CN103909256A - 一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，该水口包括水口本体，所述的本体末端的底部为封闭结构，对应结晶器四壁的四个侧面上分别开有一对呈上下布置的钢液吐出孔，每对钢液吐出孔的垂直中心线位于同一线上。通过多个钢液吐出孔，能够向结晶器四壁吐出高温钢液，使得高温区集中在结晶器上部，有利于保护渣的熔化，能够更有效地保护铸坯，防止被空气氧化，而熔融的保护渣能够沿弯月面下滑至铸坯与结晶器器壁之间，有效地减小拉坯阻力。同时，上下两个吐出孔的倾角相反，能够起到抑制湍流的作用。

Description

一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口

技术领域

本发明涉及浸入式水口，更具体地说，涉及一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口。

背景技术

浸入式水口是钢液从中间包流入结晶器的通道，其功能是将水口浸入到结晶器内的钢液面下进行浇注的管道，以防止浇注中钢液的二次氧化。浸入式水口除了具有保护钢流、防止钢液二次氧化的功能外，还可以改变注流在结晶器内的流动状态，防止注流冲刷凝固层造成漏钢和拉裂，减小注流的冲击深度，促进夹杂物在结晶器内上浮，并分散注流带入的热量，有利于坯壳的均匀生长。因此，优化设计浸入式水口，改善结晶器内的流场和温度场，一直是冶金领域的研究热点之一。

目前，在连铸结晶器广泛使用的浸入式水口有单孔直筒型（见图1）、双侧孔型（见图2）和多孔型水口（见图3、图4）。单孔直筒型水口1一般仅用于断面小的方坯。板坯浇注普遍使用双侧孔型水口2。矩形坯或大方坯的浇注，既有采用单孔直筒型水口1也有采用双侧孔型水口2和多孔型水口3或4的。在浇注时，由于选用水口结构不同，钢液在结晶器内冲击深度、流动状态和温度分布也各不相同。

采用单孔直筒型水口，高温钢水随水口直接冲入铸坯液相穴深处。缺点是整个结晶器液面死寂，渣面传热不良，影响保护渣熔化效果。另外，钢液中的夹杂物一旦从水口进入结晶器内，很难有机会再次上浮至液面。

采用现有的双孔型或多孔型水口，结晶器内部高温区集中在上部，在液面附近温度较高，有利于保护渣的熔化，能够更有效地保护铸坯，防止被空气氧化；熔融的保护渣沿弯月面下滑至铸坯与结晶器器壁之间，能够更好地起到润滑的效用，有效地减小拉坯阻力。这也是目前大方坯浇注较多采用的浇注方式。在其使用过程中，钢液从水口侧孔出来后沿直线运动，扩张流向结晶器的壁面，其对初始坯壳形成很强的冲击。流股到达结晶器壁面时分为向上和向下两个流股。向上的流股在液面附近形成漩涡回流区，这个回流对夹杂物的上浮及结晶器液面的波动和卷渣起着至关重要的影响，同时这个回流的表面速度对保护渣的熔化也起着重要的作用。因此，在采用双孔或多孔水口浇注大方坯时，在结晶器上部的回流的湍动情况，会对铸坯的表面和内部质量造成重要影响。

然而，在板坯结晶器中普遍采用的双孔结晶器水口，在方坯上使用却存在着固有的问题。由于方坯结晶器的长宽尺寸相近，使得无水孔的一侧新增钢液较少，在结晶器相邻两侧面的速度差异很大，导致成分和温度分布不均。铸坯相邻面之间存在很大的温度差，使铸坯内部产生的热应力增加，容易诱发产生裂纹、偏析等缺陷。

而当大方坯采用常规四孔水口或多孔水口浇注时，结晶器的高温区集中在中上部，较之采用双孔水口的情况，成分、温度分布趋于均匀，且铸坯相邻面之间的温度差明显减小，减小偏析度，降低了裂纹产生的可能性。但由于在水口末端开出多个孔口，在水口末端耐材结构变的薄弱。经由通过的高温钢液的冲刷，其末端孔口处容易出现熔损甚至脱落。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，能够避免结晶器相邻两侧的钢水流动差异，使得结晶器内的温度分布和成分更均匀。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，包括水口本体，所述的本体末端的底部为封闭结构，对应结晶器四壁的四个侧面上分别开有一对呈上下布置的钢液吐出孔，每对钢液吐出孔的垂直中心线位于同一线上。

所述的上钢液吐出孔与其水平中心线的夹角呈-15°至-45°设置，下钢液吐出孔与其水平中心线的夹角呈15°至45°设置。

所述的同一对钢液吐出孔中，上钢液吐出孔的下沿与下钢液吐出孔的上沿距离为30mm至60mm。

所述的相邻方向上的对应钢液吐出孔的水平中心线彼此错开设置。

所述的相对方向上的对应钢液吐出孔呈对称设置。

在上述技术方案中，本发明的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口包括水口本体，所述的本体末端的底部为封闭结构，对应结晶器四壁的四个侧面上分别开有一对呈上下布置的钢液吐出孔，每对钢液吐出孔的垂直中心线位于同一线上。通过多个钢液吐出孔，能够向结晶器四壁吐出高温钢液，使得高温区集中在结晶器上部，有利于保护渣的熔化，能够更有效地保护铸坯，防止被空气氧化，而熔融的保护渣能够沿弯月面下滑至铸坯与结晶器器壁之间，有效地减小拉坯阻力。一对上下吐出孔的倾角相反，流股从吐出孔流出后，经相互碰撞后湍动能耗散，降低了流股的速度，减小对结晶器壁的冲击；并且降低了液面的扰动，减少保护渣的卷入；有利于初生凝固坯壳的均匀形成，降低裂纹的发生。

附图说明

图1是现有技术的单孔直筒型水口的结构剖视图；

图2是现有技术的双侧孔型水口的结构剖视图；

图3是现有技术的四孔型水口的结构剖视图；

图4是现有技术的五孔型水口的结构剖视图；

图5是本发明的多孔浸入式水口的结构剖视图。

图6是图5中的A部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图5～图6所示，本发明的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口10包括水口本体11，呈中心通孔式的圆柱管状，所述的本体11末端的底部为封闭结构，对应结晶器四壁的四个侧面上分别开有一对呈上下布置的钢液吐出孔12，共八个，每对钢液吐出孔12的垂直中心线位于同一线上。其中，所述的上钢液吐出孔12与其水平中心线的夹角a呈-15°至-45°设置，下钢液吐出孔12与其水平中心线的夹角b呈15°至45°设置。所述的同一对钢液吐出孔12中，上钢液吐出孔12的下沿与下钢液吐出孔12的上沿距离为30mm至60mm。所述的相邻方向上的对应钢液吐出孔12的水平中心线彼此错开设置。所述的相对方向上的对应钢液吐出孔12呈对称设置。

由于该水口10对应于结晶器四壁的四个方向上均有开孔，结晶器各面都可直接接受到由水口10导出的高温新鲜钢液，一方面使高温区集中在结晶器上部，另一方面结晶器各面之间的温度差异很小。另外，因为上下两个吐出孔12的倾角相反，所以两股钢流流股经相互碰撞后湍动能耗散，降低了流股的速度，减小了流股对结晶器壁的冲击；并且降低了液面的扰动，减少了对保护渣的卷入；而较小的液面波动也有利于初生凝固坯壳的均匀形成，降低裂纹的发生。

另外，由于在该水口10相邻壁的吐出孔12横向中心线不在同一高度上，使得孔壁周围的连接结构与常规的四孔或者多孔水口3、4相比，更加的牢靠。因而该设计不仅拥有常规多孔水口3、4浇注时的优点，同时克服了常规四孔或者多孔水口3、4寿命低，末端结构脆弱，容易熔损脱落的缺点。有利于连续浇注的稳定生产。

通过现场多流对比浇注试验，在1#机四流大方坯连铸机上进行生产，一流采用单筒喇叭型水口浇注（见图1），二流采用双孔型水口浇注（见图2），三流采用四孔型水口浇注（见图3），四流采用本发明的水口10进行浇注。结果表明，与其他各流相比，采用本发明的水口进行浇注的结晶器弯月面化渣良好，液面波动幅度平稳。在随后工业试验的多个cast浇注跟踪中（每cast连续浇注5炉以上），均未发生过水口末端断裂现象，水口熔损变形情况也显著好转。

综上所述，本发明的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口10，结构简单，成本较低，适用于钢铁冶金领域的大方坯的浇注领域，有效提高大方坯结晶器内渣面温度，有助于化渣；同时可使结晶器内流动、温度分布、成分均匀；并且控制液面波动并稳定了流场。另外，水口末端耐钢水静压、冲击压，耐熔损程度也都有所提高，有效配合连铸多炉长时间连续浇注，保证了钢铁浇注生产的顺行和提高了铸坯质量。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，包括水口本体，其特征在于：

所述的本体末端的底部为封闭结构，对应结晶器四壁的四个侧面上分别开有一对呈上下布置的钢液吐出孔，每对钢液吐出孔的垂直中心线位于同一线上。

2.如权利要求1所述的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，其特征在于：

所述的上钢液吐出孔与其水平中心线的夹角呈-15°至-45°设置，下钢液吐出孔与其水平中心线的夹角呈15°至45°设置。

3.如权利要求1所述的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，其特征在于：

所述的同一对钢液吐出孔中，上钢液吐出孔的下沿与下钢液吐出孔的上沿距离为30mm至60mm。

4.如权利要求1所述的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，其特征在于：

所述的相邻方向上的对应钢液吐出孔的水平中心线彼此错开设置。

5.如权利要求1所述的用于浇注大方坯的多孔浸入式水口，其特征在于：

所述的相对方向上的对应钢液吐出孔呈对称设置。