專利名稱：浸沒(méi)式噴管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴管，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于使金屬液流過(guò)其中的浸沒(méi)式噴管。
背景技術(shù)：
在連續(xù)鑄造例如厚度為50到60mm，寬度為975到1625mm的鋼錠時(shí)，可使用一種通常出口尺寸為25到40mm，寬度為150到250mm的浸沒(méi)式噴管。該噴管通常結(jié)合了兩個(gè)相對(duì)引導(dǎo)流體的出口，它們使熔融鋼液流相對(duì)于垂線方向偏轉(zhuǎn)10到90度的視角。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用已有技術(shù)的噴管不能達(dá)到明顯的偏轉(zhuǎn)角度。實(shí)際的偏轉(zhuǎn)角度明顯較小。此外，在出口處的流速分布是非常不均勻的，在出口的上部流速低，而在出口的較下部流速高。這些噴管在熔融鋼液中產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的駐波，為了潤(rùn)滑起見(jiàn)，所述熔融鋼液是由一種模具用溶劑(mold flux)或模具用粉末(mold powder)覆蓋的。這些噴管還能在駐波中進(jìn)一步地產(chǎn)生振蕩，其中靠近模具一端的彎月面交替地上升和下降，而靠近模具另一端的彎月面則交替地下降和上升。已有技術(shù)的噴管還能產(chǎn)生間歇的表面紊流。所有的這些效應(yīng)都傾向于在鋼錠本體中夾帶模具用溶劑，因而降低了質(zhì)量。駐波的振蕩將導(dǎo)致在彎月面上或附近通過(guò)模具的熱傳導(dǎo)變得不穩(wěn)定。這種有害的效應(yīng)還會(huì)影響鋼殼形成和模具用粉末的潤(rùn)滑的均勻性，并且會(huì)在模具銅中產(chǎn)生應(yīng)力。在連鑄的速度增加時(shí)，這種影響變得越來(lái)越嚴(yán)重；因此，要生產(chǎn)所需品質(zhì)的鋼時(shí)，就必須限制連鑄的速度。
對(duì)發(fā)明的揭示本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種噴管，其中液流的偏轉(zhuǎn)一部分是由施加于液流外部的負(fù)壓來(lái)完成的，例如通過(guò)彎曲的終止彎折管段，從而使出口處的速度分布更為均勻。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種用于使金屬液流過(guò)的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的入口管段，它具有一大體軸向的對(duì)稱線以及一第一橫剖流動(dòng)區(qū)域；一過(guò)渡區(qū)域，它具有第一橫剖流動(dòng)區(qū)域，該區(qū)域帶有兩個(gè)或更多個(gè)前壁以及兩個(gè)或更多個(gè)側(cè)壁，通過(guò)給前壁設(shè)置一個(gè)收斂角可以減小第一橫剖區(qū)域的厚度，通過(guò)給側(cè)壁設(shè)置一個(gè)擴(kuò)張角可以增加第一橫剖區(qū)域的寬度，從而產(chǎn)生一個(gè)大致細(xì)長(zhǎng)并且平面對(duì)稱的過(guò)渡區(qū)域之第二橫剖區(qū)域；用以分隔從過(guò)渡區(qū)域來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該裝置并具有大致相等的預(yù)定的橫剖流動(dòng)面積，所述分流裝置包括一橫剖流動(dòng)面積大致為六邊形的過(guò)渡部分，包括了用于放大橫剖流動(dòng)面積的該過(guò)渡部分的裝置，因而使兩股液流的預(yù)定流動(dòng)面積的總起來(lái)明顯地大于所示入口管段的一定的流動(dòng)面積；設(shè)置在液流之間、用于在液流的內(nèi)部產(chǎn)生正壓的第一裝置，該第一裝置具有一倒圓導(dǎo)緣，該導(dǎo)緣有足夠大的曲率半徑，因而可以在沒(méi)有流動(dòng)流體分離的情況下改變滯流點(diǎn)；以及用來(lái)在液流的外部產(chǎn)生負(fù)壓的裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該分流裝置包括設(shè)置在液流之間的、用于在液流的內(nèi)部產(chǎn)生正壓的第一裝置，以及用來(lái)在液流的外部產(chǎn)生負(fù)壓的第二裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；包括一個(gè)過(guò)渡部分、用于降低從入口管段來(lái)的流體流速的裝置，所述過(guò)渡部分具有從垂直方向擴(kuò)張一預(yù)定角度的諸側(cè)壁，并具有一明顯地大于所述一定面積的出口橫剖流動(dòng)面積；以及用于將從過(guò)渡部分來(lái)的流體分隔成兩股從垂直方向朝相對(duì)的方向作角度偏轉(zhuǎn)的裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該分流裝置被設(shè)置在液流之間，并具有一倒圓導(dǎo)緣，該導(dǎo)緣有足夠大的曲率半徑，因而可以在沒(méi)有流動(dòng)流體分離的情況下改變滯流點(diǎn)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該分流裝置包括一個(gè)橫剖流動(dòng)面積大致是六邊形的過(guò)渡部分。
較佳的是，本發(fā)明提供了一種浸沒(méi)式噴管，該噴管具有一個(gè)從軸對(duì)稱流動(dòng)的圓形橫截面開(kāi)始，到一帶有一定厚度的細(xì)長(zhǎng)橫截面為止的主過(guò)渡部分，所述細(xì)長(zhǎng)橫截面的直徑小于圓形橫截面，而其寬度大于圓形橫截面，該橫截面是平面對(duì)稱流動(dòng)，忽略摩擦因素，流速沿該過(guò)渡部分是大致均勻的。
還有較佳的是，本發(fā)明提供的一種浸沒(méi)式噴管具有一種橫截面為六邊形的主過(guò)渡部分以增加在主過(guò)渡部分內(nèi)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)效率。
還有較佳的是，本發(fā)明提供的一種浸沒(méi)式噴管在入口管和諸出口之間有發(fā)散，以降低從從入口開(kāi)始的流速并且減少紊流。
還有較佳的是，本發(fā)明提供的一種浸沒(méi)式噴管在具有一定橫截面的過(guò)渡部分中能對(duì)流體進(jìn)行分散和減速以降低流體從出口流出的流速，并且加強(qiáng)液流在出口處的流速穩(wěn)定性和均勻性。
還有較佳的是，本發(fā)明提供的一種浸沒(méi)式噴管具有一分流裝置，該分流裝置帶有一個(gè)倒圓導(dǎo)緣以在沒(méi)有流動(dòng)分隔的情況下改變滯流點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明下面將結(jié)合附圖，僅僅是舉例性質(zhì)的來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是沿圖2中線1-1向后看的軸向剖視圖，示出了一個(gè)第一浸沒(méi)式噴管，它具有一帶有擴(kuò)散角的六邊形小角度擴(kuò)張的主過(guò)渡部分以及一中等的終止彎頭；圖1a是一個(gè)具有一倒圓導(dǎo)緣的較佳的流體分流裝置之向后看的局部剖視圖；圖1b是沿著示出一浸沒(méi)式噴管的變化實(shí)施例的圖2a中的線1b-1b剖取的一個(gè)變化實(shí)施例的軸向剖視圖；圖2是從圖1中的線2-2向右看的軸向剖視圖；圖2a是從圖1b中的線2a-2a剖取的軸向剖視圖；圖3是從圖1和2中的平面3-3向下看的橫剖視圖；圖3a是沿圖1b和2a中的平面3a-3a剖取的橫剖視圖；
圖4是從圖1和2中的平面4-4向下看的橫剖視圖；圖4a是沿圖1b和2a中的平面4a-4a剖取的橫剖視圖；圖5是從圖1和2中的平面5-5向下看的橫剖視圖；圖5a是沿圖1b和2a中的平面5a-5a剖取的橫剖視圖；圖6是從圖1和2中的平面6-6向下看的橫剖視圖；圖6a是從圖1和2中的平面6-6向下看的又一個(gè)橫剖視圖；圖6b是從圖13和14及圖15和16中的平面6-6向下看的橫剖視圖；圖6c是沿圖1b和2a中的線6c-6c剖取的橫剖視圖；圖7是一第二浸沒(méi)式噴管的向后看的軸向剖視圖，該噴管具有一面積不變并從圓到方的過(guò)渡部分、一帶有擴(kuò)散角的六邊形小角度擴(kuò)張的主過(guò)渡部分、以及一中等的終止彎頭；圖8是向圖7的噴管右側(cè)看的軸向剖視圖；圖9是一第三浸沒(méi)式噴管的向后看的軸向剖視圖，該噴管具有一擴(kuò)散程度中等并從圓到方的過(guò)渡部分、一具有恒定流動(dòng)面積的六邊形中等擴(kuò)張角的主過(guò)渡部分、以及一小的終止彎頭；圖10是向圖9之噴管右側(cè)看的軸向剖視圖；圖11是一第四浸沒(méi)式噴管的向后看的軸向剖視圖，該噴管具有從圓到方并且從方到圓的高度總擴(kuò)散的過(guò)渡部分、一流動(dòng)面積減小的六邊形大擴(kuò)張角的主過(guò)渡部分、以及沒(méi)有終止彎頭；圖12是向圖11之噴管右側(cè)看的軸向剖視圖；圖13是一個(gè)類似于圖1但是具有一矩形主過(guò)渡部分的第五浸沒(méi)式噴管的向后看的軸向剖視圖；圖14是從圖1 3之噴管向右看的軸向剖視圖；圖15是一第五浸沒(méi)式噴管的向后看的軸向剖視圖，該噴管具有一帶擴(kuò)散角的矩形的小角度擴(kuò)張的主過(guò)渡部分、在該主過(guò)渡部分內(nèi)有較小的流動(dòng)偏角、以及大的終止彎折部；圖16是向圖15之噴管右側(cè)看的軸向剖視圖；圖17是一已有技術(shù)噴管的向后看的軸向剖視圖；圖17a是一個(gè)向后看的軸向剖視圖，示出了由圖17中的噴管產(chǎn)生的模具流動(dòng)圖案；圖18是又一個(gè)已有技術(shù)噴管的向后看的軸向剖視圖；在各附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示各種視圖下相同的部件。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式為了清楚起見(jiàn)，下面先來(lái)描述已有技術(shù)的噴管。參見(jiàn)圖17，其中示出了一個(gè)類似于歐洲專利0403808中描述那樣的噴管30。該技術(shù)中已知的是，熔融的鋼液從一個(gè)中間包通過(guò)一閥門或止擋桿后流入一圓形的入口管段30b。噴管30包括一個(gè)從圓到方的主過(guò)渡部分34。該噴管還包括一扁平板型的分流裝置32，該分流裝置將兩股液流引導(dǎo)成相對(duì)于垂線方向明顯地地偏轉(zhuǎn)正負(fù)90度。然而，實(shí)際上偏轉(zhuǎn)的角度只有正負(fù)45度。此外，在出口46和48處的流速是不均勻的。在靠近過(guò)渡部分34的右擴(kuò)張側(cè)壁34c處，從出口48流出的流速是較低的，如矢量627所示。而從出口48流出時(shí)的最大流速則發(fā)生在分流裝置32附近，如矢量622所示。由于摩擦的緣故，鄰近分流裝置32的流體流速略小，如矢量621所示。在出口48處不均勻的流速將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生紊流。此外，出口46和48處的流體在20到60秒的周期內(nèi)可正負(fù)20度地低頻波動(dòng)。在出口46處，最大的流速由矢量602來(lái)表示，它相應(yīng)于出口48處的矢量622。矢量602在兩個(gè)極限位置之間波動(dòng)，兩極限位置中的一個(gè)是從垂直方向偏轉(zhuǎn)65度的矢量602a，而另一個(gè)則是從垂直方向偏轉(zhuǎn)25度的矢量602b。
如圖17a所示，從出口46和48流出的流體趨向于彼此間成90度角，因此當(dāng)出口46處的輸出流由矢量602a來(lái)表示時(shí)，也就是從垂直方向偏轉(zhuǎn)65度時(shí)，出口48處的輸出流由從垂直方向偏轉(zhuǎn)25度的矢量622a來(lái)表示。在圖17a所示的一個(gè)極端的波動(dòng)情況下，模具54之左端的彎月面M1上升得相當(dāng)大，而其右模具端的彎月面M2上升得就比較小。為清楚起見(jiàn)，圖中示出的效果是被夸大的。通常，彎月面的最低水平線產(chǎn)生在靠近噴管30的地方。在連鑄的速度為每分鐘3噸時(shí)，彎月面通常顯示出高度為18到30mm的駐波。在圖中示出的極端的波動(dòng)情況下，在模具左端有一個(gè)幅度較大、深度較低的順時(shí)針循環(huán)C1，而在模具的右端有一個(gè)幅度較小、深度較大的逆時(shí)針循環(huán)C2。
如圖17a和17b所示，鄰近噴管30處有一個(gè)模具的隆起區(qū)域B，這里的模具寬度有所增加，用以容納噴管，而噴管的耐熔壁厚通常為19mm。在圖17所示的極端波動(dòng)情況下，有一個(gè)較大的表面流F1從左到右地流入噴管30前后的隆起區(qū)域內(nèi)。還有一個(gè)較小的表面流F2從右到左地流向隆起區(qū)域。在靠近噴管30右側(cè)的模具隆起區(qū)域內(nèi)的彎月面中有間歇的表面紊流V發(fā)生。在出口46和48處高度不均勻的速度分布、在彎月面中的大的駐波、駐波中發(fā)生的振蕩以及諸表面紊流，這一切都趨向于夾帶模具用粉末和模具的潤(rùn)滑劑，從而使鑄鋼生產(chǎn)的質(zhì)量下降。此外，鋼殼的形成是不穩(wěn)定和不均勻的，潤(rùn)滑劑也會(huì)帶來(lái)不良的影響，而且在彎月面上或附近還可產(chǎn)生應(yīng)力。在高速連鑄時(shí)，所有的這些效應(yīng)都將進(jìn)一步的惡化。這樣已有技術(shù)的噴管都需要連鑄的速度被降低。
請(qǐng)重新參見(jiàn)圖17，分流裝置或者可以包括一個(gè)鈍角三角形的楔塊32c，該楔塊具有一夾角為156度度的導(dǎo)緣，楔塊的側(cè)面設(shè)置的角度是從水平線起12度，如首先申請(qǐng)的德國(guó)專利DE3709188中所揭示的那樣，這樣便會(huì)形成一個(gè)正負(fù)78度的較明顯的偏轉(zhuǎn)。然而實(shí)際的偏轉(zhuǎn)角度還是接近正負(fù)45度，而且該噴管也顯示出如前一樣的各種缺點(diǎn)。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖18，圖中的噴管30類似于第二申請(qǐng)的德國(guó)專利DE4142447，它的所謂明顯可見(jiàn)的偏轉(zhuǎn)角度在10到22度之間。從進(jìn)管30b來(lái)的流動(dòng)流體進(jìn)入到主過(guò)渡部分34，該過(guò)渡部分的偏轉(zhuǎn)角度是由偏轉(zhuǎn)側(cè)壁34c和34f以及三角形的分流裝置32限定的，其大小為正負(fù)20度。如果省略分流裝置32，那么在鄰近出口46和48處便用標(biāo)號(hào)50來(lái)表示一流體最終的等位線。等位線50在靠近管子30b之軸線S的中心區(qū)域的曲率為零，而在與噴管的右和左側(cè)壁34c和34f的垂直正交處的曲率最大。在中心部分流動(dòng)之流體的偏轉(zhuǎn)是可以不計(jì)入的；只有靠近側(cè)壁的流動(dòng)流體才展現(xiàn)出一個(gè)正負(fù)20度的偏轉(zhuǎn)。如果沒(méi)有分流裝置，這便意味著在出口46和48處的平均偏轉(zhuǎn)角度會(huì)在明顯地減少正負(fù)20度之偏轉(zhuǎn)角的1/4，也許是1/5或20％。
不考慮壁的摩擦因素，64a是一個(gè)代表了靠近噴管的左側(cè)壁34a的流動(dòng)情況的合成矢量和流線，而66a是一個(gè)代表了靠近噴管的右側(cè)壁34c的流動(dòng)情況的合成矢量和流線。流線的起始點(diǎn)和方向與矢量的起始點(diǎn)和方向是相對(duì)應(yīng)的；并且流線的長(zhǎng)度也和矢量的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。流線64a和66a當(dāng)然會(huì)消失在模具中的液體和從噴管30流出的液體之間形成的混流中。如果插裝一個(gè)短的分流裝置32，它大致會(huì)充當(dāng)一個(gè)二維流動(dòng)的截流體?？拷摻亓黧w的矢量—流線64和66的流速高于矢量—流速64a和66a的流速。流線64和66當(dāng)然會(huì)消失在分流裝置32的下游低壓尾流中。該低壓尾流會(huì)使靠近分流裝置32的流動(dòng)流體轉(zhuǎn)向下游。較后的德國(guó)申請(qǐng)揭示了一個(gè)三角形的分流裝置32，其長(zhǎng)度只有主過(guò)渡部分34的21％。這樣便不能在任何地方都能充分地達(dá)到接近明顯偏轉(zhuǎn)的效果，如果要達(dá)到這樣的效果就需要有一個(gè)長(zhǎng)度更長(zhǎng)些的三角形分流裝置，其長(zhǎng)度相應(yīng)于主過(guò)渡部分34而增加。在沒(méi)有充分橫向偏轉(zhuǎn)的情況下，熔融的鋼液會(huì)有潛入模具中的傾向。這樣便增加了駐波的振幅，這不是通過(guò)增加模具端部彎月面的高度而達(dá)成的，而是通過(guò)增加噴管前后的隆起部分彎月面的凹陷程度而達(dá)成的，流動(dòng)流體在此處夾帶從隆起部分的該部分來(lái)的液體并且產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。
曾經(jīng)有人在已有技術(shù)的噴管中嘗試著通過(guò)在液流間設(shè)置一正壓(如通過(guò)設(shè)置一分流裝置)來(lái)使液流偏轉(zhuǎn)。
由于在噴管的制造上存在著各種變化，所以在分流裝置上游的流動(dòng)流體缺乏減速或擴(kuò)散作用，而且從出口46和48流出流動(dòng)流體中會(huì)發(fā)生低頻波動(dòng)，流動(dòng)流體中央流線將不會(huì)沖擊圖18中三角形分流裝置32的頂點(diǎn)。流線的滯流點(diǎn)通常處于分流裝置32的一側(cè)或另一側(cè)上。例如，如果滯流點(diǎn)在分流裝置32的左側(cè)，那么在分流裝置32的右側(cè)便會(huì)發(fā)生流動(dòng)流體的層狀分離。分離的“氣泡”會(huì)降低流動(dòng)流體在分流裝置右側(cè)的角度偏轉(zhuǎn)，并且會(huì)在從出口48來(lái)的流動(dòng)流體中又引入了紊流。
上面已經(jīng)描述了已有技術(shù)的噴管以及與它們有關(guān)的各種問(wèn)題，下面我們將結(jié)合圖1b和2a來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖中的一個(gè)浸沒(méi)式噴管由標(biāo)號(hào)30總的來(lái)表示。如圖1b和2a所示，該噴管的上端包括一進(jìn)嘴30a，該進(jìn)嘴終止于一向下延伸的圓形管30b。將管段30b的軸線當(dāng)成噴管的軸線S。管段30b終止在平面3a-3a處，從圖3a中可以看出該平面是一圓形截面。然后，流動(dòng)流體進(jìn)入由標(biāo)號(hào)34總的表示、最好是具有34a到34d四個(gè)壁的主過(guò)渡部分34。每一側(cè)壁34a和34b均從垂直方向擴(kuò)張一個(gè)角度。每一前壁34c和34d與后壁34a和34b都是收斂的。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)的是，過(guò)渡區(qū)域34可以具有任何平面對(duì)稱的形狀和截面，不必限制于壁的數(shù)量(四個(gè)或六個(gè)壁)或者是文中提及的橫截面，只要是過(guò)渡部分34從一個(gè)大致圓形的截面變成一個(gè)大致細(xì)長(zhǎng)的平面對(duì)稱的截面形狀就行，這可以從圖3a，4a，5a，6c中看出來(lái)。
對(duì)一個(gè)錐形的二維擴(kuò)散裝置而言，通常要將其錐角限制在約8度左右，以避免因?yàn)榱鲃?dòng)流體在開(kāi)始時(shí)的分離而造成不必要的壓力損失。相應(yīng)地，對(duì)一個(gè)一維的矩形擴(kuò)散裝置而言，一對(duì)相對(duì)的壁是平行的，而另一對(duì)相對(duì)的壁應(yīng)該擴(kuò)張一個(gè)不超過(guò)16度的傾斜角；也就是說(shuō)，一個(gè)壁是從軸線起加8度，而另一個(gè)壁是從軸線起減8度。例如，在圖1b中的擴(kuò)散的主過(guò)渡部分34中，諸前壁有一個(gè)2.65度的平均收斂度，而諸側(cè)壁有一個(gè)5.2度的平均擴(kuò)張度，這樣便產(chǎn)生了一個(gè)大小約為10.4－5.3＝5.1度的側(cè)壁的等價(jià)一維擴(kuò)張，這個(gè)數(shù)值小于8度的限制。
圖4a，5a和6c是沿著圖1b和2a中的相應(yīng)平面4a-4a，5a-5a和6c-6c剖取的橫剖視圖，這些平面分別都是在平面3a-3a的下方。圖4a示出了四個(gè)半徑較大的凸角；圖5a示出了四個(gè)中等半徑的凸角；而圖6c示出了四個(gè)半徑較小的凸角。
分流裝置32被設(shè)置在過(guò)渡部分的下方，并因此產(chǎn)生了兩根軸線35和37。分流裝置的夾角大致等于出口壁38和39的擴(kuò)張角度。
平面3a-3a的面積大于兩個(gè)帶有角度的出口35和37的面積；從出口35和37流出的流體的流速小于從圓形管段30b流出的流體流速。這種流體平均流速的減小使得由于液體從噴管中進(jìn)入模具而產(chǎn)生的紊流有所減少。
總的偏轉(zhuǎn)量就是在主過(guò)渡部分34內(nèi)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)以及出口壁38和39所提供的角度擴(kuò)張而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)的和。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)寬度范圍在975到1625mm或38到64英寸之間，厚度為50到60mm的連鑄薄鋼錠而言，總的偏轉(zhuǎn)角度約為30度時(shí)是接近最佳的。最佳的偏轉(zhuǎn)角度是根據(jù)鋼錠的厚度而定的，并且在某些程度上要根據(jù)模具隆起部分B的長(zhǎng)度、寬度和深度而定。隆起部分的長(zhǎng)度一般是在800到1100mm，寬度一般是在150到200mm，深度一般是在700到800mm。
參見(jiàn)圖1和圖2，圖中用標(biāo)號(hào)30總的示出了一種變化形式的浸沒(méi)式噴管。如圖1和2所示，該噴管的上端包括一進(jìn)嘴30a，該進(jìn)嘴終止于一向下延伸的內(nèi)徑為76mm圓形管30b。將管段30b的軸線作為噴管的軸線S。管段30b終止在平面3-3處，從圖3中可以看出該平面是一圓形截面，其面積為4536mm2。然后，流動(dòng)流體進(jìn)入由標(biāo)號(hào)34總的表示、最好是具有34a到34f六個(gè)壁的主過(guò)渡部分34。每一側(cè)壁34a和34f均擴(kuò)張一個(gè)角度，最好是從垂直方向擴(kuò)張10度。前壁34d和34e和后壁34a和34b一樣都是以較小的夾角來(lái)設(shè)置的。這將在下文中加以解釋。前壁34d和34e與后壁34a和34b一起收斂，其收斂的平均角度大約是從垂直方向起3.8度。
對(duì)一個(gè)錐形的二維擴(kuò)散裝置而言，通常要將其錐角限制在約8度左右，以避免因?yàn)榱鲃?dòng)流體在開(kāi)始時(shí)的分離而造成不必要的壓力損失。相應(yīng)地，對(duì)一個(gè)一維的矩形擴(kuò)散裝置而言，一對(duì)相對(duì)的壁是平行的，而另一對(duì)相對(duì)的壁應(yīng)該擴(kuò)張一個(gè)不超過(guò)1 6度的傾斜角；也就是說(shuō)，一個(gè)壁是從軸線起力 8度，而另一個(gè)壁是從軸線起減8度。在圖1的擴(kuò)散的主過(guò)渡部分34中，前壁和后壁有一個(gè)3.8度的平均收斂度，因此可產(chǎn)生一個(gè)大小約為10－3.8＝6.2度的側(cè)壁的等價(jià)一維擴(kuò)張度，這個(gè)數(shù)值小于8度的限制。
圖4，5和6是沿著圖1和2中的相應(yīng)平面4-4，5-5和6-6剖取的橫剖視圖，這些平面分別設(shè)置在平面3a-3a下方的100、200和351.6mm的地方。前壁34e和34d之間的夾角與后壁34a和34b之間的夾角一樣都不超過(guò)180度。圖4示出了四個(gè)半徑較大的凸角；圖5示出了四個(gè)中等半徑的凸角；而圖6示出了四個(gè)半徑較小的凸角。后壁34a和34b的相交之處設(shè)置了一個(gè)弧度(filet)或半徑，前壁34d和34e的相交處也一樣。圖4中流動(dòng)通道的長(zhǎng)度為111.3mm，圖5中為146.5mm，圖6中為200mm。
或者，如圖6a所示，沿著平面6-6剖取的橫剖面上可具有四個(gè)基本上半徑為零的凸角。前壁34e和34d及后壁34a和34b沿著它們的交線在平面6-6以下朝著分流裝置32的端頭32a延伸17.6mm。因此，在那里產(chǎn)生了兩個(gè)出口35和37，它們分別相對(duì)水平方向加減10度。如圖6a所示，假設(shè)在平面6-6上過(guò)渡部分34具有較為尖銳的凸角，那么每個(gè)帶角度的出口就是矩形的，其傾斜的長(zhǎng)度為101.5mm，寬度為28.4，總面積為5776mm2。
平面3中的面積與兩個(gè)帶角度的出口35和37的面積的相對(duì)比率為π/4＝0.785；從出口35和37流出的速度是圓形管段30b中速度的78.5％。這種流體平均流速的減小使得由于液體從噴管中進(jìn)入模具而產(chǎn)生的紊流有所減少。從出口35和37流出的流體進(jìn)入到各自彎曲的矩形管段38和40。下面將會(huì)揭示出來(lái)，在主過(guò)渡部分34中的流動(dòng)流體大致被分成兩股，靠近側(cè)壁34c和34f的流速較高，而靠近軸線處的流速較低。這意味著流動(dòng)流體在主過(guò)渡部分34中會(huì)拐彎成接近正負(fù)10度。彎曲的矩形管段38和40通過(guò)又一個(gè)20度的角度來(lái)使流動(dòng)流體拐彎。該兩彎曲管段終止在線39和41處。在下游分別有兩個(gè)直的矩形管段42和44，流體在其中的速度分布大致上等于從彎曲管段38和40流出時(shí)的速度。出口46和48分別是直管段42和44的出口。希望的是，各彎曲管段38和40的內(nèi)壁38a和40a具有一看得出來(lái)的彎曲半徑，其大小最好是不超過(guò)外壁38b和40b的一半。內(nèi)壁38a和40a的半徑可以是100mm；而外壁38b和40b的半徑可以是201.5mm。外壁38b和40b是由分流裝置32限定的，該分流裝置有一個(gè)夾角為20度的尖銳的導(dǎo)緣。分流裝置32還限定了直矩形段42和44的內(nèi)壁42b和44b。
應(yīng)理解的是，在相鄰內(nèi)壁38a和40a上有著低壓和高流速，而在相鄰的外壁38b和40b上則是高壓和低速的。值得注意的是，在彎曲管段38和40中的這種速度分布和圖17和18中所示的已有技術(shù)的噴管相反。直管段42和44可使靠近彎曲管段38和40之內(nèi)壁38a和40a的高速低壓流體沿著壁42a和44a的一個(gè)合理的距離在內(nèi)壁42a和44a中擴(kuò)散成低速高壓。
總的偏轉(zhuǎn)量是正負(fù)30度，包括在諸過(guò)渡部分34中產(chǎn)生的10度和在彎曲管段38和40中產(chǎn)生的20度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)寬度范圍在975到1625mm或38到64英寸之間的連鑄薄鋼錠而言，這個(gè)總偏轉(zhuǎn)角是接近最佳的。最佳的偏轉(zhuǎn)角度是根據(jù)鋼錠的厚度而定的，并且在某些程度上要根據(jù)模具隆起部分B的長(zhǎng)度、寬度和深度而定。隆起部分的長(zhǎng)度一般是在800到1100mm，寬度一般是在150到200mm，深度一般是在700到800mm。當(dāng)然，應(yīng)理解的是，如圖6中沿平面6-6剖取的剖面所示，管段38，40，42和44不再是完全矩形的，只不過(guò)是大致如此。如圖6所示，還讓人滿意的是，側(cè)壁34c和34d可以是沒(méi)有直線部分的基本上呈半圓形的形狀。如圖中所示，為了加強(qiáng)附圖的說(shuō)明性質(zhì)，后壁34a和34b的交接處是非常尖銳的，就象是沿著一條直線。在圖2中，340b和340d分別表示側(cè)壁34c與前、后壁34b和34d的相交處(假設(shè)它們是如圖6a所示的方形凸角)。然而，因?yàn)檫@四個(gè)凸角在平面6-6的上游是圓的，所以線340b和349d便消失了。后壁34a和34b是彼此相對(duì)扭轉(zhuǎn)的，在平面3-3處的扭轉(zhuǎn)角為零，而在平面6-6處的扭轉(zhuǎn)角接近最大。前壁34d和34e也被類似地扭轉(zhuǎn)?？梢詫⒈?8a和42a及壁40a和44a看成是主過(guò)渡部分34之相應(yīng)側(cè)壁34f和34c的外擴(kuò)張延伸部。
參見(jiàn)圖1a，圖中示出了一個(gè)按比例放大且具有一倒圓導(dǎo)緣的分流裝置32。彎曲壁38b和40b的半徑均為例如從201.5到196.5mm中減去5mm。這樣便產(chǎn)生了一個(gè)10mm以上的厚度，在這個(gè)厚度范圍內(nèi)可以加工形成一個(gè)具有足夠彎曲半徑的導(dǎo)緣，以在不產(chǎn)生成層分離的情況下調(diào)節(jié)所需的滯流點(diǎn)范圍。分流裝置32的端頭32b可以是具有垂直方向半長(zhǎng)軸的半個(gè)橢圓形。端頭32最好是有機(jī)翼的形狀，例如一NACA0024型的對(duì)稱機(jī)翼，其在機(jī)翼長(zhǎng)度方向的前方30％處的厚度最大。相應(yīng)地，可以將出口35和37的寬度增加1.5mm到29.9mm，以使出口的面積保持為5776mm2。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖7和8，在圖中噴管之圓形管段30b的上部已經(jīng)被剖去。在平面3-3處的截面是圓形的。平面16-16處在平面3-3下方50mm的地方。該截面是矩形的，它的長(zhǎng)度為76mm，寬度為59.7mm，因而總面積是4536mm2。由于流動(dòng)流體沒(méi)有擴(kuò)散現(xiàn)象，所以在平面3-3和16-16之間的從圓到方的過(guò)渡部分52可以相對(duì)較短。過(guò)渡部分52連接于一段高度為25mm、終止在平面17-17處的矩形管54，以使由過(guò)渡部分52而來(lái)的流體在進(jìn)入到現(xiàn)以完全是矩形的擴(kuò)散的主過(guò)渡部分之前得到穩(wěn)定。主過(guò)渡部分34在平面17-17和6-6之間的高度為351.6mm的空間內(nèi)，其截面可以是完全的六邊形，如圖6a所示。在這種情況下，側(cè)壁34c和34f從垂直方向擴(kuò)張10度，而前壁和后壁則從垂直方向收斂一個(gè)2.6度的平均角度。等價(jià)一維擴(kuò)散壁的角度現(xiàn)在便成了大約10－2.6＝7.4度，這還是小于通常用的最大值8度。如果需要，可以省略矩形管段54，以使過(guò)渡部分52直接聯(lián)接于主過(guò)渡部分34。在平面6-6上，長(zhǎng)度仍然是200mm，相鄰壁的寬度仍然是28.4mm。在噴管的中心線上，寬度有所增加。沿平面4-4和5-5剖取的截面類似于圖4和5中所示，只是四個(gè)凸角不再是倒圓，而保持其尖銳形狀。后壁34a和34b之間及前壁34d和34e之間的交線與分流裝置32的端頭32a相交于平面6-6以下17.6mm的地方。帶角度的矩形出口35和37還是均具有101.5mm的長(zhǎng)度和28.4mm的寬度，因而可獲得的出口總面積為5776mml·從圖8中可以清楚地看到前壁34b和后壁34d的扭轉(zhuǎn)情況。
在圖7和8中，與圖1和2一樣，從過(guò)渡部分34的出口35和37流出的流體流經(jīng)各矩形的彎曲管段38和40，流體在彎曲管段相對(duì)垂直方向轉(zhuǎn)過(guò)20度，然后再經(jīng)過(guò)各直的矩形等效段42和44。從管段42和44流出的流體還是從垂直方向總的偏轉(zhuǎn)正負(fù)30度。分流裝置32之導(dǎo)緣的夾角還是20度。較佳的是，分流裝置32還是有一個(gè)倒圓導(dǎo)緣和一個(gè)半橢圓形的或者是如圖1a中所示的機(jī)翼形的端頭(32b)。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖9和10，在平面3-3和19-19之間是一個(gè)帶有擴(kuò)張的從圓到方的過(guò)渡部分56。在平面19處的面積為762＝5776mm2。平面3-3和19-19之間的距離是75mm，它等價(jià)于一個(gè)錐形的擴(kuò)散，其中的壁相對(duì)于軸線成3.5度，而壁之間總的夾角是7.0度。過(guò)渡部分34的側(cè)壁34c和34f均從垂直方向擴(kuò)張20度，而后壁34a-34b及前壁34d-34e則以一定的方式收斂，以相對(duì)水平方向成20度地設(shè)置一對(duì)矩形的出口35和37。平面20-20處于平面19-19下方156.6mm的地方。在該平面上，壁34c和34f之間的距離是190mm。后壁34a-34b之間及前壁34d-34e之間的交線在平面20-20以下朝著分流裝置32的端頭32a延伸34.6mm。兩個(gè)帶角度的矩形出口35和37還是均具有101.5mm的傾斜長(zhǎng)度和28.4mm的寬度，因而可獲得的出口總面積為5776mm2，這與平面19-19上過(guò)渡部分的出口面積相同。在過(guò)渡部分34的范圍內(nèi)沒(méi)有純的擴(kuò)散。在出口35和37處設(shè)置了矩形的彎曲管段38和40，在這種情況下，每股流體只能經(jīng)過(guò)一個(gè)10度的附加偏轉(zhuǎn)。分流裝置32之導(dǎo)緣的夾角為40度。彎曲管段38和40的后面跟著相應(yīng)的直矩形段38和40。管段38和40的內(nèi)壁38a和40a的半徑為100mm，大致等于外壁38b和40b之半徑201.1mm的一半?？偟钠D(zhuǎn)量還是正負(fù)30度。較佳的是，分流裝置32上設(shè)有一倒圓的導(dǎo)緣以及一半橢圓形的或機(jī)翼形的端頭(32b)，這種形狀是通過(guò)減少壁38b和40b的半徑，以及如果需要可相應(yīng)增加出口35和37的寬度而形成的。
參見(jiàn)圖11和12，沿平面3-3截取的截面還是圓形的；而沿平面19-19所截取的截面是方形的。在平面3-3和19-19之間是具有擴(kuò)散作用的、從圓到方的過(guò)渡部分56。通過(guò)將平面3-3和19-19之間的距離做成75mm就可以避免擴(kuò)散的過(guò)渡部分56中的分離現(xiàn)象。在平面19-19處的截面積還是762＝5776mm12。在平面19-19和平面21-21之間是一個(gè)一維的從方到圓的擴(kuò)散裝置。在平面21-21處的長(zhǎng)度為(4/π)76＝96.8mm，寬度為76mm，因而面積為7354mm2。擴(kuò)散裝置58的高度還是75mm；其側(cè)壁從垂直方向擴(kuò)張7.5度。在主過(guò)渡部分34中，每一側(cè)壁34c和34f均從垂直方向擴(kuò)張30度。為了確保用這樣的大角度來(lái)反抗流體的分離，過(guò)渡部分34提供了一個(gè)較為理想的壓力梯度，其中出口35和37的面積小于入口平面21-21的面積。平面22-22處于平面21-21以下67.8mm處，壁34c和34f之間的長(zhǎng)度是175mm。帶角度的矩形出口35和37均具有101.0mm的傾斜長(zhǎng)度和28.6mm的寬度，因而可獲得的出口總面積為5776mm2。后壁34a-34b之間及前壁34d-34e之間的交線在平面22-22以下朝著分流裝置32的端頭32a延伸50.5mm。在過(guò)渡部分34的出口35和37處設(shè)置了兩個(gè)直的矩形部分42和44。矩形部分42和44顯然是細(xì)長(zhǎng)的，用以彌補(bǔ)在過(guò)渡部分34范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)的損失。這里沒(méi)有插入彎曲部分38和40；偏轉(zhuǎn)的角度還是如主過(guò)渡部分34所提供的正負(fù)30度。分流裝置32是一個(gè)三角形的楔子，它的導(dǎo)緣夾角為60度。最好是在分流裝置32上設(shè)置一個(gè)倒圓的導(dǎo)緣和一個(gè)半橢圓形或機(jī)翼形的端頭(32b)，這時(shí)通過(guò)向外移動(dòng)壁42a和42b而增加分流裝置32之基部長(zhǎng)度來(lái)達(dá)成的。不計(jì)入摩擦因素，擴(kuò)散裝置58中增加的壓力等于發(fā)生在主過(guò)渡部分34中的壓力差。通過(guò)增加出口35和37的寬度可以進(jìn)一步地降低流速，同時(shí)還可在過(guò)渡部分34中獲得一個(gè)較理想的壓力梯度。
在圖11中，52表示主過(guò)渡部分34的出口35和37附近的一個(gè)流體等位線。應(yīng)注意的是，等位線52是垂直于壁34c和34f延伸的，這里的曲率為零。當(dāng)?shù)任痪€52向過(guò)渡部分34的中間移動(dòng)時(shí)，曲率變得越來(lái)越大，到了過(guò)渡部分34的正中間(相應(yīng)于軸線S)時(shí)，曲率最大。因此，該過(guò)渡部分的六邊形橫截面可在過(guò)渡部分34本身的范圍內(nèi)為流線提供一個(gè)轉(zhuǎn)向。據(jù)信，一個(gè)六邊形的主過(guò)渡部分的平均偏轉(zhuǎn)效率比側(cè)壁產(chǎn)生的明顯的偏轉(zhuǎn)要大2/3或大約3/4或75％。在圖1-2和7-8中，主過(guò)渡部分內(nèi)10度偏轉(zhuǎn)角中2.5度的損失幾乎在彎曲的和直的部分中完全得到彌補(bǔ)。在圖9-10中，主過(guò)渡部分內(nèi)20度偏傳角中5度的損失在彎曲的和直的部分中差不多已得到彌補(bǔ)。在圖11-12中，主過(guò)渡部分內(nèi)30度偏轉(zhuǎn)角中7.5度的損失在細(xì)長(zhǎng)的直管段中大部分得以彌補(bǔ)。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖13和14，圖中示出了圖1和2中所示的一種變化型式，主過(guò)渡部分34上只設(shè)有四個(gè)壁，后壁是34ab，前壁是34de。沿平面6-6剖取的截面可以如圖6b所示大致呈矩形。或者，該截面可以具有半徑為零的尖角?；蛘?，側(cè)壁34c和34f可以是沒(méi)有直的部分的半圓形截面。沿平面4-4和5-5剖取的橫剖面大致如圖4和5所示，當(dāng)然，只是后壁34a和34b以及前壁34e和34d是在一直線上的。出口35和37都在平面6-6上。線35a表示進(jìn)入彎曲部分38的帶角度的入口；而線37a則表示進(jìn)入彎曲部分40的帶角度的入口。分流裝置32具有一尖銳的導(dǎo)緣，該導(dǎo)緣的夾角是20度。流動(dòng)流體在過(guò)渡部分34左邊和右邊的偏轉(zhuǎn)大約是側(cè)壁34c和34f之10度角的20％，或者是平均偏轉(zhuǎn)正負(fù)2度。彎曲部分38和40的帶角度入口35a和37a假使過(guò)渡部分34中的流體已經(jīng)偏轉(zhuǎn)10度。彎曲部分38和40以及后面跟著的直管段42和44將彌補(bǔ)在過(guò)渡部分34中造成的8度偏轉(zhuǎn)損失中的大部分；但是不希望從出口46和48起的偏轉(zhuǎn)大于正負(fù)30度，分流裝置32最好是有一個(gè)倒圓的導(dǎo)緣和一個(gè)如圖1a所示的半橢圓形或機(jī)翼形的端頭(32b)。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖15和16，圖中示出了另一個(gè)類似于圖1和2中所示的噴管。主過(guò)渡部分34上還是只設(shè)有四個(gè)壁，后壁是34ab，前壁是34de。沿平面6-6剖取的截面可以如圖6b那樣帶有倒圓角，或者可以是帶尖銳角的矩形。沿平面4-4和5-5剖取的橫剖面大致如圖4和5所示，只是后壁34a和34b以及前壁34e和34d在一直線上。出口35和37都在平面6-6上。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，假設(shè)在出口35-37處的偏轉(zhuǎn)角是零度。彎曲部分38和40均使相應(yīng)地流動(dòng)流體偏轉(zhuǎn)30度。在這種情況下，如果分流裝置有一個(gè)尖銳的導(dǎo)緣，那它就會(huì)有夾角為零度的三角形頂點(diǎn)的性質(zhì)，這種構(gòu)造是不實(shí)際的。因此，壁38b和40b具有一減小的半徑，因而分流裝置32的導(dǎo)緣經(jīng)過(guò)倒圓的，而且端頭(32b)是半橢圓形或機(jī)翼形的。單單通過(guò)彎曲部分38和40，總的偏轉(zhuǎn)量便可以達(dá)到正負(fù)30度。直管段42和44的出口46和48設(shè)置在從水平方向偏轉(zhuǎn)不到30度的角度位置上，這個(gè)角度就是流動(dòng)流體從垂直方向偏轉(zhuǎn)的角度。
壁42a和44a顯然比壁42b和44b長(zhǎng)。由于靠近壁42a和44a的壓力梯度并不理想，所以需要設(shè)置一個(gè)比較大的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散。圖15-16中的直管段42和44可以適用于在圖1-2，7-8，9-10，以及13-14所示的噴管中。這樣的直管段還可以用在圖11-12所示的噴管中，但是好處不大。應(yīng)注意的是，對(duì)彎曲部分38和40的最初三分之一而言，壁38a和40a所提供的明顯的偏轉(zhuǎn)比相應(yīng)的側(cè)壁34f和34c小。然而，在此下游，擴(kuò)張的壁38a和40a以及擴(kuò)張的壁42a和44a將會(huì)比相應(yīng)的側(cè)壁34f和34c提供更明顯的視覺(jué)偏轉(zhuǎn)。
在類似于圖13和14所示的并已完全測(cè)試成功的最初設(shè)計(jì)中，側(cè)壁34c和34f均具有從垂直方向擴(kuò)張5.2度的擴(kuò)張角；而后壁34ab和前壁34de均具有從垂直方向收斂2.65度的收斂角。在平面3-3上，流動(dòng)流體的截面是圓形的，其直徑為76mm。在平面4-4上，流動(dòng)流體的截面的長(zhǎng)為95.5mm，寬為66.5mm，四個(gè)角的半徑為28.5mm。在平面5-5上，截面的長(zhǎng)為115mm，寬為57.5mm，四個(gè)角的半徑為19mm。平面6-6處在平面5-5之下150mm的地方，而不是151.6mm，其截面的長(zhǎng)為144mm，寬為43.5mm，四個(gè)角的半徑為5mm，流體流動(dòng)的面積是6243mm2。彎曲部分38和40被省略了。直管段40和42的壁42a和44a在平面6-6上和相應(yīng)的側(cè)壁34f和34c相交。壁42和44a還是從垂直方向擴(kuò)張30度，并且在平面6-6以下朝著一第七水平面延伸95mm。一個(gè)三角形分流裝置32之尖銳導(dǎo)緣的夾角是60度(如圖11)，該導(dǎo)緣就設(shè)置在第七平面上。分流裝置的底部在第七平面的下方延伸110mm。每一出口46和48均具有一110mm的傾斜長(zhǎng)度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，出口46和48的頂部應(yīng)該浸沒(méi)在彎月面以下至少150mm處。在以3.3噸每分鐘的速度連鑄一寬度為1384mm的鋼錠時(shí)，駐波的高度只有7到12mm；在彎月面內(nèi)沒(méi)有形成表面紊流；在模具寬度不到1200mm的情況下，沒(méi)有明顯的波動(dòng)；在模具寬度大于此的情況下，最終的波動(dòng)也是比較小的。據(jù)信，這種在寬度較大的模具中產(chǎn)生的較小的波動(dòng)可能緣出于流動(dòng)流體在壁42a和44a上的分離，這是因?yàn)樽罱K的偏轉(zhuǎn)非常地突然，而且因?yàn)樵诜至餮b置32之尖銳導(dǎo)緣的下游會(huì)發(fā)生流動(dòng)流體的分離。在這種原始的設(shè)計(jì)中，前、后壁34ab和34de在細(xì)長(zhǎng)的直管段42和44中連續(xù)地收斂2.65度。這樣，這些部分便不是帶有四個(gè)半徑為5mm的矩形，而是輕微不規(guī)則的四邊形來(lái)代替，出口46和48之頂部的寬度為35mm，而出口46和48之底部的寬度為24.5mm。我們將這一輕微不規(guī)則的四邊形看成是大致的矩形。
下面將可以清楚地看出，我們已經(jīng)完成了本發(fā)明的各個(gè)目的。通過(guò)在入口管和出口之間設(shè)置使流體擴(kuò)散以及減速的部分，可以降低流體從出口流出時(shí)的速度，沿著出口的長(zhǎng)度和寬度方向的速度分布也大體均勻，并且減少了模具中的駐波振蕩。通過(guò)在過(guò)渡部分的下方設(shè)置一個(gè)分流裝置便可以使兩股相對(duì)的液流從對(duì)稱平面的對(duì)稱軸線上偏轉(zhuǎn)。通過(guò)使流動(dòng)流體在過(guò)渡部分中擴(kuò)散和減速，可以獲得一個(gè)從垂直方向偏轉(zhuǎn)30度的總液流偏轉(zhuǎn)角，而且同時(shí)可以在出口處提供一個(gè)穩(wěn)定、均勻的速度。
此外，通過(guò)在液流的外部施加一個(gè)負(fù)壓，可以部分地完成兩股相對(duì)液流的偏轉(zhuǎn)。這些負(fù)壓部分地是通過(guò)增加主過(guò)渡部分下游側(cè)壁的擴(kuò)張角而產(chǎn)生的。通過(guò)設(shè)置內(nèi)半徑是外半徑的一個(gè)顯見(jiàn)分?jǐn)?shù)的彎曲管段可以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。通過(guò)為過(guò)渡部分設(shè)置一個(gè)具有相應(yīng)成對(duì)的前后壁并且各壁間夾角不超過(guò)180度的六邊形截面，可以在主過(guò)渡部分的范圍內(nèi)完成流動(dòng)流體的偏轉(zhuǎn)。分流裝置上設(shè)有一個(gè)具有充分曲率半徑的倒圓導(dǎo)緣，以防止由于制造的原因或者是由于輕微的流體波動(dòng)使滯流點(diǎn)出現(xiàn)想不到的變化，從而使流體在該向下游延伸的導(dǎo)緣處產(chǎn)生分離。
應(yīng)該理解的是，在不涉及子組合中其它特征的情況下，還可以利用或使用某些特征和子組合。但這應(yīng)該屬于權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明不應(yīng)受到上面所描述和示出的種種特定細(xì)節(jié)的限制，它只能是限制在所附權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于使金屬液流過(guò)的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的入口管段，它具有一大體軸向的對(duì)稱線以及一第一橫剖流動(dòng)區(qū)域；一過(guò)渡區(qū)域，它具有第一橫剖流動(dòng)區(qū)域，該區(qū)域帶有兩個(gè)或更多個(gè)前壁以及兩個(gè)或更多個(gè)側(cè)壁，通過(guò)給前壁設(shè)置一個(gè)收斂角可以減小第一橫剖區(qū)域的厚度，通過(guò)給側(cè)壁設(shè)置一個(gè)擴(kuò)張角可以增加第一橫剖區(qū)域的寬度，從而產(chǎn)生一個(gè)大致細(xì)長(zhǎng)并且平面對(duì)稱的過(guò)渡區(qū)域之第二橫剖區(qū)域；用以分隔從過(guò)渡區(qū)域來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，通過(guò)相當(dāng)大地增加所述過(guò)渡區(qū)域的橫截面積，而使該過(guò)渡區(qū)域能讓流速相當(dāng)大地降低。
3.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，所述流體分隔裝置包括一對(duì)偏轉(zhuǎn)管段，它們包括一設(shè)置在所述偏轉(zhuǎn)管段之間、處于所述過(guò)渡區(qū)域下游的的分流裝置，所述偏轉(zhuǎn)管段具有從垂直方向擴(kuò)張一預(yù)定角度的諸側(cè)壁，所述側(cè)壁大致平行于由分流裝置構(gòu)成的側(cè)壁。
4.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，所述前壁的總收斂角度是大約2.0到8.6度。
5.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，所述側(cè)壁的總收擴(kuò)張度是大約16.6到6.0度。
6.如權(quán)利要求3所述的噴管，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)管段提供的偏轉(zhuǎn)角是，在每一側(cè)均從垂直方向偏轉(zhuǎn)大約10到80度。
7.如權(quán)利要求3所述的噴管，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)管段提供的偏轉(zhuǎn)角是，在每一側(cè)均從垂直方向偏轉(zhuǎn)大約20到40度，較佳的是大約30度。
8.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，所述總收斂角大約是5.3度。
9.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，所述總擴(kuò)張角大約是10.4度。
10.如權(quán)利要求2所述的噴管，其特征在于，所述過(guò)渡部分能使流速降低大約38％，并能使橫截面積增加大約38％。
11.一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該裝置并具有大致相等的預(yù)定的橫剖流動(dòng)面積，所述分流裝置包括一橫剖流動(dòng)面積大致為六邊形的過(guò)渡部分，包括了該過(guò)渡部分的裝置用于放大橫剖流動(dòng)面積，因而使兩股液流的預(yù)定流動(dòng)面積在明顯地大于所示入口管段的一定的流動(dòng)面積；設(shè)置在液流之間、用于在液流的內(nèi)部產(chǎn)生正壓的第一裝置，該第一裝置具有一倒圓的導(dǎo)緣，該導(dǎo)緣有足夠大的曲率半徑，因而可以在沒(méi)有流動(dòng)流體分離的情況下改變滯流點(diǎn)；以及用來(lái)在液流的外部產(chǎn)生負(fù)壓的裝置。
12.一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該分流裝置包括設(shè)置在液流之間的、用于在液流的內(nèi)部產(chǎn)生正壓的第一裝置，以及用來(lái)在液流的外部產(chǎn)生負(fù)壓的第二裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的噴管，其特征在于，所述分流裝置包括一過(guò)渡部分，該過(guò)渡部分的側(cè)壁從垂直方向擴(kuò)張一個(gè)預(yù)定的角度，其中的第一和第二裝置包括一對(duì)設(shè)置在所述過(guò)渡部分下游的偏轉(zhuǎn)管段，該偏轉(zhuǎn)管段具有相應(yīng)于所述過(guò)渡部分側(cè)壁的諸壁，并且該偏轉(zhuǎn)管段具有相應(yīng)的終止部分，所述相應(yīng)的諸壁在此終止部分上從垂直方向擴(kuò)張的角度明顯地大于所述預(yù)定的角度。
14.如權(quán)利要求12所述的噴管，其特征在于，所述第一和第二裝置包括一對(duì)基本上直的，并且大體上呈矩形的部分。
15.如權(quán)利要求12所述的噴管，其特征在于，所述第一和第二裝置包括一對(duì)彎曲的，并且大體上呈矩形的部分。
16.如權(quán)利要求15所述的噴管，其特征在于，所述彎曲部分包括具有預(yù)定半徑的內(nèi)、外壁，所述內(nèi)壁的半徑在明顯地不超過(guò)外壁半徑的一半。
17.如權(quán)利要求15所述的噴管，其特征在于，所述第一和第二裝置還包括一對(duì)基本上直的、大體上呈矩形的、并且設(shè)置在所述彎曲部分下游的部分。
18.一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；包括一個(gè)過(guò)渡部分、用于降低從入口管段來(lái)的流體流速的裝置，所述過(guò)渡部分具有從垂直方向擴(kuò)張一預(yù)定角度的諸側(cè)壁，并具有一明顯地大于所述一定面積的出口橫剖流動(dòng)面積；以及用于將從過(guò)渡部分來(lái)的流體分隔成兩股從垂直方向朝相對(duì)的方向作角度偏轉(zhuǎn)的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的噴管，其特征在于，所述過(guò)渡部分能使流速降低很多。
20.如權(quán)利要求18所述的噴管，其特征在于，所述過(guò)渡部分能使流速?zèng)]有凈變化，而其中的流速降低裝置包括一設(shè)置在過(guò)渡部分上游的擴(kuò)散裝置。
21.如權(quán)利要求18所述的噴管，其特征在于，所述過(guò)渡部分能使流速增加，而其中的流速降低裝置包括一設(shè)置在過(guò)渡部分上游的擴(kuò)散裝置，該擴(kuò)散裝置使流速降低的幅度在明顯地大于過(guò)渡部分使流速增加的幅度。
22.一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該分流裝置被設(shè)置在液流之間，并具有一倒圓的導(dǎo)緣，該導(dǎo)緣有足夠大的曲率半徑，因而可以在沒(méi)有流動(dòng)流體分離的情況下改變滯流點(diǎn)。
23.如權(quán)利要求22所述的噴管，其特征在于，所述分流裝置包括一個(gè)大致為半橢圓形的端頭部分。
24.如權(quán)利要求22所述的噴管，其特征在于，所述分流裝置包括一個(gè)端頭部分，該端頭部分大致是一對(duì)稱的機(jī)翼形狀，在翼長(zhǎng)前部具有最大的厚度。
25.一種用于連續(xù)鑄造熔融鋼液的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的、具有一定橫剖流動(dòng)面積的入口管段；用以分隔從入口管段來(lái)的金屬液流的裝置，該裝置將金屬液流分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)，該分流裝置包括一個(gè)橫剖流動(dòng)面積大致是六邊形的過(guò)渡部分。
26.如權(quán)利要求25所述的噴管，其特征在于，所述過(guò)渡部分包括兩個(gè)擴(kuò)張型側(cè)壁、兩個(gè)相交的并具有略超過(guò)180(之傾斜角的前壁、以及兩個(gè)相交的并具有略超過(guò)180(之傾斜角的后壁，其中的前壁和后壁是收斂的。
27.如權(quán)利要求25所述的噴管，其特征在于，所述分流裝置包括一對(duì)基本上直的、大體上呈矩形的、并且設(shè)置在所述過(guò)渡部分下游的管段。
28.如權(quán)利要求27所述的噴管，其特征在于，所述直管段引導(dǎo)液流從垂直方向偏轉(zhuǎn)一定的角度，該直管段具有從水平方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的出口，該角度小于所述一定的角度。
29.如權(quán)利要求25所述的噴管，其特征在于，所述分流裝置包括一對(duì)彎曲的、大體呈矩形并設(shè)置在所述過(guò)渡部分下游的管段。
30.如權(quán)利要求29所述的噴管，其特征在于，所述分流裝置包括一對(duì)基本上直的、大體呈矩形并設(shè)置在所述彎曲管段下游的管段。
31.如權(quán)利要求1 4所述的噴管，其特征在于，所述直管段引導(dǎo)液流從垂直方向偏轉(zhuǎn)一定的角度，該直管段具有從水平方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的出口，該角度小于所述一定的角度。
32.如權(quán)利要求1所述的噴管，其特征在于，所述第一橫剖區(qū)域基本上是圓形的。
全文摘要
一種用于使金屬液流過(guò)的浸沒(méi)式噴管，包括一垂直設(shè)置的并具有一大致軸向的對(duì)稱線和一第一橫剖流動(dòng)區(qū)域的入口管段。一過(guò)渡區(qū)域具有第一橫剖流動(dòng)區(qū)域，該區(qū)域帶有兩個(gè)或更多個(gè)前壁以及兩個(gè)或更多個(gè)側(cè)壁，通過(guò)給前壁設(shè)置一個(gè)收斂角可以減小第一橫剖區(qū)域的厚度，通過(guò)給側(cè)壁設(shè)置一個(gè)擴(kuò)張角可以增加第一橫剖區(qū)域的寬度，從而產(chǎn)生一個(gè)大致細(xì)長(zhǎng)并且平面對(duì)稱的過(guò)渡區(qū)域之第二橫剖區(qū)域。從過(guò)渡區(qū)域來(lái)的金屬液流被分隔成兩股，這兩股液流從垂直方向朝著相反的方向作角度偏轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B22D41/50GK1155858SQ95193335
公開(kāi)日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月25日
發(fā)明者勞倫斯·約翰·海斯利普, 詹姆斯·德里克·多里考特 申請(qǐng)人:維蘇威坩堝公司