專利名稱：將金屬液注入用于金屬連鑄鑄模的澆鑄嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬連鑄。具體而言，是涉及耐熔的澆鑄嘴，通過該澆鑄嘴將要澆鑄的金屬，如鋼水，引入一連鑄裝置，特別是雙輥連鑄裝置的鑄模。
這些澆鑄嘴的上端與用作金屬液貯罐稱之為中間包的容器相接；而其下端浸入鑄模中的金屬液池內(nèi)，鑄造成品必須在此鑄模中開始固化。這些澆鑄嘴的主要作用是防止當(dāng)金屬液穿過貯罐和鑄模之間時，其射流被大氣氧化。利用其下端的適當(dāng)結(jié)構(gòu)，它還可以使進入鑄模內(nèi)的金屬液流合理地取向，從而使鑄造成品盡可能在最佳條件下進行固化。
在所謂的“雙輥連鑄”裝置上可以將金屬液(如鋼水或銅水)直接鑄成幾毫米厚的金屬薄帶。該裝置包括一鑄模，其鑄腔的長邊與一對內(nèi)冷式的輥相鄰，其短邊與緊靠輥端的耐火罩板(稱之為側(cè)壁)相鄰。兩內(nèi)冷輥具有水平平行的軸線并按相反的方向圍繞上述軸線旋轉(zhuǎn)。上述的輥子也可用冷卻的環(huán)形帶代替。
在雙輥連鑄中，通常采用兩件式的澆鑄嘴，(見專利文獻EP-A-0,771,600)。第一部件由一圓管組成，其上端與中間包底部的孔相接，中間包作為向鑄模加料的鋼水貯槽。如需要，操作工用塞棒或可調(diào)節(jié)金屬流量的滑閥裝置可將上述孔部分或全部關(guān)閉?？闪魅霛茶T嘴的最大的金屬流量取決于中間包底孔的橫斷面。第二部件用螺絲與上述管的下端固定，或結(jié)構(gòu)上與上述管一體化。該件將浸入鑄模中的金屬液池內(nèi)。第二部件由一內(nèi)中空件組成，該中空件從上述園管的下孔伸出。中空件的總體形狀近乎于細(xì)長形，將根據(jù)澆鑄嘴必須與其裝配的連鑄裝置的鑄腔尺寸而定。該中空件的方向基本垂直于上述園管。當(dāng)澆鑄嘴使用時，中空件處于平行于上述輥的位置，金屬液經(jīng)中空件兩側(cè)通常分別在其兩端的出液口流入鑄模。在后一件中，從澆鑄嘴流出的金屬液流最好朝向側(cè)壁，以便將熱金屬送至輥面，并因此防止金屬在其上出現(xiàn)不合要求的固化(稱之謂“寄生固化”)。該“寄生固化”可能會嚴(yán)重影響連鑄機的運行。出液口可以是水平方向或下斜方向。還可以在澆鑄嘴的邊壁和/或底部設(shè)置小于上述出液口的各種小孔，以便將熱金屬直接注入位于澆鑄嘴兩側(cè)和/或其底下的那些鑄模區(qū)。具體而言，其目的是改善鑄模中金屬的熱均勻性。
采用該澆鑄嘴時所面臨的主要難題之一是一般而言，金屬液并非完全注入其內(nèi)腔，而且，其中的金屬經(jīng)常以不規(guī)則的湍流方式流動。特別當(dāng)中間包的孔處于不完全開啟狀態(tài)時，更是如此。其結(jié)果導(dǎo)致出液口排出的金屬液流極不穩(wěn)定，并且模腔內(nèi)的液流偏離理論上打算采用的澆鑄嘴的最佳構(gòu)形。將要指出的是，成品固化時出現(xiàn)的不規(guī)則性可能會嚴(yán)重影響成品的最終的質(zhì)量，如果鑄造薄帶時，尤其如此。
通過在澆鑄嘴的內(nèi)腔中插入阻塞物可補救上述弊端，這些阻塞物迫使金屬要承受與其自然流動相反的壓頭損失。就上述的金屬液的流量而言，其流速降底則改善澆鑄嘴內(nèi)腔的注入。借此，減少澆鑄嘴外部金屬的不穩(wěn)定的變化。在上述兩件式澆鑄嘴實例中，所述的阻塞物可以插入園筒形的第一部件或其延伸部位(見專利文獻EP-A-0,765,702)。上述的阻塞物還可包括一“插件”，即放在澆鑄嘴第二部件(中空件)內(nèi)部的，由多孔的或空心的耐火材料制成的細(xì)長的平行六面體件。金屬液務(wù)必先穿過上述的插件，然后再到達伸入鑄模鑄腔內(nèi)的全部或部分的各種小孔(見專利文獻JP-A-1-317,658)。
如果，一方面澆鑄嘴包括一多孔插件，而另一方面，小孔設(shè)在其第二個細(xì)長件的底部和/或橫向壁內(nèi)(除出液口朝向鑄腔的側(cè)壁之外)；沿著上述第二部件的全長將金屬液以均勻的方式注入上述種種小孔是很重要的。只有符合此條件，才能保證鑄腔內(nèi)金屬流動達到令人滿意的均勻性。不過，在水壓樣機上的試驗顯示采用極細(xì)長形狀的澆鑄嘴時，通常不能滿足上述的條件；特別是將要用于大寬度(寬1m和1m以上)的薄帶連鑄裝置并配有一平行六面體多孔插件的澆鑄嘴時更是如此。要指出的是金屬穿過澆鑄嘴中的某些孔時流速高，而在穿過另一些孔時流速不足。這將不利于將熔融金屬正確地注入整個鑄腔并可能導(dǎo)致輥上的成品固化厚度不均勻。就成品帶材的質(zhì)量而言，厚度均勻是一重要的參數(shù)。
本發(fā)明的目的是推薦恰如上述所類型的一種澆鑄嘴的結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)的澆鑄嘴將盡可能均勻地使金屬沿鑄腔的全長注入鑄腔。
為此，本發(fā)明的主題是一種將金屬液注入用于金屬連鑄的鑄模的澆鑄嘴，此類澆鑄嘴包括一管形的第一部件，該件的一端將與一裝有上述金屬液的容器相接，而其另一端伸入細(xì)長形的中空的第二部件內(nèi)，第二部件的內(nèi)腔至少有一段近乎垂直于上述第一管形件，上述中空件的每一端各有一出液口，而且在其底部和/或其橫向壁上設(shè)有一個或更多的出液口小孔，設(shè)有若干孔的一插件裝入上述中空件的內(nèi)腔，從而金屬液務(wù)必先穿過插件上的小孔，再穿過上述的出液口小孔；其特征在于所述的插件至少其上表面的一段寬度，包括一凸起部分，凸起部分的頂部沿上述中空件的縱向水平軸線延伸，上述的孔分布在上述頂部的每一側(cè)。
下文將顯而易見，本發(fā)明特征在于在插件的上表面，至少沿其一段寬度，設(shè)一凸起部分。該凸起部分務(wù)必具有一近似于三角形或園弧形的斷面，以便使沖擊到凸起部分的金屬呈“喇叭型”射流并將該金屬遍布澆鑄嘴的斷面呈對稱分布，與此同時，防止金屬垂直回彈及干擾金屬變形的均勻性。與采用簡單的平行六面體插件為金屬液射流的沖擊之處提供一簡單的水平表面所達到性能相比，本發(fā)明將使金屬液自始至終更均勻和更穩(wěn)定地注入鑄腔。
借助于參照下列附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明將更為一目了然。附圖如下

圖1a為本發(fā)明一實例的縱向剖切的主視圖，圖1b是圖1a中插件沿Ib-Ib剖切的側(cè)視圖，圖1c是以相同方式顯示的圖1a中插件的另一方案；圖2是插件的第二實例的插件斷面的側(cè)視圖；該插件可以替代圖1a中的插件；圖3是插件的第三實例的插件斷面?zhèn)纫晥D；該插件可替代圖1a中的插件。
圖4是插件的第四實例的斷面?zhèn)纫晥D，該插件可替代圖1a中的插件。
圖5是插件的第五實例的斷面?zhèn)纫晥D，該插件可替代圖1a中的插件。
由于其形狀狹窄細(xì)長，圖1a中顯示的本發(fā)明的澆鑄嘴1特別適用于現(xiàn)已知的連鑄工藝在兩內(nèi)冷式的旋轉(zhuǎn)輥之間鑄造薄帶的裝置。如上所述的現(xiàn)有技術(shù)，該澆鑄嘴包括一由園管2組成的第一部件，其上端(圖中未示)將與中間包的出液孔相接。此園管2伸入由細(xì)長形中空件4組成的澆鑄嘴1的第二部件的內(nèi)腔3中。中空件4應(yīng)足夠的狹窄，以便可將它插入連鑄裝置的鑄腔。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，該中空件4設(shè)有各種小孔，金屬液可以經(jīng)這些小孔排出澆鑄嘴，即--實施例中所示的矩形斷面的兩個出液口5和6分別設(shè)在中空件4的每一端并將直接朝向鑄腔的側(cè)壁，穿過澆鑄嘴1的金屬液的大部分液流將通過上述兩出液口流出；在圖1a實施例中，該兩個出液口5、6是水平定向，但它們也可以傾斜定向；它們還可以按照常規(guī)采用各種形狀的斷面(如園形)；--一行垂直定向的小直徑柱形出液小孔7-17設(shè)在中空件4底部18的中平面上，并將熔融金屬直接注入位于澆鑄嘴之下的鑄腔的各個區(qū)域；根據(jù)專利文獻EP-A-0,771,600可知，其中一種有可能所設(shè)的不是一行而是兩行上述的小孔，兩行小孔分別設(shè)在中空件4的底部18的中平面的兩側(cè)。
另一類結(jié)構(gòu)是除出液小孔7-17之外(或取代這些小孔)，沿中空件4的橫向壁設(shè)有小孔并朝向鑄腔的長邊(換言之，在雙輥連鑄裝置中是朝向輥子)。這些小孔7-17可以不是準(zhǔn)確的園柱形，例如，可以是橢園形斷面，它們還可以是傾斜定向(特別是根據(jù)EP-A-0,771,600各類中的一種)。最后，還可以用一條或若干條槽口代替上述的小孔。各條槽口沿中空件4的底部18的整個長度或部分長度延伸，為此，重要的是沿槽口全長均勻地進液。
澆鑄嘴1還包括裝入其內(nèi)腔3的一多孔插件19，該插件支靠在出液口5、6的壁上所設(shè)的臺肩36。眾所周知，其功能是使金屬液產(chǎn)生壓頭損失，以便在其內(nèi)腔3中達到更好的注入效果并因此使?jié)茶T嘴1外部的金屬液的流動更加均勻。根據(jù)本發(fā)明，該插件19的形狀不同于常規(guī)平行六面體之處在于它包括一凸起部分20，凸起部分20的頂部將沿澆鑄嘴1的中空件4的縱向水平軸線延伸。如圖1a和圖1b中所示的實例，該凸起部分20僅涉及插件19上表面21寬度的中間部位，并呈三角形斷面，其尺寸沿插件19的長度無變化。該上表面21的其余部分是平面；并且，正是在與凸起部分20相齊的這些平面部分，設(shè)有孔22、22’、23-34，金屬液務(wù)必選穿過上述那些孔，再到達澆鑄嘴1內(nèi)腔3的下部35，然后，經(jīng)出液口5、6的下部和小孔7-17流出澆鑄嘴1。在所示結(jié)構(gòu)中，部分金屬可以經(jīng)出液口5、6的上部流出澆鑄嘴1，并因此未穿過插件19的孔23-34。不過，根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)出液小孔7-17流出澆鑄嘴1的金屬必定已經(jīng)預(yù)先穿過插件19的小孔23-34。
如圖1c所示的一種，插件19的凸起部分20的橫斷面可以是三角形，其頂棱已切平，因此，在其頂部有一平面部分36。
不言而喻，澆鑄嘴1的說明僅僅是示意性的，而且在此所描述的僅僅是理解本發(fā)明所必須的元件和細(xì)節(jié)。具體而言，為了使圖1a清晰明了，在圖1a中就未曾顯示澆鑄嘴1各零件聯(lián)結(jié)在一起的方式，該聯(lián)結(jié)方式無異于此類澆鑄嘴常用的方式。例如，園管2和中空件4可以用螺絲相互固定。
同樣，澆鑄嘴1的中空件4的外形僅僅是一非限定的實例，可以更改。
圖2顯示本發(fā)明的一種插件，在此插件中，凸起部分37覆蓋插件38整個寬度，其斷面是三角形。凸起部分37的頂部也可以按圖1c類型所示的類似方式切平。圖3顯示圖2結(jié)構(gòu)的又一變種，插件39具有三角形斷面的凸起部分40，并在其中間和端部之間其厚度減小。在圖1實例中也可采用這種可變厚度結(jié)構(gòu)的凸起部分40。在圖1中，凸起部分20僅包括插件19寬度的中間區(qū)段，如必要，具體而言，如采用一很長的澆鑄嘴(如長度約700mm)，采用此類結(jié)構(gòu)則將力求避免與靠近其中心部位并因此與澆注口垂直對齊的小孔相比，位于澆鑄嘴1端部附近的小孔注入液量不足。
圖4顯示插件41的一實例，其凸起部分42不再是三角形斷面，而是園弧形斷面。在此，凸起部分42也可以包括插件40的整個上表面(如圖示)，或者僅為其上表面的一段，并且其厚度可以沿插件40的整個長度相等，或者也可在其中間部位與端部之間減小。
最后，圖5顯示插件43的一實例，其中，凸起部分44僅包括插件43上表面中間部位，并且其底部為矩形斷面而其頂部為三角形斷面。另外，上述的上表面的棱切成斜邊45、46。
上文所述及圖示的插件的實例是非限定的，可以設(shè)想其它的結(jié)構(gòu)，例如，將上述實施例的主要特征相結(jié)合。而且，插件的位置可以根據(jù)澆鑄嘴的內(nèi)部幾何形狀進行更改。它可以整個放在出液口的上方或下方，而不是如圖所示裝在出液口之內(nèi)。其關(guān)鍵是，金屬液務(wù)必先穿過插件，再通過中空件底部所設(shè)出液小孔流出澆鑄嘴。除了該插件外，該澆鑄嘴還可包括其它阻礙件。
如果預(yù)見有助于進一步改善排出澆鑄嘴底部的金屬液的分布，還可以設(shè)想，插件中各孔的孔徑不同，和/或相互之間距離不規(guī)則，同樣，上述孔可以不是準(zhǔn)確地垂直，而是傾斜的。
借助于實例的方法，可以給出下列試驗結(jié)果。這些試驗結(jié)果是在一液壓樣機上取得的。該樣機仿照澆鑄嘴1的結(jié)構(gòu)，其中空件4的長度為700mm，內(nèi)寬為54mm，并且設(shè)有一具有相同長度和相同寬度的插件。在基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，插件是一精確的平行六面體，厚度為20mm。它包括兩排直徑為12mm的柱孔，其兩排孔的軸線各與插件邊緣相距15mm。上述兩軸線之間的距離為24mm，而且離插件端部最近的孔的軸線與上述端部的距離是35mm。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，插件為圖1a和1b所示類型的插件19，該插件的中間凸出部分20為三角形斷面，其頂部比插件19的上表面高出20mm。按照基準(zhǔn)插件的相同方式設(shè)置小孔。在兩種情況下，中空件4的底部都有與圖1a中的孔7-17相類似的中間一行26個小孔。在樣機上，測量穿過澆鑄嘴1并從各出液口5、6和中空件4底部各小孔中排出的水量，其測量結(jié)果如表1所列。上述小孔已從一端至另一端編號，孔No.13和14分別位于澆鑄嘴1垂直軸線的兩側(cè)。
表1從澆鑄嘴中排出的流量在出液口和小孔之間的分布
在基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，注入澆鑄嘴底部的小孔的液量很不均勻注入上述小孔的液體流量的比例變化范圍為0.9％至2.6％(如果將兩個中心孔13和14忽略不計，變化范圍為0.9％至2.2％，由于這兩個孔與中間包的澆注口垂直對齊，故通常可以忽略不計)。可以看出，即使兩相鄰的孔，其注入的液流量可以差異很大。按照本發(fā)明的插件的結(jié)構(gòu)，流量分布范圍明顯減小它們變化范圍從1.7％至3.0％(如果中心孔忽略不計，變化范圍為1.7％至2.3％)。
如上所述，本發(fā)明的澆鑄嘴最適用于薄鋼帶的雙輥連鑄裝置。不過，由于該澆鑄嘴適于將金屬很均勻地注入鑄腔，它也可適用于其它形狀、尺寸和/或其它金屬的冶金產(chǎn)品的連鑄裝置。
權(quán)利要求
1．一種將金屬液注入用于金屬連鑄的鑄模的澆鑄嘴(1)，此類澆鑄嘴包括一管形的第一部件(2)，此部件的一端與一裝有上述金屬液的容器相接，其另一端伸入細(xì)長形的中空的第二部件(4)內(nèi)，第二部件的內(nèi)腔(3)至少其一段基本垂直于上述的第一管件(2)，上述的中空件(4)的每一端各有一出液口(5,6)，而且在其底部(18)和/或其橫向壁內(nèi)設(shè)有一個或更多的出液小孔(7-17)，設(shè)有多個孔(22,22’,23-34)的一插件，裝入上述中空件(4)的內(nèi)腔(3)中，從而金屬液務(wù)必先穿過上述的孔(22,22’,23-34)，然后再通過出液小孔(7-17)，其特征在于所述的插件(19,38,39,41,42)至少其上表面的一段寬度包括一凸起部分(20,37,42,44)，該凸起部分的頂部沿上述中空件(4)的縱向水平軸線延伸，所述的孔(22,22’,23-34)分布在上述頂部的兩側(cè)。
2．如權(quán)利要求1所述的澆鑄嘴，其特征在于上述的凸起部分(20,37)的斷面是三角形。
3．如權(quán)利要求2所述的澆鑄嘴，其特征在于上述的三角形斷面的凸起部分(20,37)的頂棱被切平。
4．如權(quán)利要求2或3所述的澆鑄嘴，其特征在于上述插件(19)的上表面(21)其中間部分(20)的斷面為三角形，其兩側(cè)部分是平面，并且上述的孔(22,22’,23-34)設(shè)在上述兩側(cè)部分。
5．如權(quán)利要求1所述的澆鑄嘴，其特征在于上述插件(41)的上述凸起部分(42)的斷面為園弧形。
6．如權(quán)利要求1至5的任一項所述的澆鑄嘴，其特征在于上述插件(43)的上表面有斜切的棱邊(45,46)。
7．如權(quán)利要求1至6所述的澆鑄嘴，其特征在于上述插件(39)的上述凸起部分(40)具有變化的厚度，該厚度在插件(39)的中間和兩端部之間減小。
全文摘要
一種將金屬液注入用于金屬連鑄的鑄模的澆鑄嘴包括:第一部件,其一端與一容器相接,其另一端伸入第二部件內(nèi),第二部件的內(nèi)腔至少其一段垂直于第一部件,上述的中空件的兩端各有一出液口,在其底部和/或其橫向壁內(nèi)設(shè)有一個或更多的出液小孔,設(shè)有若干孔的一插件,裝入上述中空件的內(nèi)腔中,從而金屬液務(wù)必先穿過上述的孔再通過出液小孔,其中:所述的插件至少其上表面的一段寬度包括一凸起部分,其頂部沿上述中空件的縱向水平軸線延伸,所述的孔分布在上述頂部的兩側(cè)。
文檔編號B22D11/06GK1235075SQ9910511
公開日1999年11月17日 申請日期1999年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月16日
發(fā)明者法比納·奧里海爾, 伯納德·岡卡爾維斯, 勞倫特·加切爾, 弗雷德里克·德斯卡維斯, 約翰·里紹 申請人:于西納公司, 維蘇威法蘭西股份有限公司