐火材料靜壓成型。
全文摘要
本發(fā)明屬于連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種板坯電磁旋流連鑄用浸入式水口。一種用于板坯旋流連鑄的浸入式水口，由鋼液流入端、側(cè)壁、空心內(nèi)腔、水口底部和鋼液吐出孔組成，在靠近水口底部的側(cè)壁上左右對稱設(shè)置有大小、形狀相同的一對鋼液吐出孔，鋼液吐出孔上緣是弧形曲面，弧形曲面的內(nèi)曲面切線的夾角β為30°～120°，下緣是斜面，斜面的傾角α為-30°～+30°，鋼液吐出孔的一個側(cè)面向內(nèi)傾斜，另一個側(cè)面平行于結(jié)晶器寬面，兩個側(cè)面的夾角θ為0°～20°。本發(fā)明能夠均勻兩個鋼液吐出孔的出流，降低結(jié)晶器彎月面處液面波動，既能充分發(fā)揮旋流連鑄的效果，同時能降低因旋流而引起的水口出流對結(jié)晶器寬面沖擊影響。
文檔編號B22D11/10GK103212682SQ20131014597
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者王強(qiáng), 蘇志堅(jiān), 李德偉, 陳進(jìn), 王凱, 赫冀成, 丸川雄凈 申請人:沈陽東大新冶金技術(shù)有限公司