一种异型坯连铸结晶器用浸入式水口制造技术

本发明专利技术涉及一种异型坯连铸结晶器用浸入式水口，包括环体状侧壁、与侧壁围成内腔或中心孔的封闭底部和开设在侧壁上的水孔，水口上部敞开；水口上端呈漏斗状环体、下端为圆筒形环体；其特征在于：靠近底部的圆筒形环体侧壁上开有三个水孔，三个水孔均与内腔相连通，三个水孔上下壁面从侧壁内部向侧壁外部同时向上或向下倾斜。浇注时采用两水口对称布置于异型坯的三角区，水口对称两侧孔对准翼缘两端，第三孔对准腹板中心。此浸入式水口及布置方式可以明显分散钢液的冲击力，提高钢液的热中心，促进结晶器横断面的温度和成分均匀性，有利于夹杂物上浮去除和减少了裂纹和偏析等铸坯质量缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢坯连铸结晶器浸入式水口装置，主要涉及异型坯结晶器用浸入式水口装置。
技术介绍
连续铸钢是将冶炼之后的液态钢水通过水冷铜质结晶器连续冷却成具有一定形状的固态铸坯的过程。在此过程中，通常采用由耐火材料制备的浸入式水口装置将上工位 (中间包)的钢液连续不断的输送至结晶器内。浸入式水口可以将钢液与空气隔绝开来， 防止钢水二次氧化，确保钢液纯净度；同时，通过设计合适的浸入式水口结构尺寸，还可以得到合理、稳定、均勻的结晶器流场，以保证初生坯壳的正常生长和钢水中夹杂物的迅速上浮。异型坯与常规铸坯(方坯、板坯和圆坯)相比，浇注断面形状更为复杂，其结晶器内腔横断面呈“H”形，具有多个“拐角”和“边沿”，各不同部位的流动和散热差异较大，要获得较好的异型坯结晶器流场，就需要对异型坯浸入式水口结构尺寸设计提出更高的要求。从横截面来看，异型坯可以简单地分为一个腹板和腹板左右两侧对称设置的翼缘共三个部分，腹板是指异型坯中间平直区，与板坯形状相同，腹板的左右两侧各为一个翼缘，各翼缘均始于与腹板相连的弧线处。传统技术下，异型坯的浸入式水口及浇注方式主要有三种其一是采用两个直通型半浸入式水口进行半敞开式浇注，两水口安装于结晶器腹板和翼缘相交的三角区，水口下端插入结晶器内，水口上端呈漏斗状，与中间包底面有一定的距离。这种方式可以降低注流的冲击，但是不能实现钢水的全保护浇注，导致部分钢液被氧化而降低钢水洁净度，已逐渐被淘汰。另一种方式在此基础上作了改进，使水口上端与中间包底部相连，即采用两个直通型浸入式水口在腹板和翼缘相交的三角区进行浇注，实现了全保护浇注。然而，直通型水口的流股冲击深度较大，钢液热中心下移，不利于夹杂物的有效上浮和初生坯壳的生长，并且，直通型水口流出的钢液主要集中在三角区，使整个异型坯横向上温度、成分差异较大，容易导致裂纹和偏析等质量缺陷的产生。第三种方式是采用单个浸入式水口在异型坯断面一侧的三角区进行浇注，这会使得结晶器内钢液的流场和温度场极不合理，导致铸坯的各种表面和内部质量问题频发，严重时还会出现漏钢事故。公开号为CN 101091982A的专利技术专利提出了一种用单个浸入式水口进行异型坯保护浇注的方法和装置，即采用一个圆形向扁平形过渡的双水孔浸入式水口置于异型坯结晶器腹板中心部位进行浇注，该方法可以实现水口快换，同时降低了钢水冲击深度。但是，水口出口的高温钢液只能流到腹板纵向两端，翼缘两侧得不到高温钢液的补充，使得铸坯横向的温度和成分差异较大，并且，水口壁面与结晶器腹板壁面距离很短，容易出现“搭桥”，不利于保护渣融化和润滑，另外，为了使水口能放入腹板内，通常将水口的壁厚缩小， 降低了水口的使用寿命。基于上述原因可知，现有技术下异型坯结晶器浸入式水口及其浇注方式难以完全满足异型坯复杂断面的要求，其整体浇注效果并不十分理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足而提供一种异型坯连铸结晶器用浸入式水口，使得结晶器内得到较好的流场和温度场，既能保证异型坯横向温度和成分的均勻性，又能降低流股冲击深度，促进夹杂物的有效上浮和初生坯壳的正常生长。为解决上述技术问题，本专利技术的技术解决方案是一种异型坯连铸结晶器用浸入式水口，包括环体状侧壁、与侧壁围成内腔的封闭底部，侧壁上开设水孔，水口上部敞开；水口上端呈漏斗状环体、下端为圆筒形环体；其特征在于靠近底部的圆筒形环体侧壁上开有三个水孔，三个水孔均与内腔相连通，三个水孔上下壁面为平面且均与水平方向呈倾斜角度。三个水孔的上下壁面均平行地从侧壁内部向侧壁外部同时向下或向上倾斜；三个水孔与水平方向倾斜形成的倾角α为-25° < α < 15°。三个水孔中，其中两孔大小形状相同，均为四角倒角的矩形，并且两孔沿内腔中心线呈轴对称，第三孔与对称的两孔均呈90°夹角布置，呈上下为半圆、中间为矩形的形状。对称的两孔中各孔面积和第三孔的面积之比根据异型坯不同部位的截面积而定， 对称的两孔中各孔面积与第三孔的面积之比等于异型坯单侧的翼缘和腹板的横截面面积之比。三个水孔的下壁面最高点处于同一高度，距水口底面的距离为15mm 40mm。水口的内腔截面为圆形、方形或倒角方形，内腔下端的水口底部为凸底、平底或者凹底。水口的侧壁由耐火材料制备而成。作为本专利技术的又一优选结构，采用上述浸入式水口浇注异型坯时，其布置方式为在异型坯结晶器内、异型坯翼缘和腹板相交的两个三角区分别设置一个所述浸入式水口， 两水口的的位置沿异型坯腹板中心垂直线呈轴对称；两水口的第三孔均对准腹板中心、第三孔的左右两侧间的中心线与腹板中心线重合，对称的两孔沿腹板中心线呈轴对称分布。此时，浸入式水口上端与中间包底部相连，下端插入钢液面后第三孔上沿离上部钢液面的距离范围为80mm 180mm。本专利技术相对于现有技术，具有以下的有益效果(1)采用多水孔的浇注方式，可以分散钢液的冲击力度，提高钢液的热中心，非常有利于初生凝固坯壳的生长和钢液中非金属夹杂物的上浮去除，能有效改善铸坯的表面质量和钢水洁净度。(2)根据异型坯断面特征设计水孔的形状尺寸及安装方式，可以使钢液均勻、稳定的流至结晶器的不同部位，大大提高了结晶器横断面的温度和成分均勻性，促进了坯壳的合理凝固和连铸工艺顺行，减少了裂纹和偏析等质量缺陷的产生几率。附图说明图1是本专利技术一个实施例中浸入式水口的结构示意图；图2是图1中对称的两水孔的一个的A向视图；图3是浸入式水口的B-B向剖视4图4是浸入式水口布置在异型坯结晶器内的横截面示意图。附图中标号如下，1-侧壁，2-底部，3-内腔，4-第一水孔，5-第二水孔，6-第三水孔，7-翼缘，8-腹板具体实施例方式以下结合实施例及附图1-4对本专利技术作进一步说明，但不限定本专利技术。如图1 图4所示，一种异型坯结晶器用浸入式水口，包括水口侧壁1，所述水口侧壁1的下端为封闭的底部2，底部2可以为凸形、平形或者凹形。水口侧壁1的中心通道为内腔3，所述内腔形状可以为圆形、方形或倒角方形。位于水口侧壁1的底部2上方开有对称的第一和第二两水孔4、5和第三水孔6，此三个水孔均与水口内腔相连通，上下沿均与水平方向呈-25° 15°的夹角。第一和第二水孔4和5大小相等，形状是倒角半径为3mm 12mm之间的倒角方形，且二者沿内腔中心线呈轴对称。第三水孔6呈上下为半圆、中间为矩形的形状，与水孔4和水孔5均呈90°的夹角。为保证浇注时钢液分配合理，第二水孔4 与水孔6的面积之比应近似等于异型坯单侧的翼缘7和腹板8的横截面面积之比，从附图 4所示横截面来看，异型坯分为一个腹板8和腹板8左右两侧对称设置的翼缘7共三个部分，腹板8是指异型坯的中间平直区，与板坯形状相同，腹板8的左右两侧各为一个翼缘7， 各翼缘7均始于与腹板8相连的弧线处。三个水口出孔下壁面最低点处于同一高度，距水口底部底面的距离为15 40mm。 所述浸入式水口的侧壁1可采用耐火材料压制而成，其现场应用效果已被证明十分理想。在浇注过程中，同时将两支水口分别插入异型坯翼缘7和腹板8相交的两个三角区位置，并使两水口沿腹板8的垂直中心线呈轴对称。同时，要保证水孔4和5分别对准翼缘 的两侧，水孔6对准腹板中心，使水孔6左右两侧间的中心线与腹板中心线重合。另夕卜， 为使钢液浇注深本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种异型坯连铸结晶器用浸入式水口，包括环体状侧壁、与侧壁围成内腔的封闭底部，侧壁上开设水孔，水口上部敞开；水口上端呈漏斗状环体、下端为圆筒形环体；其特征在于：靠近底部的圆筒形环体侧壁上开有三个水孔，三个水孔均与内腔相连通，三个水孔上下壁面为平面且均与水平方向呈倾斜角度。

【技术特征摘要】
1.一种异型坯连铸结晶器用浸入式水口，包括环体状侧壁、与侧壁围成内腔的封闭底部，侧壁上开设水孔，水口上部敞开；水口上端呈漏斗状环体、下端为圆筒形环体；其特征在于靠近底部的圆筒形环体侧壁上开有三个水孔，三个水孔均与内腔相连通，三个水孔上下壁面为平面且均与水平方向呈倾斜角度。2.根据权利要求1所述的水口，其特征在于三个水孔上下壁面平行地从侧壁内部向侧壁外部同时向下或向上倾斜；三个水孔与水平方向倾斜形成的倾角α 为-25°≤α≤15° 。3.根据权利要求1或2所述的水口，其特征在于三个水孔中，其中两孔大小形状相同， 均为四角倒角的矩形，并且两孔沿内腔中心线呈轴对称，第三孔与对称的两孔均呈90°夹角布置，呈上下为半圆、中间为矩形的形状。4.根据权利要求3所述的水口，其特征在于对称的两孔中各孔面积和第三孔的面积之比根据异型坯不同部位的截面积而定，对称的两孔中各孔面积与第三孔的面积之比等于异...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海伦，马春武，邵远敬，叶理德，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：83