一种钢包旋流发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钢包旋流发生装置，包括下水口，所述下水口呈圆台状，倾斜角度为α，内部设有下水口中孔以形成钢液流通通道；所述下水口中孔呈圆台状，倾斜角度也为α；所述下水口的内侧壁上分布有多条导流槽。多条圆锥螺旋线形的导流槽以引导钢液在下水口中产生绕轴线的顺时针或逆时针旋转流动，并继续流入钢包长水口，该旋流发生装置无需额外添加任何设备，即可利用钢液自身流动的动能产生旋转流动，且结构简单，加工难度较低。

A kind of ladle swirl generator

【技术实现步骤摘要】
一种钢包旋流发生装置
本专利技术涉及属于冶金行业中钢液连铸
，具体涉及一种钢包旋流发生装置。
技术介绍
随着钢铁冶炼工艺与技术的迅速发展和对钢铁产品的质量要求不断提高，钢铁高效连铸生产工艺的优化越来越受到重视。在钢铁连铸过程中，钢水经由钢包长水口进入中间包，通过中间包的浸入式水口流入结晶器中，再在结晶器中冷却凝固形成铸坯。钢包滑动水口作为连铸过程中控流的关键装置，用于调节钢包到中间包的钢水流量，显著提升了连铸过程中的可操控性。在实际的连铸生产过程中，由于钢包内液面有5-6m，因此通过长水口进入中间包的钢液冲击力很大，容易造成中间包液面波动产生钢液卷流，导致钢液被二次氧化。同时钢液中有夹杂物的存在，在流经钢包长水口时，夹杂物容易在长水口的耐火材料表面发生沉积从而产生水口结瘤，进而影响长水口的使用寿命。目前，在钢包长水口中产生旋流是一种有效的维持中间包内液面稳定，并改善夹杂物运动状态的方法。该方法能够显著地避免中间包内钢液的二次氧化，且能够缓解水口结瘤堵塞，延长水口的使用寿命。现有多种方法用于在长水口中产生旋流，如在长水口中添加导流叶片、设置电磁感应装置等。但导流叶片容易产生破损，叶片寿命这一短板较为明显。电磁感应装置则需要持续消耗电能，且设备成本会大幅增加。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的要解决的技术问题是提供一种更利于在长水口中产生旋转流动的钢包旋流发生装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种钢包旋流发生装置，包括下水口，所述下水口呈圆台状，圆台倾斜角度为α，内部设有下水口中孔以形成钢液流通通道；所述下水口中孔呈圆台状，倾斜角度也为α；由于钢包下水口与长水口上部之间的配合非常重要，因此下水口设置成圆台状能和下水口所连接的长水口上端紧密连接，避免钢液流动导致的大量空气从钢包下水口与长水口之间的接缝处吸入，导致保护浇注的失效；内部倾斜圆台状的下水口中孔可一定程度上提升钢液的湍流强度，有利于将吹氩工艺中吹入的气泡打碎从而强化吹氩效果，此外还可以引导钢液在进入下水口中孔后初步产生旋流；所述下水口的内侧壁上分布有多条导流槽。作为优选，所述每条导流槽均为圆锥螺旋线形，且圆锥螺旋线的节距、高度与下水口高度一致。所述圆锥螺旋线的母线与其中轴线的夹角为α。圆锥螺旋线形按照以上参数设置的圆锥螺旋线形导流槽可与倾斜角度为α的圆台状下水口及其内部的中孔进行搭配，有较高的结构组合匹配度，避免产生不合理的结构而破坏钢液流动状态。圆锥螺旋线的节距和高度与下水口高度一致，可保证钢液一旦进入下水口中孔后即可受到导流槽的引导，使其流动状态发生改变，在倾斜状下水口中孔的基础上，进一步强化钢液在中孔内的旋转流动。作为优选，所述α的范围为10°≤α≤15°。一方面，所述α过小则倾斜程度不明显，钢液进入下水口后流动变化幅度不大，无法达到强化湍流以及引导钢液初步产生旋流的效果，α过大则会导致下水口出口面积显著减小，使钢液流动受阻；另一方面，考虑到下水口要与长水口进行连接，因此参考工业应用中长水口上部的结构（一般倾斜角为15°）后确定10°≤α≤15°为较为优选的范围。作为优选，所述多条导流槽以下水口的中轴线为轴对称分布。为得到均匀旋转的流场，需要保证从各处流入下水口的钢液都能受到导流槽的导流作用，因此导流槽应以下水口的中轴线为轴对称分布。作为优选，相邻两条导流槽在下水口的周向上间隔角度为β，45°≤β≤90°，该角度范围对应的导流槽数量为4到8个。由于受到下水口中孔的截面尺寸限制，导流槽的截面也不宜过大，否则会导致下水口出口处钢液流通面积减小。导流槽数量小于4时，会导致下水口中心部分难以产生旋流；而数量高于8时，密集分布的导流槽则会使钢液流通面积显著减小，且导流槽之间距离会变窄，容易发生夹杂物沉积产生堵塞。同时，为了保证旋流效果，导流槽数量减小时，可根据实际情况适当增大导流槽截面积。相对于现有技术，本专利技术至少具有如下优点：1、本专利技术提供钢包旋流发生装置，在其内壁上设置多条螺旋形的导流槽，以引导钢液在下水口中产生绕轴线的顺时针或逆时针旋转流动，并继续流入钢包长水口，该旋流发生装置无需额外添加任何设备，即可利用钢液自身在重力作用下流动的动能产生旋转流动。2、导流槽能够引导钢液经过所述下水口旋转进入长水口中，改变钢液中夹杂物的运动路径，在旋转过程中，由于钢液中夹杂物密度低于钢液密度，夹杂物会在离心力作用下向钢包长水口中心位置聚集，夹杂物间相互碰撞长大的几率显著提高，更利于提升夹杂物在进入中间包后的上浮效率，并可缓解夹杂物在长水口壁面上沉积导致出现的结瘤堵塞问题，延长长水口寿命。同时钢液旋转进入中间包，能够减弱钢液进入中间包的冲击，有利于避免钢液液面波动过大导致的二次氧化，从而提升钢液纯净度。此外在钢包吹氩工艺中，旋转的钢液产生的强湍流能够将吹入的氩气泡打碎，强化气泡对于夹杂物的捕捉和吸附效果。3、本专利技术提供钢包旋流发生装置，通过设置多条与水口等高的圆锥螺旋线形导流槽来引导钢液的流动从而产生旋流，该装置可通过浇铸成型的方法进行制备，具有圆锥螺旋线形的浇铸模具可以通过三轴数控铣床进行加工，加工精度高，可操作性强。且由于下水口高度一般为100mm左右，模具尺寸也与之相近，因此模具加工和水口制备难度均较低。相比与添加导流叶片和设置电磁感应装置，本专利技术提供的钢包旋流发生装置结构简单，制备难度较低且易于维护和更换，能够高效地在长水口中产生钢液的旋转流动。附图说明图1为本专利技术钢包旋流发生装置与现有部分技术装配后的一幅结构剖面示意图。图2为本专利技术钢包旋流发生装置与现有部分技术装配后的另一幅结构剖面示意图。图3为本专利技术钢包旋流发生装置的俯视图。图4为图3中沿A-A线的整体剖面示意图。图中：1-上水口，2-上滑板，3-下滑板，4-下水口，5-导流槽，6-钢包，7-上水口中孔，8-下水口中孔。具体实施方式下面对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供的钢包旋流发生装置主要应用于滑动水口装置，滑动水口装置是炼钢生产中必须采用的设备，其作用是将钢水包中的钢水通过滑动水口的大小来调节钢水流量。滑动水口装置属于现有技术，为了方便理解本专利技术结构，现结合现有是滑动水口装置做如下阐述：参见图1和图2，滑动水口装置一般包括上水口1、与上水口1底部固定连接的上滑板2、与上滑板2连接的下滑板3及与下滑板连接的下水口4，上水口1与钢包6的底部固定在一起，且该上水口的底面与钢包6的底部下表面平齐。上水口1最优形状为圆柱体，内部中空形成竖直方向的第一中孔7。上水口1与上滑板2相连，连接处采用倾斜的面进行啮合连接，上滑板2下方为下滑板3，下滑板3可以沿水平方向进行往复运动，从而控制钢液的流量。上滑板2及下滑板3中间均开有竖直方向上贯穿的内孔，并与上水口1的上水口中孔7相连通。上水口1、上滑板2、下滑板3及下水口4均为耐火材料制成，内部均有竖直方向贯穿的中孔用以形成钢液流动通道。上水口1位于钢包底部，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢包旋流发生装置，包括下水口（4），其特征在于：所述下水口（4）呈圆台状，倾斜角度为α，内部设有下水口中孔（8）以形成钢液流通通道；/n所述下水口中孔（8）呈圆台状，倾斜角度也为α；/n所述下水口（4）的内侧壁上分布有多条导流槽（5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢包旋流发生装置，包括下水口（4），其特征在于：所述下水口（4）呈圆台状，倾斜角度为α，内部设有下水口中孔（8）以形成钢液流通通道；
所述下水口中孔（8）呈圆台状，倾斜角度也为α；
所述下水口（4）的内侧壁上分布有多条导流槽（5）。


2.如权利要求1所述的钢包旋流发生装置，其特征在于：所述每条导流槽（5）均为圆锥螺旋线形，该圆锥螺旋线的节距、高度与下水口（4）高度一致。


3.如权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，崔贺楠，朱玉麟，谭敏，郭晓培，严建川，商志强，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50