專利名稱：具有菱形背面內(nèi)部幾何形狀的鑄造用噴管和具有可變有效排放角的多部件鑄造用噴管以 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造用或入口浸沒(méi)式噴管，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣一種鑄造用或浸沒(méi)式噴管，它可以提高與通過(guò)一鑄造用噴管將液態(tài)金屬引入一模具內(nèi)有關(guān)的流動(dòng)特性。
相關(guān)技術(shù)的描述在連續(xù)鑄造例如厚度為50至60毫米、寬度為975至1625毫米的鋼(例如鋼錠)時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用一種鑄造用或入口浸沒(méi)式噴管。所述鑄造用噴管裝有液態(tài)金屬，當(dāng)液態(tài)金屬流入一模具內(nèi)時(shí)，所述鑄造用噴管可以一種浸沒(méi)的方式將液態(tài)金屬引入所述模具內(nèi)。
所述鑄造用噴管通常是這樣一種管子，在其一端具有一個(gè)入口，并在其另一端或附近具有一個(gè)或兩個(gè)出口。在所述入口區(qū)域和出口區(qū)域之間，所述鑄造用噴管的內(nèi)孔通常僅僅是一段圓柱形的、軸向?qū)ΨQ的管段。
通常所述鑄造用噴管的出口尺寸寬度為25至40毫米，長(zhǎng)度為150至250毫米。該噴管的出口區(qū)域可簡(jiǎn)單地就是所述管段的開(kāi)口端。噴管在噴管側(cè)壁內(nèi)還具有兩個(gè)反向引導(dǎo)流體的出口，在該處，所述管子的端部是封閉的。反向?qū)б黧w的出口可以使熔融鋼液流相對(duì)于垂線方向偏轉(zhuǎn)10至90°的較大角度。噴管入口與液態(tài)金屬供源相連。在連續(xù)鑄造工藝中的液態(tài)金屬供源被稱為中間包(tundish)。
使用鑄造用噴管的目的如下(1)可將來(lái)自所述中間包的液態(tài)金屬送入模具內(nèi)，而不會(huì)使液態(tài)金屬裸露于空氣中；(2)可將液態(tài)金屬均勻地分布在模具內(nèi)，從而使得放熱量和固化外殼變形是均勻的；以及(3)平靜可以以一種平靜和順暢的方式將液態(tài)金屬送入模具內(nèi)，而不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度的紊流現(xiàn)象，尤其是在彎液面處，從而可以有良好的潤(rùn)滑，并可以使出現(xiàn)表面缺陷的可能性減至最小。
從中間包流入鑄造用噴管內(nèi)的液態(tài)金屬的流速可以以各種方式來(lái)加以控制。有兩種常用的控制流速的方法(1)采用一止擋桿，(2)采用一滑門閥。在每一種情況中，所述噴管都必須與中間包止擋桿或中間包滑門相匹配，而且，噴管入口區(qū)域內(nèi)的鑄造用噴管的內(nèi)孔大體上是圓柱形的，并且可以被切成圓弧形或錐形。
迄今為止，如果將鑄造用噴管適當(dāng)?shù)亟](méi)在模具內(nèi)的液態(tài)鋼內(nèi)并保持它們的物理完整性的話，已有技術(shù)的鑄造用噴管能夠?qū)崿F(xiàn)上述第一目的。
但是，已有技術(shù)的噴管不能完全實(shí)現(xiàn)上述第二和第三目的。例如，

圖19和圖20示出了一種具有一封閉端的、兩口式已有技術(shù)鑄造用噴管的典型設(shè)計(jì)。這種噴管試圖將出口流體分成兩股對(duì)向的出口液流。這種噴管的第一個(gè)問(wèn)題在于內(nèi)孔內(nèi)流體的流速加快和形成不能完全利用出口有效區(qū)域的強(qiáng)力出口。第二個(gè)問(wèn)題是由于噴管下部區(qū)域內(nèi)的流體的突然換向而使得模具內(nèi)流體圖案出現(xiàn)射流振動(dòng)和不穩(wěn)定現(xiàn)象。這些問(wèn)題使得流體不能均勻地分布在模具內(nèi)，并將導(dǎo)致過(guò)度紊流現(xiàn)象。
圖20示出了一具有尖形分流端部的、兩口式已有技術(shù)鑄造用噴管的另一種設(shè)計(jì)。所述的尖形分流裝置試圖提高出口射流的穩(wěn)定性。但是，這種設(shè)計(jì)具有與圖18所示設(shè)計(jì)所遇到的相同的問(wèn)題。在這兩種設(shè)計(jì)中，沿內(nèi)孔朝著噴管出口區(qū)域行進(jìn)的液態(tài)金屬的慣性力都會(huì)非常大從而不能使液態(tài)金屬在各開(kāi)口頂部不出現(xiàn)流體分離現(xiàn)象而偏轉(zhuǎn)以充滿各出口。因此，出口處的射流不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)并出現(xiàn)紊流現(xiàn)象。
而且，還不能獲得顯著的偏轉(zhuǎn)角。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，在出口的上部流速較低，而在出口的下部附近流速較高。這些噴管在熔融鋼液的彎液面或表面內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的駐波，為了潤(rùn)滑起見(jiàn)，所述熔融鋼液是用一種模具用熔渣(mold flux)或模具用粉末(moldpowder)來(lái)覆蓋。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液面交替地上升和下降，而靠近模具另一端的彎液面則交替地下降和上升。已有技術(shù)的噴管還能產(chǎn)生間歇的表面渦流。所有這些效應(yīng)都趨于將模具用熔渣夾帶在鋼錠本體中，因而降低了質(zhì)量。駐波的振蕩將使得在彎液面處或其附近的、通過(guò)所述模具的熱傳導(dǎo)變得不穩(wěn)定。這種有害的效應(yīng)還會(huì)影響鋼殼形成的均勻性和模具用粉末的潤(rùn)滑的均勻性，并且會(huì)在模具銅器中產(chǎn)生應(yīng)力。在連鑄速度增加時(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，就必須限制連鑄的速度。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖17，圖中示出了一個(gè)與歐洲專利0403808中所描述的相類似的噴管30。正如從該技術(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包括一由圓至方的主過(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)于垂線方向明顯地偏轉(zhuǎn)正負(fù)90°。然而，實(shí)際的偏轉(zhuǎn)角度只有正負(fù)45°。而且，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流出的流體流速是較低的，如矢量627所示。而從出口48流出的最大流速則發(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。而且，出口46和48處的流體會(huì)出現(xiàn)一個(gè)周期為20至60秒的正負(fù)20°的低頻波動(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)，兩極限位置之一是自垂直方向偏轉(zhuǎn)65°的矢量602a，而另一個(gè)則是自垂直方向偏轉(zhuǎn)25°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之間保持90°，因此當(dāng)用自垂直方向偏轉(zhuǎn)65°的矢量602a來(lái)表示從出口46輸出的輸出流時(shí)，可用自垂直方向偏轉(zhuǎn)25°的矢量622a來(lái)表示出口48處的輸出流。在圖17a所示的一種極端波動(dòng)情況下，模具54之左端的彎液面M1顯著上升，而其右模具端的彎液面M2僅略微上升。為清楚起見(jiàn)，圖中極大地夸大了所述效果。通常，彎液面的最低水平線產(chǎn)生在靠近噴管30的地方。在連鑄速度為每分鐘3噸時(shí)，彎液面通常會(huì)呈現(xiàn)出高度為18至30毫米的駐波。在圖中示出的極端波動(dòng)情況下，在模具左端有一個(gè)幅度較大、深度較淺的順時(shí)針循環(huán)C1，而在模具的右端有一個(gè)幅度較小、深度較深的逆時(shí)針循環(huán)C2。
如圖17a和17b所示，鄰近噴管30處有一個(gè)模具的隆凸區(qū)域B，這里的模具寬度有所增加，以與噴管相適應(yīng)，而噴管的耐熔壁厚通常為19毫米。在圖17a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、后的隆凸區(qū)域內(nèi)。還有一個(gè)較小的表面流F2從右到左地流向隆凸區(qū)域。間歇的表面紊流V發(fā)生在靠近噴管30右側(cè)的模具隆凸區(qū)域內(nèi)的彎液面中。在出口46和48處很不均勻的速度分布、在彎液面中的較大的駐波、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或模具用熔渣，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)滑也會(huì)受到不良影響，而且在彎液面上或附近的模具銅器內(nèi)還可產(chǎn)生應(yīng)力。在高速連鑄時(shí)，所有這些效應(yīng)都將進(jìn)一步加劇。這些已有技術(shù)噴管都要求降低連鑄的速度。
請(qǐng)重新參見(jiàn)圖17，分流裝置可以包括一個(gè)鈍角三角形的楔塊32c，該楔塊具有一夾角為156°的導(dǎo)邊，楔塊的側(cè)面設(shè)置成與自水平線呈12°，如首次德國(guó)專利申請(qǐng)DE3709188中所揭示的那樣，它可提供一正、負(fù)78°的較明顯的偏轉(zhuǎn)。然而實(shí)際的偏轉(zhuǎn)角度也還是接近正、負(fù)45°，而且該噴管呈現(xiàn)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類似于第二次德國(guó)專利申請(qǐng)DE4142447，它的所謂明顯可見(jiàn)的偏轉(zhuǎn)角度在10至22°之間。來(lái)自進(jìn)管30b的流動(dòng)流體進(jìn)入到主過(guò)渡部分34內(nèi)，該過(guò)渡部分的偏轉(zhuǎn)角度是由偏轉(zhuǎn)側(cè)壁34c、34f和三角形的分流裝置32限定的，其大小為正負(fù)20°。如果省略分流裝置32，那么可用標(biāo)號(hào)50來(lái)表示在一條鄰近于出口46和48的流體最終等位線。等位線50在靠近管子30b的軸線S的中心區(qū)域處曲率為零，而在與噴管的右和左側(cè)壁34c和34f的垂直正交處曲率最大。在中心部分流動(dòng)的流體的偏轉(zhuǎn)可忽略不計(jì)；只有靠近側(cè)壁的流動(dòng)流體才呈現(xiàn)出一正負(fù)20°的偏轉(zhuǎn)。如果沒(méi)有分流裝置，出口46和48處的平均偏轉(zhuǎn)角度將比正負(fù)20°的表觀偏轉(zhuǎn)角小1/4、也可能是1/5或20％。
暫時(shí)不考慮壁的摩擦因素，64a是一代表了噴管左側(cè)壁34a附近的流動(dòng)情況的合成矢量和流線，而66a是一代表了噴管右側(cè)壁34c附近的流動(dòng)情況的合成矢量和流線。所述流線的起始點(diǎn)和方向與所述矢量的起始點(diǎn)和方向是相對(duì)應(yīng)的；并且所述流線的長(zhǎng)度也和所述矢量的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。當(dāng)然，流線64a和66a會(huì)消失在模具內(nèi)的液體和從噴管30流出的液體之間的紊流中。如果插設(shè)一較短的分流裝置32，它基本上將起到一個(gè)二維流動(dòng)的截流體的作用?？拷摻亓黧w的流線-矢量64和66的流速高于流線-矢量64a和66a的流速。當(dāng)然，流線64和66會(huì)消失在分流裝置32下游的低壓尾流中。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。后一德國(guó)申請(qǐng)揭示了一個(gè)三角形分流裝置32，其長(zhǎng)度只有主過(guò)渡部分34的21％。這樣就不能在任何地方都可充分地達(dá)到接近明顯偏轉(zhuǎn)的效果，如果要達(dá)到這樣的效果則需要有一個(gè)長(zhǎng)度更長(zhǎng)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。這會(huì)增加駐波的振幅，這不是通過(guò)增加模具端部彎液面的高度而增加的，而是通過(guò)增加噴管前后的隆凸部分彎液面的凹陷程度而增加的，流動(dòng)流體在此處夾帶從隆凸部分的該部分來(lái)的液體并且產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。
已有技術(shù)噴管試圖通過(guò)在液流間設(shè)置一正壓來(lái)使液流偏轉(zhuǎn)，正如藉助一分流裝置來(lái)提供該作用那樣。
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。
本發(fā)明的概述因此，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它可以提高與通過(guò)一鑄造用噴管將液態(tài)金屬導(dǎo)引入模具內(nèi)的作業(yè)有關(guān)的流動(dòng)特性。
本發(fā)明的另一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它可以以一種多級(jí)方式將噴管內(nèi)孔內(nèi)的流體分成幾股單獨(dú)和獨(dú)立的液流，對(duì)流過(guò)所述噴管的液態(tài)金屬的慣性力進(jìn)行分?jǐn)偛⒓右粤己玫目刂啤?br> 本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它可以緩解流體的分離現(xiàn)象，從而可以減少紊流，穩(wěn)定出口射流，并可以使獨(dú)立液流獲得所要的偏轉(zhuǎn)角。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種鑄造用噴管，它可以使從其中流過(guò)的液態(tài)金屬的流體擴(kuò)散并減速，由此可以降低流體的慣性力，從而可以穩(wěn)定從噴管噴出的射流。
本發(fā)明的另一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它一部分是藉助將負(fù)壓施加于液流的外部，如同藉助弧形的終端彎曲部分那樣，來(lái)使液流偏轉(zhuǎn)的，從而使出口內(nèi)的速度分布更為均勻。
本發(fā)明的再一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它具有一主過(guò)渡部分，所述主過(guò)渡部分自容納軸向?qū)ΨQ流動(dòng)流體的圓形橫截面過(guò)渡成一細(xì)長(zhǎng)的橫截面，所述細(xì)長(zhǎng)橫截面的厚度小于所述圓形橫截面的直徑，且其寬度大于容納平面對(duì)稱流動(dòng)流體的圓形橫截面的直徑，而且如果將壁摩擦忽略不計(jì)，流過(guò)所述過(guò)渡部分的速度分布大體上是均勻的。
本發(fā)明的再一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它具有一橫截面為六邊形的主過(guò)渡部分，以提高主過(guò)渡部分內(nèi)部的流體偏轉(zhuǎn)的效率。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它在入口管和出口管之間具有擴(kuò)散裝置，以降低從各口流出的流體的速度，并減少紊流現(xiàn)象。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它可以將橫截面的主過(guò)渡部分內(nèi)部的流體擴(kuò)散開(kāi)來(lái)或減速，以降低自各口流出的流體流速，并提高流速的穩(wěn)定性，并可使各口處的液流流線的速度均勻。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它具有一設(shè)置有一圓角導(dǎo)邊的分流裝置，從而可允許滯流點(diǎn)有所變化，但無(wú)流體分離現(xiàn)象。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它可以更有效地利用一隆凸或冠形模具內(nèi)部的有效空間，并可以改善其內(nèi)的流體流動(dòng)圖案。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它具有一孔，所述孔具有多平面的幾何形狀，可以為鑄造用噴管中心軸線附近的孔提供比各邊緣處更大的內(nèi)橫截面面積。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它可以獲得一具有較大可用范圍的工作流體通過(guò)量，而不會(huì)降低流動(dòng)特性。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它具有一些導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板可以按比例分配那些被分隔在外液流和中心液流之間的流體，從而使那些從上出口流出的外液流的有效排放角度能根據(jù)通過(guò)所述鑄造用噴管的液態(tài)金屬通過(guò)量來(lái)變化。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種鑄造用噴管，它具有一些導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板可以按比例分配那些被分隔在外液流和中心液流之間的流體，從而使那些從上出口流出的外液流的有效排放角度能隨著通過(guò)所述鑄造用噴管的液態(tài)金屬通過(guò)量而增大。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的上述和其它目的可以藉助一種用來(lái)使液態(tài)金屬流過(guò)一鑄造用噴管的方法和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述鑄造用噴管包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有至少一個(gè)進(jìn)入口、至少一個(gè)上出口以及至少一個(gè)下出口。一導(dǎo)流板緊鄰上出口設(shè)置，以將通過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成至少一個(gè)外液流和一中心液流，所述外液流流過(guò)上出口，所述中心液流流過(guò)導(dǎo)流板并朝向下出口。所述導(dǎo)流板適于對(duì)那些被分隔在外液流和中心液流之間的液態(tài)金屬進(jìn)行按比例的分配，從而可使那些從上出口流出的外液流的有效排放角度能根據(jù)通過(guò)所述鑄造用噴管的液態(tài)金屬通過(guò)量來(lái)變化。
較佳的是，所述外液流的有效排放角度隨著流體流過(guò)量的增大而增大。
在一較佳實(shí)施例中，采用了一些導(dǎo)流板，從而可以將流過(guò)所述鑄造用噴管的液體的總流量的15-45％、較佳的是25-40％分配成外液流，并將通過(guò)所述噴管的液體的總流量的60-75％分配成中心液流。
在一較佳實(shí)施例中，上出口的理論排放角度自水平方向向下約為0-25°，較佳的是大約7-10°。
所述鑄造用噴管還包括一中心軸線、至少一個(gè)進(jìn)入口和至少一個(gè)出口，所述鑄造用噴管的細(xì)長(zhǎng)孔包括一細(xì)長(zhǎng)部分，以使中心軸線附近的細(xì)長(zhǎng)孔橫截面面積大于細(xì)長(zhǎng)孔各邊緣附近的細(xì)長(zhǎng)孔橫截面面積。
在一較佳實(shí)施例中，所述細(xì)長(zhǎng)部分包括至少兩個(gè)彎折面，每一彎折面自一基本上平行于中心軸線和與所述中心軸線相交的平面內(nèi)的一點(diǎn)、朝著所述細(xì)長(zhǎng)孔的下緣延伸。在一較佳實(shí)施例中，所述彎折面包括一頂緣和一中心緣，并且至少兩個(gè)頂緣彼此相鄰以形成一大體上朝著進(jìn)入口的尖點(diǎn)。較佳的是，每一彎折面的中心緣離開(kāi)所述鑄造用噴管的長(zhǎng)度方向水平軸線的距離大于它離開(kāi)一水平橫截面內(nèi)部的彎折面的頂緣的距離。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的上述和其它目的可以藉助一種用來(lái)使液態(tài)金屬流過(guò)一鑄造用噴管的方法和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述鑄造用噴管包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有一進(jìn)入口和至少兩個(gè)出口。一第一導(dǎo)流板緊鄰一出口設(shè)置，一第二導(dǎo)流板緊鄰另一出口設(shè)置。
所述導(dǎo)流板可將液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一中心液流，并可以使所述的兩股外液流朝著大致相反的方向偏轉(zhuǎn)。一分流裝置設(shè)置在各導(dǎo)流板的下游，可將中心液流分成兩股內(nèi)液流，并可與各導(dǎo)流板協(xié)同工作，以將所述的兩股內(nèi)液流朝著大致相同的方向偏轉(zhuǎn)，該方向也就是兩股外液流偏轉(zhuǎn)的方向。
較佳的是，所述外液流和內(nèi)液流可在各液流離開(kāi)各出口的至少其中之一之前或之后重新結(jié)合。
在一較佳實(shí)施例中，各導(dǎo)流板可使外液流以一自垂直方向近似20-90°的偏轉(zhuǎn)角來(lái)偏轉(zhuǎn)。較佳的是，各導(dǎo)流板可使外液流以一自垂直方向近似30°的偏轉(zhuǎn)角來(lái)偏轉(zhuǎn)。
在一較佳實(shí)施例中，各導(dǎo)流板能以一不同于兩外液流偏轉(zhuǎn)方向的方向使兩股內(nèi)液流偏轉(zhuǎn)。較佳的是，各導(dǎo)流板能以一自垂直方向近似45°的角度使兩股外液流偏轉(zhuǎn)，并能以一自垂直方向近似30°的角度使兩股內(nèi)液流偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的其它特征和目的將從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體描述中變得更為清楚。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明所附附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，并且將結(jié)合說(shuō)明書(shū)一起進(jìn)行描述，在各附圖中，凡是相同的構(gòu)件均以相同的標(biāo)記來(lái)表示圖1是一第一鑄造用噴管的、沿圖2中1-1線截取的、向后觀察到的軸向剖視圖，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是一較佳的分流裝置的、從后觀察到的局部剖視圖，它具有一圓角導(dǎo)邊。
圖1b是鑄造用噴管的另一實(shí)施例的、沿圖2b中1b-1b線截取的另一軸向剖視圖，它具有一主過(guò)渡部分，所述主過(guò)渡部分具有減速和擴(kuò)散作用，并且可以使出口流體偏轉(zhuǎn)。
圖2是沿圖1中2-2線截取的、向右觀察到的軸向剖視圖。
圖2a是沿圖1b中2a-2a線截取的軸向剖視圖。
圖3是沿圖1和圖2中的平面3-3截取的、向下觀察到的剖視圖。
圖3a是沿圖1b和圖2a中的平面3a-3a截取的剖視圖。
圖4是沿圖1和圖2中的平面4-4截取的、向下觀察到的剖視圖。
圖4a是沿圖1b和圖2a中的平面4a-4a截取的剖視圖。
圖5是沿圖1和圖2中的平面5-5截取的、向下觀察到的剖視圖。
圖5a是沿圖1b和圖2a中的平面5a-5a截取的剖視圖。
圖6是沿圖1和圖2中的平面6-6截取的、向下觀察到的剖視圖。
圖6a是沿圖1和圖2中的平面6-6截取的、向下觀察到的另一剖視圖。
圖6b是沿圖13和圖14以及沿圖15和圖16中的平面6-6截取的、向下觀察到的剖視圖。
圖6c是沿圖1b和圖2a中的線6a-6a截取的剖視圖。
圖7是一第二鑄造用噴管的、向后觀察到的軸向剖視圖，它具有一面積不變并由圓至方的過(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是圖7所示噴管的、向右觀察到的軸向剖視圖。
圖9是一第三鑄造用噴管的、向后觀察到的軸向剖視圖，該噴管具有一擴(kuò)散程度中等并由圓至方的過(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是圖9所示噴管的向右觀察到的軸向剖視圖。
圖11是一第四鑄造用噴管的向后觀察到的軸向剖視圖，該噴管可以提供具有較高的總擴(kuò)散作用的、由圓至方和由方至圓的過(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是圖11所示噴管的向右觀察到的軸向剖視圖。
圖13是一個(gè)類似于圖1但是具有一矩形主過(guò)渡部分的第五鑄造用噴管的、向后觀察到的軸向剖視圖。
圖14是圖13所示噴管的向右觀察到的軸向剖視圖。
圖15是一第六鑄造用噴管的、向后觀察到的軸向剖視圖，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是圖15所示噴管的向右觀察到的軸向剖視圖。
圖17是一已有技術(shù)噴管的向后觀察到的軸向剖視圖。
圖17a是一向后觀察到的軸向剖視圖，它示出了由圖17所示的噴管產(chǎn)生的模具流動(dòng)圖案。
圖18是又一種已有技術(shù)噴管的向后看的軸向剖視圖。
圖19是另一種已有技術(shù)噴管的軸向剖視圖。
圖20是圖19所示的已有技術(shù)噴管的局部側(cè)視的剖視圖。
圖21是另一種已有技術(shù)噴管的軸向剖視圖。
圖22是圖21所示的已有技術(shù)噴管的、朝箭頭A方向的俯視圖。
圖23是本發(fā)明鑄造用噴管的另一實(shí)施例的軸向剖視圖。
圖24是沿圖23中A-A線截取的、圖23的剖視圖。
圖25是沿圖23中B-B線截取的、圖23的剖視圖。
圖26是圖23所示鑄造用噴管的局部側(cè)視軸向剖視圖。
圖27是圖23所示鑄造用噴管的側(cè)視軸向剖視圖。
圖28是本發(fā)明鑄造用噴管的另一實(shí)施例的軸向剖視圖。
圖29是圖28所示鑄造用噴管的側(cè)視軸向剖視圖。
圖30是本發(fā)明鑄造用噴管的另一實(shí)施例的軸向剖視圖。
圖30A是沿圖30中A-A線截取的剖視圖。
圖30B是沿圖30中B-B線截取的剖視圖。
圖30C是沿圖30中C-C線截取的剖視圖。
圖30D是沿圖30中D-D線截取的剖視圖。
圖30E是圖30所示鑄造用噴管的出口的、沿箭頭EE方向觀察到的局部平面圖。
圖31是圖20所示鑄造用噴管的側(cè)視軸向剖視圖。
圖32是本發(fā)明鑄造用噴管的另一實(shí)施例的軸向剖視圖。
圖32A是沿圖32中A-A線截取的剖視圖。
圖32B是沿圖32中B-B線截取的剖視圖。
圖32C是沿圖32中C-C線截取的剖視圖。
圖32D是沿圖32中D-D線截取的剖視圖。
圖32E是沿圖32中E-E線截取的剖視圖。
圖33是圖32所示鑄造用噴管的側(cè)視軸向剖視圖。
圖34A示出了圖32所示噴管的軸向剖視圖，并示出了以低通過(guò)流量流動(dòng)時(shí)的出口射流的有效排出角。
圖34B示出了圖32所示噴管的軸向剖視圖，并示出了以中等通過(guò)流量流動(dòng)時(shí)的出口射流的有效排出角。
圖34C示出了圖32所示噴管的軸向剖視圖，并示出了以高通過(guò)流量流動(dòng)時(shí)的出口數(shù)量的有效排出角。
圖35示出了本發(fā)明鑄造用噴管的另一實(shí)施例的軸向剖視圖。
圖35A是沿圖35中A-A線截取的剖視圖。
圖35B是沿圖35中B-B線截取的剖視圖。
圖35C是沿圖35中C-C線截取的剖視圖。
圖35D是沿圖35中D-D線截取的剖視圖。
圖35E是沿圖35中E-E線截取的剖視圖。
圖35QQ是圖35所示鑄造用噴管的上出口的、沿箭頭QQ方向觀察到的局部平面圖。
圖35RR是圖35所示鑄造用噴管的上出口的、沿箭頭RR方向觀察到的局部平面圖。
圖36示出了圖35所示鑄造用噴管的側(cè)視軸向剖視圖。
較佳實(shí)施例的描述參見(jiàn)圖1b和圖2a，圖中用標(biāo)號(hào)30總的示出了一種鑄造用噴管。如圖1和2所示，所述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或圓形孔30b。將管段30b的軸線作為所述噴管的軸線S。管段30b終止在平面3-3處，從圖3中可以看到，該平面具有一圓形截面。然后，流動(dòng)流體進(jìn)入由標(biāo)號(hào)34總的表示且最好具有34a到34d四個(gè)壁面的主過(guò)渡部分。每一側(cè)壁34a和34f均自垂直方向擴(kuò)張一個(gè)角度。前壁34c和34d與后壁34a和34b一起收斂。應(yīng)予認(rèn)識(shí)的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來(lái)說(shuō)，過(guò)渡區(qū)域34可以具有任意一種形狀，或者具有平面對(duì)稱的橫截面區(qū)域，并且不必僅限于一種具有諸個(gè)壁面(四個(gè)或六個(gè)壁面)的形狀或者如上所列出的橫截面區(qū)域，只要過(guò)渡區(qū)域34是從一種大體圓形的橫截面區(qū)域變化到一種大體細(xì)長(zhǎng)的、平面對(duì)稱的橫截面區(qū)域即可，參見(jiàn)圖3a、圖4a、圖5a、圖6c。
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°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°的傾斜角；也就是說(shuō)，一個(gè)壁是從軸線起加上8°，而另一個(gè)壁是從軸線起減去8°。例如，在圖1b所示的擴(kuò)散用主過(guò)渡部分34中，各前壁有一2.55°的平均收斂度，各后壁有一個(gè)5.2°的平均擴(kuò)張度，因此各側(cè)壁的等效一維擴(kuò)張度將近似為10.4-5.3=5.1°，它小于8°的極限值。
圖4a、圖5a和圖6c是沿著圖1b和2a中的相應(yīng)平面4a-4a,5a-5a和6c-6c截取的橫剖視圖，這些平面分別設(shè)置在平面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設(shè)置在過(guò)渡部分的下方，并由此形成了兩軸線35和37。所述分流裝置的傾斜角大體上等于出口壁38和39的擴(kuò)張角。
平面3a-3a內(nèi)的面積大于兩個(gè)帶有角度的出口35、37的面積；從出口35和37流出的流體的流速小于圓形管段30b內(nèi)的流體的流速。這種流體平均流速的減小使得由于液體從噴管中噴出進(jìn)入模具而產(chǎn)生的紊流有所減少。
總偏轉(zhuǎn)量是產(chǎn)生在主過(guò)渡部分34內(nèi)部的偏轉(zhuǎn)量和由出口壁38和39的擴(kuò)張?zhí)峁┑钠D(zhuǎn)量的總和。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于連續(xù)鑄造寬度范圍在975至1625毫米或38至64英寸的薄鋼錠來(lái)說(shuō)，約為30°的總偏轉(zhuǎn)角度是接近最佳的。所述的最佳偏轉(zhuǎn)角是根據(jù)取決于鋼錠的寬度而定的，并且在一定程度上，要根據(jù)模具隆凸部分B的長(zhǎng)度、寬度和深度而定。通常，所述隆凸部分的長(zhǎng)度為800至1100毫米，寬度為150至200毫米，深度為700至800毫米。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1和圖2，標(biāo)號(hào)30總的示出了另一種鑄造用噴管。如圖1和圖2所示，所述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76毫米的圓形管30b。將管段30b的軸線作為所述噴管的軸線S。管段30b終止在平面3-3處，從圖3中可以看到，該平面具有一圓形截面，并且其面積為4536平方毫米。然后，流動(dòng)流體進(jìn)入由標(biāo)號(hào)34總的標(biāo)示、且最好具有34a到34f六個(gè)壁面的主過(guò)渡部分。每一側(cè)壁34c和34f均自垂直方向擴(kuò)張一最好為10°的角度。前壁34d和34e與后壁34a和34b一樣彼此之間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，其平均收斂角度大約是從垂直方向起3.8°。
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°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°的傾斜角；也就是說(shuō)，一個(gè)壁是從軸線起加上8°，而另一個(gè)壁是從軸線起減去8°。在圖1所示的擴(kuò)散用主過(guò)渡部分34中，前、后壁有一3.8°的平均收斂度，因此各側(cè)壁的等效一維擴(kuò)張度將近似為10-3.8=6.2°，它小于8°的極限值。
圖4、圖5和圖6是沿著圖1和2中的相應(yīng)平面4-4,5-5和6-6截取的橫剖視圖，這些平面分別設(shè)置在平面3a-3a以下100、200和351.6毫米的地方。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°。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)圓角(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111.3毫米，圖5中為146.5毫米，圖6中為200毫米。
或者，如圖6a所示，沿著平面6-6截取的橫剖面上可具有四個(gè)半徑基本上為零的凸角。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17.6毫米。因此，在那里產(chǎn)生了兩個(gè)出口35和37，它們分別相對(duì)于水平方向加、減10°。如圖6a所示，假定在平面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101.5毫米，寬度為28.4毫米，總面積為5776平方毫米。
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流出的流體的流速是圓形管段30b中流速的78.5％。這種流體平均流速的減小使得由于液體從噴管中噴出進(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)入到各自的彎曲矩形管段38和40。下面將揭示的是，在主過(guò)渡部分34中的流動(dòng)流體大致被分成兩股，且靠近側(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內(nèi)朝兩相反方向拐彎的角度接近正負(fù)10度。彎曲的矩形管段38和40使流動(dòng)流體進(jìn)一步拐過(guò)20°。該兩彎曲管段終止在線39和41處。位于下游的是兩個(gè)筆直的矩形管段42和44，它們可以使從彎曲管段38和40流出的流體的流速分布接近均衡。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具有一顯著的彎曲半徑，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100毫米；而外壁38b和40b的半徑可以是201.5毫米。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)邊。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上則有高壓和低速流。應(yīng)予注意的是，彎曲管段38和40中的這種速度分布情況和圖17和18中已有技術(shù)的噴管的速度分布情況是相反的。直管段42和44可使靠近彎曲管段38和40之內(nèi)壁38a、40a的高速低壓流體沿著壁42a和44a的一合理距離在內(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，它包括產(chǎn)生在主過(guò)渡部分34內(nèi)部的10度和由彎曲管段38和40提供的20度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)連續(xù)鑄造寬度范圍在975到1625毫米或38到64英寸之間的薄鋼錠而言，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)鋼錠的寬度而定的，并且在某種程度上要根據(jù)模具隆凸部分B的長(zhǎng)度、寬度和深度而定。通常，隆凸部分的長(zhǎng)度是在800至1100毫米，寬度是150至200毫米，深度是700至800毫米。當(dāng)然，應(yīng)予理解的是，如圖6中沿平面6-6截取的的剖視圖所示，管段38、40、42和44不再是完全矩形的，只是大致如此。從圖6中可以進(jìn)一步看到，側(cè)壁34c和34f可以是沒(méi)有直線部分的、基本上呈半圓形的形狀。為了提高附圖的清晰性，將后壁34a和34b的交接處表示成非常尖銳，就象是沿著一條直線一樣。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，因此，線340b和340d就消失了。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)。可以將壁38a、42a和壁40a、44a看成是主過(guò)渡部分34的相應(yīng)側(cè)壁34f和34c的外擴(kuò)張延伸部。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1a，圖中示出了一個(gè)按比例放大且具有一圓角導(dǎo)邊的分流裝置32。彎曲壁38b和40b均具有一減去了5毫米的半徑，例如從201.5減至196.5毫米。這樣便產(chǎn)生了一個(gè)10毫米以上的厚度，在這個(gè)厚度范圍內(nèi)可以加工形成一個(gè)具有足夠大的曲率的導(dǎo)邊，以適應(yīng)于所需的滯流點(diǎn)范圍，而不會(huì)產(chǎn)生成層分離的情況。分流裝置32的端頭32b可以呈具有垂向長(zhǎng)半軸的半橢圓形形狀。端頭32最好是呈機(jī)翼的形狀，例如呈NACA0024型對(duì)稱機(jī)翼的橫截面形狀，其在30％翼長(zhǎng)位置的前方處具有最大的厚度。相應(yīng)地，可以將出口35和37的寬度增加1.5毫米而成為29.9毫米，以使出口面積保持為5776平方毫米。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖7和8，在圖中噴管的圓形管段30b的上部已經(jīng)被剖去。在平面3-3處，所述橫截面呈圓形。平面16-16位于平面3-3下方50毫米處。該橫截面呈矩形，其長(zhǎng)度為76毫米，寬度為59.7毫米，因而總面積是4536平方毫米。由于流動(dòng)流體沒(méi)有發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，所以在平面3-3和16-16之間的、由圓至方的過(guò)渡部分52可以相對(duì)較短。過(guò)渡部分52與一高度為25毫米、終止在平面17-17處的矩形管54相連，以使來(lái)自過(guò)渡部分52的流體在進(jìn)入到現(xiàn)已完全呈矩形的擴(kuò)散用主過(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351.6毫米的空間內(nèi)，其橫截面是呈完美的六邊形形狀，如圖6a所示。在這種情況中，側(cè)壁34c和34f自垂直方向擴(kuò)張10°，而前壁和后壁則以自垂直方向?yàn)?.6°的平均角度收斂。等效的一維擴(kuò)散壁的角度現(xiàn)在便成了大約10-2.6=7.4°，它仍然小于通常所使用的最大值8°。如果需要，可以省去矩形管段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)度也是200毫米，相鄰壁34c和34f的寬度也仍然是28.4毫米。在噴管的中心線上，寬度有所增加。沿平面4-4和5-5截取的橫截面與圖4和5中所示的相類似，只是四個(gè)凸角不再是倒圓的，而是尖銳形狀。后壁34a、34b和前壁34d、34e的交線與分流裝置32的端頭32a相交于平面6-6以下17.6毫米的地方。帶角度的矩形出口35和37也還是各自具有101.5毫米的長(zhǎng)度和28.4毫米的寬度，因而可獲得的出口總面積為5776平方毫米。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)各矩形的轉(zhuǎn)向管段38和40，在那里，流體相對(duì)于垂直方向轉(zhuǎn)過(guò)20°，然后再經(jīng)過(guò)各筆直的矩形等效段42和44。從管段42和44流出的流體也還是自垂直方向總偏轉(zhuǎn)正負(fù)30度。分流裝置32的導(dǎo)邊也具有20°的傾斜角。較佳的是，分流裝置32也有一圓角導(dǎo)邊和一半橢圓形或者如圖1a所示的機(jī)翼形端頭(32b)。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖9和10，在平面3-3和19-19之間的是一具有擴(kuò)張作用的、由圓至方的過(guò)渡部分56。在平面19處的面積為762=5776平方毫米。平面3-3和19-19之間的距離是75毫米，它等效于一錐形擴(kuò)散裝置，在該處，壁相對(duì)于軸線成3.5°，而各壁之間總夾角是7.0°。過(guò)渡部分34的側(cè)壁34c和34f均自垂直方向擴(kuò)張20°，而后壁34a-34b及前壁34d-34e則以一定的方式收斂，以便能相對(duì)水平方向成20°地設(shè)置一對(duì)矩形出口35和37。平面20-20位于平面19-19下方156.6毫米之處。在該平面上，壁34c和34f之間的距離是190毫米。后壁34a-34b之間和前壁34d-34e之間的交線在平面20-20下方、朝著分流裝置32的端頭32a延伸34.6毫米。兩個(gè)帶角度的矩形出口35和37均具有101.5毫米的傾斜長(zhǎng)度和28.4毫米的寬度，因而可獲得的出口總面積為5776平方毫米，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)凈擴(kuò)散作用。在出口35和37處設(shè)置了矩形的轉(zhuǎn)向管段38和40，在這種情況下，每股流體只能再偏轉(zhuǎn)10°。分流裝置32的導(dǎo)邊具有40°的夾角。轉(zhuǎn)向管段38和40的后面緊跟的是相應(yīng)的直矩形段42和44。管段38、40的內(nèi)壁38a、40a的半徑為100毫米，它大致等于外壁38b和40b之半徑201.1毫米的一半。總的偏轉(zhuǎn)量也還是正負(fù)30度。較佳的是，分流裝置32上設(shè)有一圓角導(dǎo)邊和一半橢圓形或機(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。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖11和12，沿平面3-3截取的截面也呈圓形；而沿平面19-19所截取的截面則呈方形。在平面3-3和19-19之間是具有擴(kuò)散作用的、由圓至方的過(guò)渡部分56。擴(kuò)散用過(guò)渡部分56中的分離現(xiàn)象也可以通過(guò)將平面3-3和19-19之間的距離制成75毫米來(lái)避免。在平面19-19處的截面積也是762=5776平方毫米。在平面19-19和平面21-21之間的是一個(gè)一維的、由方至圓的擴(kuò)散裝置。在平面21-21處的長(zhǎng)度為(4/π)76=96.8毫米，寬度為76毫米，因而面積為7354平方毫米。擴(kuò)散裝置58的高度也是75毫米；其側(cè)壁自垂直方向擴(kuò)張7.5°。在主過(guò)渡部分34中，每一側(cè)壁34c和34f均自垂直方向擴(kuò)張30°。為了保證能用這樣的大角度來(lái)抵抗流體的分離，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位于平面21-21以下67.8毫米處，壁34c和34f之間的長(zhǎng)度是175毫米。帶角度的矩形出口35和37各自具有101.0毫米的傾斜長(zhǎng)度和28.6毫米的寬度，因而可獲得的出口總面積為5776平方毫米。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50.5毫米。在過(guò)渡部分34的出口35和37處設(shè)置了兩個(gè)筆直的矩形部分42和44。矩形部分42和44顯然是細(xì)長(zhǎng)的，用以補(bǔ)償在過(guò)渡部分34范圍內(nèi)的偏轉(zhuǎn)損失。這里沒(méi)有轉(zhuǎn)向部分38和40的介入；而且偏轉(zhuǎn)角度也還是如主過(guò)渡部分34所提供的那樣為正負(fù)30度。分流裝置32是一個(gè)三角形的楔塊，它的導(dǎo)邊夾角為60度。較佳的是，是在分流裝置32上設(shè)置一圓角導(dǎo)邊和一半橢圓形或機(jī)翼形的端頭(32b)，這是通過(guò)向外移動(dòng)壁42a和42b而由此增加分流裝置32的基部長(zhǎng)度來(lái)達(dá)成的。如果忽視摩擦因素，擴(kuò)散裝置58中的壓力增加等于發(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附近的一條流體等位線。應(yīng)予注意的是，等位線52是垂直于壁34c和34f延伸的，并且此處曲率為零。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，并在與軸線S相應(yīng)的、過(guò)渡部分34的中心處曲率為最大。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)向作用。可以認(rèn)為的是，一六邊形主過(guò)渡部分的平均偏轉(zhuǎn)效率比由側(cè)壁產(chǎn)生的明顯偏轉(zhuǎn)要大2/3或大約3/4或75％。
在圖1-2和7-8中，在主過(guò)渡部分內(nèi)，10°偏轉(zhuǎn)角中有2.5°的損失可以在彎曲和筆直的部分中幾乎完全得到補(bǔ)償。在圖9-10中，在主過(guò)渡部分內(nèi)，20°偏轉(zhuǎn)角中有5°的損失可在彎曲和筆直的部分中差不多得到補(bǔ)償。在圖11-12中，在主過(guò)渡部分內(nèi)，30°偏轉(zhuǎn)角中有7.5°的損失可在細(xì)長(zhǎng)的直管段中得到大部分的補(bǔ)償。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖13和14，圖中示出了圖1和2所示的一種變化型式，主過(guò)渡部分34上僅設(shè)有了四個(gè)壁，后壁34ab，前壁34de。沿平面6-6截取的截面可以如圖6b所示大致呈矩形。或者，該截面可以具有半徑為零的尖角。或者，側(cè)壁34c和34f可以是沒(méi)有筆直部分的半圓形截面，如圖17b所示的那樣。沿平面4-4和5-5截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。出口35和37都在平面6-6上。線35a表示進(jìn)入轉(zhuǎn)向部分38的、帶角度的入口；而線37a則表示進(jìn)入轉(zhuǎn)向部分40的、帶角度的入口。分流裝置32具有一尖銳的導(dǎo)邊，該導(dǎo)邊的夾角是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間10°夾角的20％，或者具有正負(fù)2°的平均偏轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向部分38和40的帶角度入口35a和37a假定為流體已經(jīng)在過(guò)渡部分34內(nèi)部偏轉(zhuǎn)10°。轉(zhuǎn)向部分38和40以及緊跟其后的直管段42和44可對(duì)過(guò)渡部分34內(nèi)部的8°損失中的大部分作出補(bǔ)償；但是不為人們所希望的是，自出口46和48起的偏轉(zhuǎn)角度如正負(fù)30°那樣大。分流裝置32最好具有一圓角導(dǎo)邊和一如圖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，圖中示出了如圖1和2所示的相類似的另一種噴管。主過(guò)渡部分34上還是僅設(shè)有四個(gè)壁，后壁34ab，前壁34de。沿平面6-6截取的橫截面可以如圖6b那樣帶有圓角，或者可以是帶尖銳角的矩形。沿平面4-4和5-5截取的橫截面大致如圖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，出口35-37處的偏轉(zhuǎn)角被假定為0°。轉(zhuǎn)向部分38和40均可使相應(yīng)的流動(dòng)流體偏轉(zhuǎn)30°。在這種情況中，如果分流裝置32有一尖銳的導(dǎo)邊，那它就具有夾角為0°的尖點(diǎn)這樣一種性質(zhì)，這種構(gòu)造是不實(shí)際的。因此，壁38b和40b的半徑有所減小，從而可使分流裝置32的導(dǎo)邊呈倒圓形，而且端頭(32b)呈半橢圓形或機(jī)翼形。僅藉助轉(zhuǎn)向部分38和40，總偏轉(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是以一自水平方向起不到30°的角度來(lái)設(shè)置的，這個(gè)角度就是流動(dòng)流體自垂直方向起的偏轉(zhuǎn)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，所以需要提供一更大的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散。圖15-16中的直管段42和44可以用在圖1-2、圖7-8、圖9-10和圖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)予注意的是，對(duì)轉(zhuǎn)向部分38和40的最初三分之一而言，壁38a和40a所提供的明顯偏轉(zhuǎn)要比相應(yīng)的側(cè)壁34f和34c來(lái)得小。但是，在此下游，擴(kuò)張的壁38a、40a和擴(kuò)張的壁42a、44a可提供比相應(yīng)的側(cè)壁34f和34c更大的表觀偏轉(zhuǎn)。
在與圖13和14所示的相類似并且已完全試驗(yàn)成功的一種原始設(shè)計(jì)中，側(cè)壁34c和34f均具有自垂直方向擴(kuò)張5.2°的擴(kuò)張角；而后壁34ab和前壁34de均具有自垂直方向收斂2.65°的收斂角。在平面3-3上，流動(dòng)流體的橫截面呈圓形，其直徑為76毫米。在平面4-4上，流動(dòng)流體的橫截面的長(zhǎng)為95.5毫米，寬為66.5毫米，四個(gè)角的半徑為28.5毫米。在平面5-5上，橫截面的長(zhǎng)為115毫米，寬為57.5毫米，四個(gè)角的半徑為19毫米。在平面6-6處，在平面5-5下方150毫米的地方，而不是151.6毫米的地方，其橫截面的長(zhǎng)為144毫米，寬為43.5毫米，四個(gè)角的半徑為5毫米，流體流動(dòng)的面積是6243平方毫米。轉(zhuǎn)向部分38和40被略去了。直管段40、42的壁42a、44a在平面6-6內(nèi)與相應(yīng)的側(cè)壁34f、34c相交。壁42和44a也是自垂直方向擴(kuò)張30°，并且在平面6-6下方、朝著一第七水平面延伸95毫米。一夾角為60°的三角形分流裝置32的尖銳導(dǎo)邊(如圖11)設(shè)置在該第七平面上。所述分流裝置的底部在第七平面的下方延伸110毫米。每一出口46和48的傾斜長(zhǎng)度均為110毫米。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，出口46和48的頂部應(yīng)該浸沒(méi)在彎液面以下至少150毫米處。在以每分鐘3.3噸的速度連續(xù)鑄造一寬度為1384毫米的鋼錠時(shí)，駐波的高度只有7到12毫米；在所述彎液面內(nèi)沒(méi)有形成任何的表面紊流；在模具寬度不到1200毫米的情況下，沒(méi)有明顯的波動(dòng)；在模具寬度大于1200毫米的情況下，最終的波動(dòng)也是比較小的?？梢哉J(rèn)為，這種在寬度較大的模具中產(chǎn)生的較小波動(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，還因?yàn)樵诜至餮b置32之尖銳導(dǎo)邊的下游會(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是在細(xì)長(zhǎng)的直管段42和44中連續(xù)地收斂2.65°的。因此，這些管段就不是帶有半徑為5毫米轉(zhuǎn)角的矩形，而是略微呈不規(guī)則四邊形，出口46和48的頂部具有35毫米的寬度，而出口46和48的底部具有24.5毫米的寬度。我們將這一略微不規(guī)則的四邊形看成大體上呈矩形。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖23-圖29，圖中示出了本發(fā)明的其它一些實(shí)施例。這些鑄造用噴管與本發(fā)明的鑄造用噴管相類似，只是包括一些導(dǎo)流板100-106，以將流體多級(jí)地分成幾股單獨(dú)的液流，并將所述噴管內(nèi)部的這些液流獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)。但是，應(yīng)予認(rèn)識(shí)的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員來(lái)說(shuō)，各導(dǎo)流板不必只能與本發(fā)明的各噴管一起使用，而可與任何一種已知或已有的鑄造用或入口浸沒(méi)式噴管一起使用，只要各導(dǎo)流板100-106是用來(lái)將流體多級(jí)地分成幾股單獨(dú)的液流，并使噴管內(nèi)部的這些液流獨(dú)立偏轉(zhuǎn)。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖23-圖27，圖中示出了本發(fā)明的鑄造用噴管30，例如，一具有過(guò)渡部分34的鑄造用噴管，在該過(guò)渡部分處，有一其橫截面從軸向?qū)ΨQ至平面對(duì)稱的過(guò)渡部分，從而可以使流體擴(kuò)散開(kāi)來(lái)或減速，由此可降低從噴管20噴出的流體的慣性力。在金屬流體沿著過(guò)渡部分34前進(jìn)之后，它會(huì)遇到位于噴管30內(nèi)部或里面的導(dǎo)流板100、102。較佳的是，應(yīng)該將導(dǎo)流板設(shè)置成使導(dǎo)流板100、102的上緣101、103分別位于出口46、48的上游處。導(dǎo)流板100、102的下游可以設(shè)置在或不設(shè)置在出口46、48的上游處，雖然較佳的是所述上游105、107位于出口46、48的上游處。
導(dǎo)流板100、102的作用是將流過(guò)噴管30的液態(tài)金屬以多級(jí)方式擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。各導(dǎo)流板首先是將所述流體分成三股獨(dú)立的液流108、110和112。液流108、112可被視為外液流，液流114可被視為中心液流。導(dǎo)流板100、102分別包括上表面114、116以及下表面118、120。導(dǎo)流板100、102可以藉助導(dǎo)流板的上表面114、116使得兩股外液流108、112朝著相反的方向獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)流板100、102應(yīng)該被構(gòu)造和設(shè)置得能提供一與垂直方向呈近似20-90°、較佳的是30°的偏轉(zhuǎn)角。中心液流114藉助導(dǎo)流板的下表面118、120而擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。中心液流114隨后藉助分流裝置32被分成兩股內(nèi)液流122、124，它們以與外液流108、112的偏轉(zhuǎn)角度相匹配的角度彼此反向地偏轉(zhuǎn)，所述外液流的偏轉(zhuǎn)角度是例如與垂直方向呈20-90°，較佳的是30°。
由于兩股內(nèi)液流122、124是以與外液流108、112的偏轉(zhuǎn)角度相匹配的角度彼此反向地偏轉(zhuǎn)，因此，在熔融金屬液流流出噴管30并被放入一模具之前，外液流108、112將在噴管30內(nèi)部，分別與內(nèi)液流122、124重新混合，即，與其相匹配的液流重新混合。
由于一附加原因，外液流108、112將在噴管30內(nèi)部，分別與內(nèi)液流122、124重新混合。所述附加原因是，如果導(dǎo)流板100、102的下緣105、107位于出口46、48的上游，即，不是完全延伸至出口46、48，那么，在液流流出噴管30之前，外液流108、112就不再是與內(nèi)液流122、124物理分開(kāi)的。
圖28-圖29示出了本發(fā)明的鑄造用噴管30的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，導(dǎo)流板104、106的上緣130、132，而不是其下緣126、128，位于出口46、48的上游處。這樣就可以在噴管30內(nèi)部將外液流108、112與內(nèi)液流122、124完全地分開(kāi)。而且，在該實(shí)施例中，外液流108、1112和內(nèi)液流122、124的偏轉(zhuǎn)角是不匹配的。因此，外液流108、112和內(nèi)液流122、124就不會(huì)在噴管30內(nèi)部重新混合。
較佳的是，導(dǎo)流板104、106和分流裝置32被構(gòu)造和設(shè)置得可使外液流108、112以自垂直方向大約45°的角度偏轉(zhuǎn)，并使內(nèi)液流122、124以自垂直方向大約30°的角度偏轉(zhuǎn)。根據(jù)所需的模具流體分布情況，該實(shí)施例可以對(duì)外、內(nèi)液流的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)節(jié)。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖30和圖31，圖中示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。該實(shí)施例提供了一分叉式鑄造用噴管140，它具有兩個(gè)出口146、148，并與本發(fā)明鑄造用噴管的其它實(shí)施例相類似。但是，圖30和圖31所示的鑄造用噴管140包括一平面式或“菱背式”內(nèi)部幾何形狀，它將使得所述噴管在其中心軸線或中心線CL處的內(nèi)部橫截面面積大于其在所述噴管各邊緣處的橫截面面積。
在鑄造用噴管140的過(guò)渡部分134的底部或出口端附近，兩個(gè)帶角度的、相鄰邊緣142從鑄造用噴管140的每一內(nèi)寬面的中心起、朝著出口146和148的頂部向下延伸。邊緣142最好在截面B-B和C-C之間形成一向上指向進(jìn)入口141的尖頂14。這些彎折面144a和144b包括噴管140的菱背形內(nèi)部幾何形狀。它們?cè)谝恢行倪吘?43a處收斂，并從中心邊緣143a起、朝著出口146、148的方向、向外逐漸變細(xì)。
頂緣142最好大體上與出口146、148的排放角相匹配，從而有利于使液態(tài)金屬流以出口146和148的理論排放角進(jìn)行偏轉(zhuǎn)或彎曲。出口146和148的排放角應(yīng)該是自水平方向向下大約45-80°。較佳的是，所述排放角應(yīng)該是自水平方向向下大約60°。
使頂緣142與出口146、148的排放角相匹配，可以最大程度地減少出口頂部的流體分離現(xiàn)象，并且當(dāng)流體接近各出口時(shí)可最大程度地減少流體與各側(cè)壁邊緣相分離的現(xiàn)象。而且，正如從圖30、圖30C和圖30D中可以最清楚地看到的那樣，在同一水平橫截面內(nèi)，彎折面144a、144b在中心邊緣143a處離開(kāi)長(zhǎng)度方向軸線LA的距離要大于其在頂緣142處的所述距離。因此，與在各邊緣處相比，在鑄造用噴管的中心軸線附近具有更大的內(nèi)部橫截面面積，如圖30EE所示，菱背形的內(nèi)部幾何形狀使得出口146和148在出口底部的寬度要大于其在頂部處的寬度，即，如果有分流裝置149，則在所述分流裝置附近較寬。結(jié)果，菱背形的孔結(jié)構(gòu)可以在出口146、148的區(qū)域內(nèi)、更自然地與噴管140內(nèi)部的流體動(dòng)態(tài)壓力分布情況相匹配，從而產(chǎn)生更穩(wěn)定的出口射流。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖320圖34，圖中示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖32-圖34所示的鑄造用噴管150與本發(fā)明的鑄造用噴管的其它實(shí)施例相類似。但是，鑄造用噴管150被構(gòu)造成可以對(duì)分布在上、下出口153和155之間的流體流量進(jìn)行按比例地分配，并且可以根據(jù)流過(guò)鑄造用噴管150的液態(tài)金屬的通過(guò)量，使得離開(kāi)上出口153的上出口射流的有效排放角有所變化。
如圖32和圖33所示，鑄造用噴管150最好可以多級(jí)地將流體分開(kāi)，如前文中所描述的本發(fā)明鑄造用噴管的各實(shí)施例中的那樣。鑄造用噴管150包括一些導(dǎo)流板156，它們與側(cè)壁160的下表面160a和導(dǎo)流板156的頂面156a一起，可形成通向上出口153的上出口通道152。
鑄造用噴管150可以有選擇地包括一個(gè)下分流裝置158，所述下分流裝置基本上是沿著鑄造用噴管150的中心線CL設(shè)置的，并沿流體流過(guò)噴管的方向位于導(dǎo)流板156的下游。采用下分流裝置158，導(dǎo)流板156的底面156a和下分流裝置158的頂面158a可形成諸個(gè)通向下出口155的下出口通道154。
各側(cè)壁160、導(dǎo)流板156和分流裝置158最好被構(gòu)造得可以使上出口的理論排放角自上出口理論排放角至少擴(kuò)張大約15°。較佳的是，各側(cè)壁160和導(dǎo)流板156設(shè)置有一些出口153，它們具有一自水平面向下約為0-25°、較佳的是大約7-10°的理論排放角。導(dǎo)流板156和下分流裝置158最好設(shè)置有一些下出口155，這些下出口具有一自水平面向下大約45-80°、較佳的是大約60-70°的理論排放角。如果鑄造用噴管150沒(méi)有分流裝置158，那么，鑄造用噴管150就只有一個(gè)由各導(dǎo)流板156的底面156b形成的下出口155(未圖示)。下出口155的理論排放角約為45-90°。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖32-34，在實(shí)際工作中，各導(dǎo)流板156最初是將流過(guò)內(nèi)孔151的液態(tài)金屬流分成三股獨(dú)立的液流即，兩股外液流和一股中心液流。所述的兩股外液流被上出口153偏轉(zhuǎn)了自中心線CL起、朝著彼此相反的方向、自水平方向向下大約0-25°的理論偏轉(zhuǎn)角。這些外液流如同上出口射流那樣從上出口153排放到所述模具內(nèi)。
與此同時(shí)，中心液流向下行進(jìn)流過(guò)內(nèi)孔151，并位于導(dǎo)流板156之間。該中心液流藉助下分流裝置158被進(jìn)一步分成兩股內(nèi)液流，所述的兩股內(nèi)液流根據(jù)導(dǎo)流板156的底面156b和下分流裝置158的頂面158a的曲率、朝著彼此相反的方向、偏離噴管150的中心線CL。
導(dǎo)流板156的頂面156a的曲率或形狀，或者導(dǎo)流板156自身的形狀應(yīng)該足以將兩股外液流引導(dǎo)成自水平面偏轉(zhuǎn)大約0-25°的上出口153的理論排放角，盡管大約7-10°的理論排放角是較佳的。而且，包括頂面156a的曲率或斜率在內(nèi)，側(cè)壁下表面160a和導(dǎo)流板156的結(jié)構(gòu)和形狀應(yīng)該足以使上出口通道152至上出口153的橫截面面積基本上保持恒定。
導(dǎo)流板156的底面156b的曲率或形狀和分流裝置158的頂面158a應(yīng)該足以將兩股內(nèi)液流自水平面向下偏轉(zhuǎn)大約45-80°的下出口155的理論排放角，盡管大約60-70°的下出口理論排放角是較佳的。這樣，與上出口153的大約7-10°的較佳理論排放角相比，就有顯著的擴(kuò)張。
導(dǎo)流板156的導(dǎo)邊156a相對(duì)于所述鑄造用噴管內(nèi)孔的橫截面而言剛好位于導(dǎo)邊156c的上方，這種位置，例如，圖32E，決定了被分割在外液流和內(nèi)液流之間的流體之流量的理論比例分配。較佳的是，將導(dǎo)流板156定位得可以對(duì)稱地分割所述流體(即，使流過(guò)上出口153的每一外液流的流量相等)、較佳的是，總流體中分配給中心液流的比例要大于分配給外液流的比例。在實(shí)際工作中，有利的是，對(duì)鑄造用噴管150進(jìn)行構(gòu)造，并使導(dǎo)流板156的導(dǎo)邊156c相對(duì)于所述鑄造用噴管150的橫截面定位，使之剛好位于導(dǎo)邊156c上方，這樣，流過(guò)鑄造用噴管150的總流體中就有大約15-45％、較佳的是大約25-40％的流體與兩股外液流和上出口153有關(guān)，而總流量中剩余的55-85％、較佳的是60-75％的流體就與當(dāng)兩股內(nèi)液流流過(guò)下出口155使被排放的中心液流有關(guān)(如果鑄造用噴管150不包括下分流裝置158，或者與流過(guò)下出口155的一股中心液流有關(guān))。上、下出口153和155之間的流體流量的比例是這樣的，下出口155的流量分配比例要大于上出口153的流量分配比例，如上面所描述的那樣，這也將使得從上出口153流出的流體的有效排放角受到總流體通過(guò)量的影響。
圖34A-圖34C示出了流過(guò)上、下出口的出口射流的有效排放角隨流體通過(guò)量而變化的情況。圖34A-圖34C示出了出口射流分別以低、中和高流體通過(guò)量流過(guò)鑄造用噴管150時(shí)的有效排放角。例如，低流體通過(guò)量將小于或約為1.5至2噸/分鐘，中流體通過(guò)量約為2-3噸/分鐘，高流體通過(guò)量約為3噸/分鐘或之上。
流體以圖34A所示的低流體通過(guò)量流過(guò)時(shí)，由箭頭162示出的、從上出口153流出的出口射流與由箭頭164示出的下出口射流是無(wú)關(guān)的，并且基本上可達(dá)到上出口153的流量排放角(較佳的是與水平面呈大約7-10°)。
當(dāng)流體通過(guò)量如圖34B和圖34C所示的那樣增大時(shí)，上出口射流162就在與自下出口135流出的下出口射流164有關(guān)的較大沖力的作用下、朝著鑄造用噴管150的中心線CL方向、向下噴出。因此，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，上出口射流162的有效排放角就自理論排放角開(kāi)始增大(自水平方向向下的一較大角)。當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，上出口射流162的有效排放角度自所述下出口射流的理論排放角擴(kuò)張的程度也變得越來(lái)越小。
當(dāng)流體通過(guò)量如圖34B和圖34C所示的那樣增大時(shí)，從下出口155流出的下出口射流164也稍有變化。下出口射流164朝著離開(kāi)鑄造用噴管150的中心線CL的方向稍稍向上噴出。因此，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，下出口射流164的有效排放角是稍稍自理論排放角下降(自水平方向向下的較小角度)。
應(yīng)該清楚的是，對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)，低、中、高流體通過(guò)量具體為何值是完全不重要的。唯一重要的是，不管所述的各值具體是多少，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，上出口射流的有效排放角是自理論排放角開(kāi)始增大(自水平方向向下的一較大角)。
上出口射流162的有效排放角隨流體通過(guò)量而變化的變化率是非常有用的。流體以低流體通過(guò)量流過(guò)時(shí)，人們希望的是可將所輸入的熱的液態(tài)金屬均勻地傳送至所述模具內(nèi)的液體隆凸區(qū)域內(nèi)，從而有利于將適量的熱量傳遞給模具用粉末，以便進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑。當(dāng)流體以較低的流體通過(guò)量流過(guò)時(shí)，上出口射流62的較小的有效排放角可以實(shí)現(xiàn)該目的。相反，當(dāng)流體以較高的流體通過(guò)量流過(guò)時(shí)，由出口射流傳送給模具的混合能量要高得多的多。因此，就會(huì)基本上增大出現(xiàn)過(guò)度紊流和/或模具內(nèi)彎液面受到擾動(dòng)的可能性。浸得越深，或者越向下，以較高的流體通過(guò)量流過(guò)時(shí)，上出口射流162的有效排放角可以有效地降低這種紊流或彎液面受擾的現(xiàn)象。因此，圖32-圖34所示的鑄造用噴管150可以在鑄造用噴管150的流體通過(guò)量在一較大的范圍內(nèi)提高將液態(tài)金屬傳送并適當(dāng)?shù)胤植嫉侥＞邇?nèi)部的性能。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖35和圖36，圖中示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖35和圖26所示的鑄造用噴管170將圖30-圖31所示鑄造用噴管140的特征和圖32-圖34所示鑄造用噴管150的特征結(jié)合在了一起。
鑄造用噴管170具有圖30-圖31所示鑄造用噴管140的多面式、菱背形的內(nèi)部幾何形狀，因此，彎折面174的頂緣172與下出口175的理論排放角、即自水平方向向下大約45-80°是相一致的，盡管大約60-70°的理論排放角是較佳的。因此，彎折面174大體上是設(shè)置在流動(dòng)在各導(dǎo)流板178之間的中心液流附近。菱背形的內(nèi)部幾何形狀有利于朝著下出口176的排放角的方向?qū)⒅行囊毫鞲槙车剞D(zhuǎn)向和分流，而不會(huì)使得流體沿著導(dǎo)流板178的底面178a分開(kāi)。如圖35RR所示，下出口176最好是其底部寬度大于其頂部寬度，即，在分流裝置180附近較寬。如圖35QQ所示，上出口182最好是其頂部寬度大于其底部寬度，即，在側(cè)壁184的下表面184af附近較寬。
而且，如果具有如圖32-34所示的鑄造用噴管150，流過(guò)鑄造用噴管170的流體最好是被導(dǎo)流板178分成幾股分別通過(guò)上、下出口182和176排放出去的液流，而且，流過(guò)鑄造用噴管170的流體最好是按比例分配的，以根據(jù)流體通過(guò)量來(lái)改變從上出口流出的液流的有效排放角。
上出口182的有效排放角將以一種與圖34A-圖34C所示鑄造用噴管150相類似的方式發(fā)生變化。但是，由于鑄造用噴管170的多面菱背形內(nèi)部幾何形狀，鑄造用噴管170可以從下出口176以高流體通過(guò)量噴出更為流暢的出口射流，而且與鑄造用噴管150相比，有效排放角的變化較小，并且可以更為協(xié)調(diào)地控制因模具內(nèi)的波動(dòng)和紊流而引起的彎液面變化情況。
而且，鑄造用噴管170的多面式菱背形內(nèi)部幾何形狀有助于對(duì)流體進(jìn)行更為有效的比例分配，即，使較大比例的流體從下出口176流出，使較小比例的流體從上出口182流出。菱背形內(nèi)部幾何形狀最好被構(gòu)造得可使總流體流量中15-45％左右、較佳的是25-40％左右的流體從各上出口182流出，并使總流體流量中55-85％左右、較佳的是60-75％左右的流體從各下出口176中流出，或者如果鑄造用噴管170不包括分流裝置160，將從一個(gè)出口176中流出。
可以看到的是，我們已經(jīng)完成了本發(fā)明的至少一些目的。通過(guò)在入口管和出口之間設(shè)置使流體擴(kuò)散和減速的部分，可以降低從出口流出的流體流速，并且還可以使沿著出口的長(zhǎng)度和寬度方向的速度分布大體均勻，而且還可以減少模具中的駐波振蕩。藉助提供一設(shè)置在過(guò)渡部分的下方、從軸向?qū)ΨQ至平面對(duì)稱的分流裝置可使兩股方向相反的液流偏轉(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)自垂直方向偏轉(zhuǎn)30°的總液流偏轉(zhuǎn)角，同時(shí)還可以在出口處提供一個(gè)穩(wěn)定、均勻的速度。
此外，使兩股方向相反的液流發(fā)生偏轉(zhuǎn)部分地可以藉助在液流的外部施加一負(fù)壓來(lái)完成。這些負(fù)壓部分地是通過(guò)增大主過(guò)渡部分下游處的側(cè)壁的擴(kuò)張角來(lái)產(chǎn)生的。通過(guò)設(shè)置那些其中內(nèi)半徑是外半徑的一個(gè)相當(dāng)大的分?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)置一具有各對(duì)前后壁并且各壁間夾角不超過(guò)180°的六邊形截面，可以在主過(guò)渡部分的自身范圍內(nèi)完成流動(dòng)流體的偏轉(zhuǎn)。所述分流裝置上設(shè)有一個(gè)具有足夠大的曲率半徑的圓角導(dǎo)邊，以防止由于制造或由于輕微的流體波動(dòng)而使滯流點(diǎn)出現(xiàn)想不到的變化，從而使流體在向下游延伸的導(dǎo)邊處產(chǎn)生分離。
圖23-圖28所示的鑄造用噴管可以提高與藉助一鑄造用噴管將液態(tài)金屬導(dǎo)引入一模具內(nèi)的作業(yè)有關(guān)的流體流動(dòng)特性。在已有技術(shù)的噴管中，在噴管內(nèi)孔中流動(dòng)的液態(tài)金屬的高慣性力可以使流體在各出口區(qū)域內(nèi)發(fā)生流體分離現(xiàn)象，從而會(huì)使得流速較高，并會(huì)使各出口射流不穩(wěn)定、出現(xiàn)紊流，而且不能到達(dá)明顯的流體偏轉(zhuǎn)角。
如果采用圖23-圖28所示的鑄造用噴管，通過(guò)在噴管的孔內(nèi)、以一種多級(jí)方式、將流體分成各股單獨(dú)和獨(dú)立的液流，可以將所述慣性力分?jǐn)傞_(kāi)來(lái)并加以良好控制。這樣就可以減輕流體的分離，由此可以降低紊流、穩(wěn)定出口射流，并可以獲得理想的偏轉(zhuǎn)角。
而且，圖28-圖29所示的鑄造用噴管具有可使外、內(nèi)液流的偏轉(zhuǎn)角彼此不受影響的能力。這些鑄造用噴管特別適用于那些其中模具的形狀受到限制的鑄造作業(yè)。在這些情況中，人們希望的是可以使液態(tài)金屬更為擴(kuò)散地散布開(kāi)來(lái)。
如果采用圖30-圖31所示的鑄造用噴管，它采用了一種多面式的內(nèi)部幾何形狀，其中，噴管內(nèi)孔在噴管中心線處的厚度要大于其在各邊緣處的厚度。結(jié)果，可以將更多的敞口區(qū)域設(shè)計(jì)到鑄造用噴管內(nèi)孔中，而不會(huì)增大圍繞窄面?zhèn)缺谶吘壍膰姽芡獠砍叽纭Ｒ虼?，這種噴管可以提供改進(jìn)了的流體減速作用、流體擴(kuò)散作用，并可以使噴管內(nèi)孔內(nèi)部中的流體穩(wěn)定，從而可以以一種平靜和順暢的方式將液態(tài)金屬傳送至模具內(nèi)。而且，這種菱背形的幾何形狀特別適于這樣一種隆凸的或冠形的模具，其中，模具寬面中部的厚度較厚，而各窄面?zhèn)让嫣幍哪＞吆穸容^薄，這是由于鑄造用噴管可以較好地利用模具內(nèi)部的有效空間以使其內(nèi)的流體流動(dòng)圖案更為適當(dāng)。
如果采用圖32-圖34所示的多口式鑄造用噴管，可以在流過(guò)所述鑄造用噴管的總流體流量的一較寬的有用范圍內(nèi)更好地使液態(tài)金屬傳送到模具內(nèi)，并使液態(tài)金屬更好地分布到模具內(nèi)部。通過(guò)對(duì)分布在所述多口式鑄造用噴管的上、下出口之間的流體流量進(jìn)行按比例的分配，并通過(guò)使上、下出口的理論排放角隔開(kāi)至少15°左右，可以使上出口的有效排放角隨著鑄造用噴管的流體通過(guò)量的增大和減小、以一種有利的方式發(fā)生變化。這種變化的結(jié)果是可以使模具內(nèi)的彎液面光滑、平靜，并且能以低流體通過(guò)量將適當(dāng)?shù)臒崃總鬟f給所述模具粉末，而且可以有助于以高流體通過(guò)量流過(guò)時(shí)的彎液面的穩(wěn)定性。因此，與已有技術(shù)的鑄造用噴管相比，可以在工作流體通過(guò)量的一較寬的有用范圍內(nèi)做到不降低流體流動(dòng)的特性。
圖35和圖36所示的鑄造用噴管，其上出口的有效排放角能以一種與圖32-34所示鑄造用噴管相類似的方式隨著流體通過(guò)量有利地產(chǎn)生變化，而且，還把一種與圖30-圖31所示鑄造用噴管相類似的菱背形多面式的內(nèi)部幾何形狀結(jié)合入內(nèi)，圖35和圖36所示的鑄造用噴管就能以較小的有效排放角的變化量、模具內(nèi)彎液面變化較為恒定的控制、高流體通過(guò)量地從下出口噴出流暢的出口射流。
應(yīng)該理解的是，某些特征和子組合是有實(shí)用性的，而且可不管子組合的其它特征而被采用。這是應(yīng)予考慮到的，并且是在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的。因此，應(yīng)予理解的是，本發(fā)明不應(yīng)受以到以上所述的和所示出的種種特定細(xì)節(jié)的限制。
權(quán)利要求
1．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有一中心軸線、至少一個(gè)進(jìn)入口和至少一個(gè)出口，所述細(xì)長(zhǎng)孔包括一細(xì)長(zhǎng)部分，以使所述細(xì)長(zhǎng)部分在中心軸線附近的橫截面面積大于其在細(xì)長(zhǎng)孔各邊緣附近的橫截面面積。
2．如權(quán)利要求1所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)部分包括至少兩個(gè)彎折面，每一彎折面自一基本上平行于中心軸線且與所述中心軸線相交的平面內(nèi)的一點(diǎn)、朝著所述細(xì)長(zhǎng)孔的下緣延伸。
3．如權(quán)利要求2所述的鑄造用噴管，其特征在于，它還包括一分流裝置，它可以將至少一出口分成兩個(gè)出口，并可將流過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成兩股從所述兩出口流出噴管的液流。
4．如權(quán)利要求3所述的鑄造用噴管，其特征在于，每一彎折面包括一頂緣。
5．如權(quán)利要求4所述的鑄造用噴管，其特征在于，至少兩個(gè)頂緣彼此相鄰以形成一大體上朝著至少一個(gè)進(jìn)入口的尖點(diǎn)。
6．如權(quán)利要求5所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述的各彎折面位于一中心緣附近。
7．如權(quán)利要求6所述的鑄造用噴管，其特征在于，每一彎折面的中心緣離開(kāi)所述鑄造用噴管的長(zhǎng)度方向水平軸線的距離大于它離開(kāi)一水平橫截面內(nèi)部的彎折面的頂緣的距離。
8．如權(quán)利要求4所述的鑄造用噴管，其特征在于，每一頂緣均以一角度、朝著一出口延伸，所述角度大體上與所述出口的排放角相匹配。
9．如權(quán)利要求8所述的鑄造用噴管，其特征在于，每一出口的所述排放角均是自水平方向向下大約45-80°。
10．如權(quán)利要求8所述的鑄造用噴管，其特征在于，每一出口的所述排放角均是自水平方向向下大約60-70°。
11．如權(quán)利要求1所述的鑄造用噴管，其特征在于，至少一出口具有一頂部和一底部，所述出口的底部寬于其頂部。
12．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有至少一個(gè)進(jìn)入口、至少一個(gè)上出口以及至少一個(gè)下出口；以及至少一導(dǎo)流板，它緊鄰所述上出口設(shè)置，以將流過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成至少一股外液流和一股中心液流，所述外液流流過(guò)所述上出口，而所述內(nèi)液流流過(guò)所述導(dǎo)流板并朝著所述下出口流出，所述導(dǎo)流板適于將那些被分隔在外液流和中心液流之間的液態(tài)金屬按比例分配，從而可以使流過(guò)所述上出口的外液流的有效排放角根據(jù)流過(guò)所述鑄造用噴管的液態(tài)金屬的通過(guò)量而變化。
13．如權(quán)利要求12所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述外液流的有效排放角隨著流體通過(guò)量的增大而增大。
14．如權(quán)利要求13所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述噴管包括兩個(gè)上出口和一緊鄰每一上出口設(shè)置的導(dǎo)流板，以將流過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一股中心液流。
15．如權(quán)利要求14所述的鑄造用噴管，其特征在于，它還包括一位于所述中心液流的路徑上且位于所述導(dǎo)流板下游的分流裝置，以形成至少兩個(gè)下出口，并且可以將所述中心液流分成至少兩股內(nèi)液流，每一內(nèi)液流通過(guò)一下出口而排出所述鑄造用噴管。
16．如權(quán)利要求15所述的鑄造用噴管，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，從各上出口排出的所述外液流將朝著從各下出口排出的內(nèi)液流的方向噴出。
17．如權(quán)利要求15所述的鑄造用噴管，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，從各下出口排出的所述內(nèi)液流將朝著從各上出口排出的內(nèi)液流的方向噴出。
18．如權(quán)利要求15所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述導(dǎo)流板包括上表面，所述上表面可以將外液流朝著大致相反的方向偏轉(zhuǎn)。
19．如權(quán)利要求18所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述導(dǎo)流板包括基本上呈擴(kuò)張形的下表面，所述下表面可以將所述中心液流擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。
20．如權(quán)利要求19所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述分流裝置和下表面可以將所述兩股內(nèi)液流朝著大致相同的徑向偏轉(zhuǎn)，所述徑向就是兩股外液流偏轉(zhuǎn)的方向。
21．如權(quán)利要求15所述的鑄造用噴管，其特征在于，它還包括至少一個(gè)圍繞所述細(xì)長(zhǎng)孔的側(cè)壁，每一上出口位于至少一側(cè)壁的一下表面和一對(duì)應(yīng)導(dǎo)流板的一上表面之間。
22．如權(quán)利要求21所述的鑄造用噴管，其特征在于，至少一側(cè)壁的一下部和每一導(dǎo)流板的所述上表面形成一通向每一上出口的上出口通道，每一上出口通道的橫截面面積在所述通道的整個(gè)長(zhǎng)度方向上基本上是均勻的。
23．如權(quán)利要求21所述的鑄造用噴管，其特征在于，至少一側(cè)壁的所述下表面和每一導(dǎo)流板的上表面形成一用于從上出口流出的每一股外流體的、自水平方向的理論排放角，
24．如權(quán)利要求23的鑄造用噴管，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，從上出口流出的所述外液流的有效排放角從上出口的理論排放角開(kāi)始擴(kuò)張。
25．如權(quán)利要求24所述的鑄造用噴管，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述外液流的有效排放角自水平方向增大。
26．如權(quán)利要求23所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述上出口的理論排放角是自水平方向向下大約0-25°。
27．如權(quán)利要求23所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述上出口的理論排放角是自水平方向向下大約7-10°。
28．如權(quán)利要求23所述的鑄造用噴管，其特征在于，各下出口具有一理論排放角，各下出口的理論排放角是自下出口的理論排放角起擴(kuò)張至少大約15°。
29．如權(quán)利要求28所述的鑄造用噴管，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述內(nèi)液流的有效排放角朝著水平方向減小。
30．如權(quán)利要求28所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述上出口的理論排放角是自水平方向向下大約0-25°，所述下出口的理論排放角是自水平方向向下大約45-80°。
31．如權(quán)利要求28所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述上出口的理論排放角是自水平方向向下大約7-10°，所述下出口的理論排放角是自水平方向向下大約60-70°。
32．如權(quán)利要求15所述的鑄造用噴管，其特征在于，采用所述導(dǎo)流板，從而可將流過(guò)所述鑄造用噴管的液體中占總流量的15-45％、較佳的是25-40％的液體分配給外液流，并將流過(guò)所述噴管的液體中占總流量的55-85％的液體分配給中心液流。
33．如權(quán)利要求15所述的鑄造用噴管，其特征在于，采用所述導(dǎo)流板，從而可將流過(guò)所述鑄造用噴管的液體中占總流量的25-45％、較佳的是25-40％的液體分配給外液流，并將流過(guò)所述噴管的液體中占總流量的60-75％的液體分配給中心液流。
34．如權(quán)利要求32所述的鑄造用噴管，其特征在于，通過(guò)每一外液流流動(dòng)的液態(tài)金屬的比例基本上是相等的。
35．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有至少一進(jìn)入口、至少兩個(gè)上出口以及至少兩個(gè)下出口；以及一導(dǎo)流板，它緊鄰每一上出口設(shè)置，以將流過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成至少兩股外液流和一股中心液流，每一外液流流過(guò)一個(gè)所述上出口，而中心液流是在各導(dǎo)流板之間并朝著至少一個(gè)下出口流動(dòng)，各導(dǎo)流板適于將那些被分隔在所述外液流和所述中心液流之間的液態(tài)金屬按比例分配，從而可以使流過(guò)上出口的外液流的有效排放角根據(jù)流過(guò)鑄造用噴管的液態(tài)金屬的通過(guò)量而變化。
36．如權(quán)利要求35所述的鑄造用噴管，它還包括一分流裝置，所述分流裝置位于所述中心液流的路徑上，且位于所述導(dǎo)流板下游并形成兩個(gè)下出口，其特征在于，所述分流裝置可將所述中心液流分成至少兩股內(nèi)液流，每一內(nèi)液流通過(guò)一下出口而排出所述鑄造用噴管。
37．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有一中心軸線、至少一進(jìn)入口、至少兩個(gè)上出口和至少一個(gè)下出口，所述細(xì)長(zhǎng)孔還包括一細(xì)長(zhǎng)部分，所述細(xì)長(zhǎng)部分可以使得所述細(xì)長(zhǎng)部分在中心軸線附近的橫截面面積大于其在細(xì)長(zhǎng)孔各邊緣附近的橫截面面積；以及一導(dǎo)流板，它緊鄰每一上出口設(shè)置，以將流過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成至少兩股外液流和一股中心液流，每一外液流流過(guò)一個(gè)所述上出口，而中心液流是在各導(dǎo)流板之間并朝著至少一個(gè)下出口流動(dòng)，各導(dǎo)流板適于將那些被分隔在所述外液流和所述中心液流之間的液態(tài)金屬按比例分配，從而可以使流過(guò)上出口的外液流的有效排放角能根據(jù)流過(guò)鑄造用噴管的液態(tài)金屬的通過(guò)量而變化。
38．如權(quán)利要求37所述的鑄造用噴管，它還包括一分流裝置，所述分流裝置位于所述中心液流的路徑上，且位于所述導(dǎo)流板下游并形成兩個(gè)下出口，其特征在于，所述分流裝置可將所述中心液流分成至少兩股內(nèi)液流，每一內(nèi)液流通過(guò)一下出口而排出所述鑄造用噴管。
39．一種用來(lái)使液態(tài)金屬流過(guò)一鑄造用噴管的方法，其特征在于，它包括使液態(tài)金屬流入所述鑄造用噴管；將流出所述鑄造用噴管的所述液態(tài)金屬流分成至少一股外液流和一股內(nèi)液流；以及將那些被分隔在外液流和中心液流之間的液態(tài)金屬按比例分配，使流過(guò)上出口的外液流的有效排放角根據(jù)流過(guò)鑄造用噴管的液態(tài)金屬的通過(guò)量而變化。
40．如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，將液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一股中心液流。
41．如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，將所述中心液流分成至少兩股內(nèi)液流。
42．如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述兩股外液流的有效排放角增大。
43．如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述兩股外液流是朝著兩股內(nèi)液流的方向噴出。
44．如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述兩股內(nèi)液流是朝著兩股外液流的方向噴出。
45．如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟使兩股外液流朝著彼此大致相反的方向偏轉(zhuǎn)。
46．如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟將中心液流擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。
47．如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟使所述的兩股內(nèi)液流朝著大致相同的徑向偏轉(zhuǎn)，所述徑向就是兩股外液流偏轉(zhuǎn)的方向。
48．如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，使所述外液流以理論排放角偏轉(zhuǎn)。
49．如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述外液流的有效排放角自上出口的理論排放角開(kāi)始擴(kuò)張。
50．如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述外液流的有效排放角自水平方向增大。
51．如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述上出口的理論排放角是自水平方向向下大約0-25°。
52．如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述上出口的理論排放角是自水平方向向下大約7-10°。
53．如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述外液流的理論排放角是自下出口的理論排放角起擴(kuò)張至少大約15°。
54．如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，當(dāng)流體通過(guò)量增大時(shí)，所述內(nèi)液流的有效排放角朝著水平方向減小。
55．如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述外液流的理論排放角是自水平方向向下大約0-25°，所述內(nèi)液流的理論排放角是自水平方向向下大約45-80°。
56．如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述外液流的理論排放角是自水平方向向下大約7-10°，所述內(nèi)液流的理論排放角是自水平方向向下大約60-70°。
57．如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，將流過(guò)所述鑄造用噴管的液體中占總流量的15-45％、較佳的是25-40％的液體分配給外液流，并將流過(guò)所述噴管的液體中占總流量的55-85％的液體分配給中心液流。
58．如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，將流過(guò)所述鑄造用噴管的液體中占總流量的25-45％、較佳的是25-40％的液體分配給外液流，并將流過(guò)所述噴管的液體中占總流量的60-75％的液體分配給中心液流。
59．如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，通過(guò)每一外液流流動(dòng)的液態(tài)金屬的分配比例基本上是相等的。
60．一種用來(lái)使液態(tài)金屬流過(guò)一鑄造用噴管的方法，其特征在于，它包括使液態(tài)金屬流入一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有至少一個(gè)進(jìn)入口、兩個(gè)上出口以及兩個(gè)下出口；將緊鄰所述上出口的液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一股中心液流，每一外液流流過(guò)一上出口，中心液流朝著下出口流動(dòng)；以及將那些被分隔在外液流和中心液流之間的液態(tài)金屬按比例分配，使流過(guò)上出口的外液流的有效排放角根據(jù)流過(guò)鑄造用噴管的液態(tài)金屬的通過(guò)量而變化。
61．如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟將中心液流分成至少兩股內(nèi)液流，流出所述鑄造用噴管的每一內(nèi)液流均通過(guò)一下出口。
62．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有一進(jìn)入口和至少一個(gè)出口；以及一導(dǎo)流板，它緊鄰所述出口設(shè)置，以將流出所述出口的液態(tài)金屬流分成至少兩股單獨(dú)的液流。
63．如權(quán)利要求62所述的鑄造用噴管，其特征在于，它還包括一第二出口；一緊鄰所述進(jìn)入口設(shè)置的第二導(dǎo)流板；以及一位于所述導(dǎo)流板下游的分流裝置，其中所述導(dǎo)流板可將液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一股中心液流。
64．如權(quán)利要求63所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述各導(dǎo)流板包括上表面，所述上表面可使兩股外液流朝著大致相反的方向偏轉(zhuǎn)。
65．如權(quán)利要求64所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述各導(dǎo)流板包括基本呈分叉式的下表面，所述下表面可以將中心液流擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。
66．如權(quán)利要求65所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述分流裝置可將被擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的中心液流分成兩股內(nèi)液流，并且所述分流裝置和內(nèi)表面可以將所述的兩股內(nèi)液流朝著大致相同的徑向偏轉(zhuǎn)，所述徑向就是兩股外液流偏轉(zhuǎn)的方向。
67．如權(quán)利要求66所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述外液流和所述內(nèi)液流在各液流流出至少一出口之前重新混合。
68．如權(quán)利要求66所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述外液流和所述內(nèi)液流在各液流流出至少一出口之后重新混合。
69．如權(quán)利要求65所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述分流裝置可將被擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的流體分成兩股內(nèi)液流，并且所述分流裝置和內(nèi)表面可以將所述的兩股內(nèi)液流朝著與兩股外液流偏轉(zhuǎn)方向不同的方向偏轉(zhuǎn)。
70．如權(quán)利要求64所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述上表面使所述兩股外液流以自垂直方向起近似20-90度的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。
71．如權(quán)利要求70所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述上表面使所述兩股外液流以自垂直方向起近似30度的角度偏轉(zhuǎn)。
72．如權(quán)利要求63所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)孔包括一與導(dǎo)流板流體連通的過(guò)渡部分，以便基本連續(xù)地將噴管的橫截面的對(duì)稱性從大體軸向?qū)ΨQ改變成大體平面對(duì)稱。
73．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有一進(jìn)入口和至少兩個(gè)出口；一緊鄰一個(gè)所述出口設(shè)置的第一導(dǎo)流板，以及一緊鄰另一出口的第二導(dǎo)流板，其中所述的兩導(dǎo)流板可將所述液態(tài)金屬流分成至少兩股外液流和一股中心液流，并將所述的兩股外液流朝著大致相反的方向偏轉(zhuǎn)；以及一位于所述的兩導(dǎo)流板下游的分流裝置，以將中心液流分成兩股內(nèi)液流，并與兩導(dǎo)流板協(xié)同工作，以將所述的兩股內(nèi)液流朝著大致相同的方向偏轉(zhuǎn)，所述相同方向也就是外液流的偏轉(zhuǎn)方向。
74．如權(quán)利要求73所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述外液流和所述內(nèi)液流在各液流流出至少一出口之前重新混合。
75．如權(quán)利要求73所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述外液流和所述內(nèi)液流在各液流流出至少一出口之后重新混合。
76．如權(quán)利要求73所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述導(dǎo)流板將所述的兩股內(nèi)液流朝著與兩股外液流偏轉(zhuǎn)方向不同的方向偏轉(zhuǎn)。
77．如權(quán)利要求73所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述導(dǎo)流板使所述兩股外液流以自垂直方向起近似20-90度的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。
78．如權(quán)利要求74所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述導(dǎo)流板所述兩股外液流以自垂直方向起近似30度的角度偏轉(zhuǎn)。
79．如權(quán)利要求76所述的鑄造用噴管，其特征在于，所述導(dǎo)流板使所述兩股外液流以自垂直方向起近似45度的角度偏轉(zhuǎn)，并將所述的兩股內(nèi)液流以自垂直方向起近似30度的角度偏轉(zhuǎn)。
80．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括一細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)入管段，所述管段具有一第一橫截面流動(dòng)面積，并且大體上是軸向?qū)ΨQ的；一與所述管段流體連通的擴(kuò)張用過(guò)渡部分，所述過(guò)渡部分被使用且設(shè)置得可以基本連續(xù)地改變所述過(guò)渡部分內(nèi)的噴管橫截面流動(dòng)區(qū)域，即，從第一橫截面流動(dòng)區(qū)域變成一大體上細(xì)長(zhǎng)的第二橫截面流動(dòng)區(qū)域，所述第二橫截面流動(dòng)區(qū)域的橫截面流動(dòng)面積大于第一橫截面流動(dòng)區(qū)域的橫截面面積，并且可基本連續(xù)地將所述過(guò)渡部分內(nèi)的噴管對(duì)稱性從大體軸向?qū)ΨQ改變成大體平面對(duì)稱；至少兩個(gè)與所述過(guò)渡部分流體連通的出口；一緊鄰一個(gè)所述出口設(shè)置的第一導(dǎo)流板和一緊鄰另一出口的第二導(dǎo)流板，其中所述的兩導(dǎo)流板可將所述液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一股中心液流，并使所述的兩股外液流朝著基本相反的方向偏轉(zhuǎn)；以及一位于所述的兩導(dǎo)流板下游并與它們流體連通的分流裝置，以將中心液流分成兩股內(nèi)液流，并與兩導(dǎo)流板協(xié)同工作，以將所述的兩股內(nèi)液流朝著大致相同的方向偏轉(zhuǎn)，所述相同方向也就是外液流的偏轉(zhuǎn)方向。
81．一種用來(lái)用來(lái)使液態(tài)金屬流過(guò)一鑄造用噴管的方法，其特征在于，它包括以下步驟使液態(tài)金屬流過(guò)一具有一進(jìn)入口和至少一個(gè)出口的細(xì)長(zhǎng)孔；將液態(tài)金屬流分成兩股外液流和一股中心液流；使所述的兩股外液流朝著彼此大致相反的方向偏轉(zhuǎn)；將所述的中心液流分成兩股內(nèi)液流；以及使所述的兩股內(nèi)液流朝著大致相同的方向，即，所述的兩股外液流偏轉(zhuǎn)的方向偏轉(zhuǎn)。
82．如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟在液流從至少一個(gè)出口流出之前，使所述外液流和內(nèi)液流重新混合在一起。
83．如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟在液流從至少一個(gè)出口流出之后，使所述外液流和內(nèi)液流重新混合在一起。
84．如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟使所述兩內(nèi)液流朝著與外液流偏轉(zhuǎn)方向不同的另一方向偏轉(zhuǎn)。
85．如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟使所述兩股外液流以自垂直方向起近似20-90度的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。
86．如權(quán)利要求85所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟使所述兩股外液流以自垂直方向起近似30度的角度偏轉(zhuǎn)。
87．如權(quán)利要求84所述的鑄造用噴管，其特征在于，它還包括以下步驟使所述兩股外液流以自垂直方向起近似45度的角度偏轉(zhuǎn)，并使所述的兩股內(nèi)液流以自垂直方向起近似30度的角度偏轉(zhuǎn)。
88．一種用來(lái)使液態(tài)金屬?gòu)钠渲辛鬟^(guò)的鑄造用噴管，其特征在于，它包括用來(lái)使所述液態(tài)金屬流過(guò)一細(xì)長(zhǎng)孔的裝置，所述細(xì)長(zhǎng)孔具有一進(jìn)入口和至少一個(gè)出口；用來(lái)將所述液態(tài)金屬流分成所述兩股外液流和一股中心液流的裝置；用來(lái)使所述兩股外液流朝著彼此基本相反的方向偏轉(zhuǎn)的裝置；用來(lái)將所述兩股中心液流分成兩股內(nèi)液流的裝置；以及用來(lái)使所述兩股內(nèi)液流朝著基本同一方向，即，所述兩股外液流偏轉(zhuǎn)的方向偏轉(zhuǎn)的裝置。
89．如權(quán)利要求88所述的鑄造用噴管，其特征在于，它包括用來(lái)在液流流出至少一個(gè)出口之前使外液流和內(nèi)液流重新混合的裝置。
90．如權(quán)利要求88所述的鑄造用噴管，其特征在于，它包括用來(lái)在液流流出至少一個(gè)出口之后使外液流和內(nèi)液流重新混合的裝置。
全文摘要
一種用來(lái)使液態(tài)金屬流過(guò)一鑄造用噴管(170)的方法和裝置,它包括一細(xì)長(zhǎng)孔,所述細(xì)長(zhǎng)孔具有至少一進(jìn)入口、至少一上出口(182)和至少一下出口(176)。一導(dǎo)流板(178)緊鄰上出口(182)設(shè)置,以將流過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔的液態(tài)金屬流分成至少一出口液流和一中心液流,外液流流過(guò)上出口(182),而內(nèi)液流流過(guò)導(dǎo)流板(178)并朝著下出口(176)流出。導(dǎo)流板(178)適于將那些被分隔在外液流和中心液流之間的液態(tài)金屬按比例分配,從而可以使流過(guò)上出口的外液流的有效排放角根據(jù)流過(guò)鑄造用噴管的液態(tài)金屬的通過(guò)量而變化。
文檔編號(hào)B22D41/50GK1232417SQ97198562
公開(kāi)日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1997年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月3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