TWI691371B - 用於分配高質量流量的薄板噴嘴 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種用於以非常高的流量鑄造由金屬製成的薄板的薄板噴嘴，所述薄板噴嘴包括：-中心膛孔(50)，該中心膛孔由膛孔壁限定並在入口孔(50u)處開口，並從該入口孔開始沿著縱向軸線X1延伸，直到其在分隔器(10)的上游端(10u)處封閉，所述中心膛孔包括：‧上游膛孔部分(50)，該上游膛孔部分包括所述入口孔並在會聚膛孔部分(50e)上延伸高度Ha，且與該會聚膛孔部分相鄰，從而與該會聚膛孔部分形成上游邊界(5a)；‧所述會聚膛孔部分(50e)，該會聚膛孔部分位於所述薄板噴嘴的所述連接部分中並與高度為Hf的薄膛孔部分(50f)相鄰；‧所述薄膛孔部分(50f)，該薄膛孔部分位於所述薄板噴嘴的所述擴散部分中並且終止於所述分隔器(10) 的上游端(10u)的水平處，-通過所述分隔器(10)彼此分離且至少部分地在所述會聚膛孔部分(50e)聯接至所述中心膛孔部分(50a)的第一和第二前埠(51)；其特徵在於：在所述薄板噴嘴的沿著由X1、X2(X2垂直於X1)限定的第一對稱平面Π1的截面中，所述中心膛孔(50)的壁的幾何形狀的特徵在於如下：-所述會聚膛孔部分(50e)的膛孔壁的任意點處的曲率半徑是有限的；並且-所述薄膛孔部分(50f)的高度Hf與所述會聚膛孔部分(50e)的高度He之比例不大於1，即Hf/He

Description

用於分配高質量流量的薄板噴嘴

本發明涉及一種用於連續鑄造金屬或金屬合金的薄板的浸入式噴嘴，下文稱為“薄板噴嘴”。尤其，本發明涉及具有特定幾何形狀的薄板噴嘴，從而允許對進入薄板鑄模的極高流量的熔融金屬實現更好的控制。本發明還涉及包括這種薄板噴嘴的具有或不具有隨後軋製的金屬鑄造設備。

在連續金屬成形過程中，金屬熔體被從一個冶金容器轉移到另一個冶金容器、鑄模或工具。例如，如圖1所示，澆杓11填充有來自熔爐的金屬熔體，金屬熔體通過澆杓護罩噴嘴111轉移到澆斗10。然後，可以通過澆注噴嘴1將金屬熔體從澆斗澆鑄到鑄模以形成板、胚條、梁、薄板或錠。金屬熔體借助於重力驅動通過澆注噴嘴1從澆斗流出，流量則由塞棒7來控制。塞棒是可移動地安裝在澆注噴嘴入口孔上方並與其同軸地(即豎直地)延伸的棒。塞棒與噴嘴入口孔相鄰的一端是塞棒頭，並具 有與所述入口孔的幾何形狀匹配的幾何形狀，從而當二者彼此接觸時，噴嘴入口孔被封堵。由澆斗流出並進入鑄模的熔融金屬的流量是由連續地上下移動塞棒從而控制塞棒頭和噴嘴孔之間的空間來控制的。

控制通過噴嘴的熔融金屬流量Q非常重要，這是因為流量的任何變化都會在形成於模具100中的熔融金屬的彎月面200m的液位產生相應的變化。由於如下原因必須獲得穩定的彎月面液位。液態潤滑熔渣由成型板的彎月面上的特殊粉末熔化而人為產生，並隨流體流動而沿鑄模壁分佈。如果彎月面液位變化過大，則潤滑熔渣傾向於聚集在波狀彎月面的最凹下部分中，從而使其峰部暴露，導致無潤滑熔渣或潤滑熔渣分佈不良，從而對鑄模磨損和因而生產的金屬零件表面有害。此外，彎月面液位變化過大還增加了潤滑熔渣被捕獲在正被鑄造的金屬零件內的風險，這當然會對產品品質有害。最後，彎月面液位的任何變化都會增加噴嘴耐火外壁的磨損速率，因而降低了噴嘴的使用壽命。

冶金技術的一個特殊領域是生產金屬薄帶。傳統上，通過冷軋來達到薄帶的最終規格，這一過程非常昂貴，因為從鑄機生產的半成品需要冷卻、存儲，且經常需要運到新的工廠，並再次加熱熱軋成較厚的條帶以最終進行冷軋和退火。已經提出了多種方法將連鑄機聯接至熱軋站，以便在從鑄造階段到熱軋階段通過連續或半連續過程生產規格等級在小於1.5毫米的薄帶，從而將能耗和水 耗降低一半以上。例如，在WO92/00815、WO00/50189、WO00/59650、WO2004/026497和WO2006/106376中描述這種過程。特別地，WO2004/026497公開一種所謂的“連續”過程(endlessprocess)，其中從鑄造階段到軋製階段，金屬物質總是沒有任何中斷地相連，當薄帶達到最終厚度且在捲取機前時被切割成特定的長度。在這些生產線中，對於單條鑄造生產線，能夠達到每年高達400萬噸的空前生產率。這些過程中的連續鑄造階段必須允許生產薄板，而無需對從薄板鑄模出來的板進行任何中間處理。薄板是寬度顯著大於其厚度(其典型等級在30到120毫米)的半成品。對於這些應用，除了生產率之外，為了進一步保證隨後的軋製操作和溫度，必須以高流量(每毫米寬度每分鐘高達5公斤)鑄造例如薄鋼板，這意味著例如對於2.1公尺寬的鋼板要能夠鑄造高達每分鐘10噸。必須使用非常特殊的噴嘴，這種噴嘴經常被稱為這裏所稱的“薄板噴嘴”。如圖1和2所示，薄板噴嘴1包括沿著縱向軸線X1延伸的管(該管通常為具有圓形截面的筒狀，但並非必然如此)的上游部分，該上游部分以已知方式連接至上容器，諸如澆斗10。其通常與塞棒組合地使用，以控制通過薄板噴嘴的熔融金屬200的流量。在與所述上游部分相反的下游部分處，薄板噴嘴沿著垂直於縱向軸線X1的第一橫向軸線X2變薄，而沿著垂直於縱向X1和第一橫向X2二者的第二橫向X3變寬，從而使其能夠裝配在鑄模空腔內，同時與鑄模壁保持必要的間隙。該下游部 分經常被稱為“擴散器”或“出口擴散部分”，並且設置有在埠出口51d開口的兩個前埠51。該擴散器可以隨著板的形成而將熔融金屬200饋入薄板模具100；並在其接觸鑄模冷壁時開始凝固成殼(200s)。

薄板噴嘴的上游部分和下游部分通過連接部分連接至彼此，從而給薄板噴嘴的總體上典型的鏟狀。如圖2所示，薄板噴嘴的膛孔包括中心膛孔50，該中心膛孔50包括入口孔並終止於分隔器10的水平處(在圖3a中可最佳地看到)，從而限定包括薄板噴嘴的出口埠口的兩個埠51。該中心膛孔50包括上游膛孔部分50a和會聚膛孔部分50e。會聚膛孔部分50e的作用非常關鍵，這是因為中心膛孔50a的關於縱向軸線X1基本呈軸對稱的幾何形狀在平坦寬闊的出口擴散部分中延伸的埠51(該埠51關於由縱向軸線X1和第二橫向軸線X3限定的平面Π2呈平面對稱)的水平處急劇變化，因而極大地干擾了從噴嘴的上游部分流動到下游部分的熔融金屬的流動模式。因此，薄板噴嘴的會聚膛孔部分50e必須確保熔融金屬盡可能平穩地從薄板噴嘴的上游部分流動到位於薄板噴嘴的下游端的出口擴散部分。金屬熔體必須盡可能合適地以低湍流程度(意味著小尺度的漩渦或沒有大的湍流)、速度和壓力變化最小地進入前埠51，因而沿著埠壁沒有流動分離，並因此沿著埠51d具有盡可能均勻的流速。這裏使用術語“薄板噴嘴”來專門指代適合於將熔融金屬從諸如澆斗之類的冶金容器轉移到薄板鑄模的如上所述的這種噴 嘴。這明確地將其下游部分的外壁具有基本軸對稱幾何形狀的所有噴嘴從“薄板噴嘴”的定義中排除。

由薄板鑄模中的熔融金屬和熔渣形成的彎月面200m液位的控制主要是針對通常的噴嘴(參見圖2)通過修改如上所述的塞棒7的塞棒頭和薄板噴嘴1的入口孔之間的距離來實現的。如上所述，該控制對於確保鑄造金屬零件的良好品質來說非常重要。然而，對於薄板的鑄造來說，這由於薄板鑄模的幅寬或厚度L非常薄而非常棘手和困難。實際上，因為這種鑄模的垂直於縱向軸線X1的橫截面面積L×W(面積=幅寬或厚度L×寬度W)減小，熔融金屬流量Q的任何變化都會引起彎月面的液位發生相當大的變化，並且變化幅度顯著高於具有較大橫截面的其他類型的鑄模，諸如用於較厚的梁、輪廓......的鑄模。

EP925132提出了一種薄板噴嘴，其改進了熔融金屬從諸如澆斗之類的金屬容器到薄板鑄模的流動控制，並且在擴散器的水平處具有特定幾何形狀的薄板噴嘴空腔。例如，位於會聚膛孔部分50e的一端水平處的兩個前埠的組合橫截面面積低於位於噴嘴的上游部分50a和會聚膛孔部分50e之間的邊界處的對應橫截面面積。儘管這些埠的側壁在與縱向軸線X1和第二橫向軸線X3限定的平面Π2中向下發散，但是它們在分別由軸線X1、X2和軸線X2、X3限定的平面Π1和Π3內會聚，因而使橫截面在向下方向上減小。EP925132的圖2中所示的薄板噴嘴的連接部分的空腔壁顯然是線性會聚的。

EP1854571公開了一種薄板噴嘴，其集中於尖拱形分隔器的幾何形狀，該分隔器具有連續的輪廓以及位於頂點處包含在30°和60°之間的角。該分隔器在其下部中通過使其側面朝向中間豎直軸線而對稱地呈現圓錐形。該設計解決了在以上討論的EP925132中公開類型的薄板噴嘴中出現的缺陷。尤其，其防止了沿著流動分隔器的輪廓發生的流動的不穩定性和分離。流動分離在金屬沿著流動分隔器的輪廓流動時導致渦流，從而引發脈管隔離(流動分離)現象。這些渦流具有被液流拖拽到鑄模內的傾向，並與由兩個獲得的出口流動之相對的狹窄表面之間的過度流體摩擦(湍流相互作用)引起的湍流流動結合，導致不穩定性、不對稱性和鑄模流動模式的振盪以及流動朝向彎月面(浴面)過快循環而沒有正確穿入液體質量裡。

US7757747、WO9529025、WO9814292、WO02081128和DE4319195中的每個都公開了具有分隔器的薄板噴嘴，該分隔器具有基本小於以上描述的薄板噴嘴的分隔器的高度，從而形成一對非常短的埠。相信允許熔融金屬在流動被分成兩個不同的液流之後不久就從出口埠口流出則不會允許形成不被大規模漩渦干擾的近似平行流線型的類似層流而進入到薄板鑄模中。通過這種幾何結構，不再可能清楚地區分中心膛孔的上游膛孔部分50a和會聚膛孔部分50e。

US7757747公開了一種包括第一中心分隔器的薄板噴嘴，該第一中心分隔器將由中心膛孔部分限定的流 動路徑分成兩個子流動，並且該薄板噴嘴進一步包括兩個短分隔器，這兩個短分隔器將每個子流動分成兩個另外的子流動，從而產生包括四個埠出口的噴嘴。沿著第一方向，中心膛孔從入口孔連續地減小到第一分隔器(參見US7757747的圖2)，並且因而無法被分成上游膛孔部分50a和會聚膛孔部分50e，這是因為整個中心膛孔連續地會聚。類似地，WO9814292和WO9529025示出了中心膛孔橫截面，該中心膛孔橫截面沿著第一方向連續地變薄，而沿著垂直於第一方向的第二方向連續地變寬，直到其到達分隔器(參見圖WO9814292的圖15)。在所有情況下，前埠都極其短。

在WO02081128中，中心膛孔的上游部分從圓形連續地演變成橢圓形橫截面，並且如果可以將會聚膛孔部分50e標識為參照數字3，則其不會將中央孔終結，而是簡單地沿著第一方向變薄，並沿著垂直於第一方向的第二方向變寬，直到其最終到達分隔器而沿著兩個極其短的埠將流動分開。DE4319195公開了一種薄板噴嘴，該薄板噴嘴包括一個在噴嘴的第一對稱平面上線性地會聚並且在垂直於第一對稱平面的第二對稱平面上線性發散的清楚的會聚膛孔部分。同樣，該會聚膛孔部分不會將中心膛孔終結，該中心膛孔作為薄的寬通道繼續，直到其與分隔器相遇而形成兩個埠。

在現有技術中提出用於薄板噴嘴的各種解決方案都還沒有令人滿意地滿足對於以上所討論的薄板噴嘴 以及在過程中將鑄造階段連續地聯接到熱軋階段的嚴格流動要求。

主要要求可以如下所列：a)可以以非常高的質量流量將熔融金屬輸送到鑄模中；b)將流動速度正確地分佈在出口埠上；c)以穩定受控的流動模式(相同類型的再循環流動)在鑄模中進行再循環流動；d)液體金屬和熔融鑄模粉末的界面(被稱為“彎月面”)需要具有良好的穩定性。

本發明提出了一種薄板噴嘴，該薄板噴嘴對熔融金屬到薄板鑄模中的流動提供了優良的控制，其中該薄板可以直接被驅動到熱軋階段以生產具有期望規格(例如<10毫米)的薄帶。該優點和其他優點在以下章節中討論。

在所附的申請專利範圍獨立項中限定本發明。在申請專利範圍附屬項中限定優選實施方式。尤其，本發明涉及一種用於鑄造由金屬製成的薄板的薄板噴嘴，所述薄板噴嘴的幾何形狀對稱於由縱向軸線X1和垂直於X1的第一橫向軸線X2限定的第一對稱平面Π 1並對稱於由所述縱向軸線X1和垂直於X1和X2的第二橫向軸線X3限定的第二對稱平面Π 2，所述薄板噴嘴沿著所 述縱向軸線X1從入口部分延伸到出口擴散部分：-所述入口部分位於所述薄板噴嘴的上游端並且包括平行於所述縱向軸線X1取向的入口孔；-所述出口擴散部分位於所述薄板噴嘴的下游端並且包括第一和第二出口埠口，所述出口擴散部分具有沿著所述第二橫向軸線X3測量的寬度，該寬度比沿著所述第一橫向軸線X2測量的厚度大至少三倍；以及-連接部分，其連接所述入口部分和所述出口擴散部分，所述薄板噴嘴進一步包括：-中心膛孔，該中心膛孔由膛孔壁限定並在所述入口孔處開口，並從該入口孔開始沿著所述縱向軸線X1延伸，直到其在分隔器的上游端處封閉，所述中心膛孔包括：‧上游膛孔部分，該上游膛孔部分包括所述入口孔並在會聚膛孔部分上延伸高度Ha且與該會聚膛孔部分相鄰，從而與該會聚膛孔部分形成上游邊界；‧所述會聚膛孔部分，該會聚膛孔部分的高度He而位於所述薄板噴嘴的所述連接部分中，並與高度為Hf的薄膛孔部分相鄰；‧所述薄膛孔部分，該薄膛孔部分位於所述薄板噴嘴的所述擴散部分中，並且終止於所述分隔器的上游端的水平處，-通過所述分隔器彼此分離且平行於所述第二對稱平 面Π2延伸的第一和第二前埠，所述第一和第二前埠從在所述會聚膛孔部分的兩個相對的壁上至少部分地開口的第一和第二埠入口延伸至所述第一和第二出口埠口，所述第一和第二前埠具有沿著所述第一橫向軸線X2測量的寬度W51，該寬度W51總是小於沿著所述第一橫向軸線X2測量的所述上游膛孔部分的寬度D2(X1)，其特徵在於：在所述薄板噴嘴的沿著所述第一對稱平面Π1的截面中，所述中心膛孔的壁的幾何形狀的特徵在於如下：-在所述上游膛孔部分的高度Ha的至少90%上的所述膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρa1趨向於無窮大；-所述會聚膛孔部分的膛孔壁的任意點處的曲率半徑是有限的；並且-所述薄膛孔部分的高度Hf與所述會聚膛孔部分的高度He之比例不大於1，即Hf/He

1。

優選地，會聚膛孔部分的膛孔壁的任意點處的曲率半徑不是在所述會聚膛孔部分的整個高度He上都恆定(因而，排除了半球形的會聚膛孔部分)。

在本發明的上下文中，術語“上游”和“下游”是當薄板噴嘴操作並聯接至澆斗或任何其他冶金容器的底板時相對於熔融金屬流動方向限定的(在圖1至6中，所述方向為從頂部(上游)到底部(下游)的豎直方向)。

為了盡可能平行地保持流線型並防止流動分 離，優選的是從所述連接部分的入口部分向下到上游部分，包括中心膛孔和前埠，總膛孔橫截面面積保持相對恆定。尤其，在垂直於縱向軸線X1的平面Π3上測量的所述中心膛孔以及所述第一和第二前埠二者的總橫截面面積A(X1)的特徵在於：所述總橫截面面積A(X1)相對於在所述上游邊界處的所述總橫截面面積Aa的相對變化△A(X1)/Aa=|Aa-A(X1)|/Aa對於與所述縱向軸線X1相交的任何平面Π3來說從所述上游邊界向下到所述會聚膛孔部分的高度He的70%都不大於15%。在又一個優選實施方式中，優選的是所述中心膛孔和前埠的總橫截面面積在所述中心膛孔的整個高度永遠都不增加，從而在所述會聚膛孔部分中，在垂直於所述縱向軸線X1的任意平面Π3上所述總橫截面面積A關於所述平面Π3在所述縱向軸線X1上的位置的導數dA/dX1永遠不大於0，即dA/dX1

0。

在一個優選實施方式中，所述會聚膛孔部分被進一步分成兩個膛孔部分：-高度Hc的端部膛孔部分；和-高度Hb的過渡膛孔部分，該過渡膛孔部分包含在所述上游膛孔部分和所述端部膛孔部分之間並與所述上游膛孔部分和所述端部膛孔部分相鄰，因而在一端處與所述端部膛孔部分形成過渡邊界，而在另一端處與所述上游膛孔部分形成所述上游邊界，並且其中在所述薄板噴嘴的沿著所述第一對稱平面Π 1的截面中，所述會聚膛孔部分的壁的幾何形狀的特徵在於如下：-所述端部膛孔部分的膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρc1不大於½D2a，其中D2a為在所述上游邊界處之所述中心膛孔的寬度，即ρc1

½D2a；-所述過渡膛孔部分50c的膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρb1大於½D2a，並包含在5 x ρc1和50 x D2a之間；並且-所述過渡膛孔部分和所述端部膛孔部分的高度比例Hb/Hc包含在3和12之間。

尤其，所述端部膛孔部分和過渡膛孔部分中的至少一個的沿著平面Π1的截面形成圓弧。換言之，在所述薄板噴嘴的沿著所述平面Π1的截面中測量的曲率半徑ρb1在所述過渡膛孔部分的膛孔壁的任意點處是恆定的，並且/或者在所述薄板噴嘴的沿著所述平面Π1的截面上測量的曲率半徑ρc1在所述端部膛孔部分的膛孔壁的任意點處是恆定的。

在優選實施方式中，以上限定的所述薄板噴嘴的中心膛孔的沿著對稱平面Π的截面的幾何形狀也適用於沿著對稱平面Π2的截面，更優選地，還適合於沿著包含所述對稱軸線X1的平面Πi的任何截面。尤其，排除了所述第一和第二埠入口，以上針對所述薄板噴嘴的沿著所述第一對稱平面Π1的截面限定的所述會聚膛孔部分、所述過渡膛孔部分和所述端部膛孔部分的膛孔壁的曲率半 徑和高度比例都同樣適合於所述薄板噴嘴的沿著所述第二對稱平面Π2的截面，並且優選沿著包括所述第一縱向軸線X1的任何平面Πi的截面。在更優選的實施方式中，所述會聚膛孔部分沿著垂直於縱向軸線X1的任何平面Π3具有橢圓形甚至圓形的橫截面。在圓形橫截面的情況下，所述中心膛孔部分(不包括所述埠入口)具有旋轉幾何形狀。換言之，所述中心膛孔排除了所述第一和第二埠入口外都可以具有沿著垂直於所述縱向軸線X1的平面Π3的橢圓形或圓形橫截面，該橫截面具有分別沿著所述第一橫向軸線X2和所述第二橫向軸線X3的主直徑D2(X1)、D3(X1)，其尺寸沿著所述第一縱向軸線X1演變，使得比例D2(X1)/D3(X1)保持恆定，其中D2(X1)

D3(X1)。這意味著沿著所述縱向軸線X1，圓保持相同比例的圓，橢圓保持相同比例的橢圓(相似擴大)。

優選的是所述側埠入口大部分位於所述會聚膛孔部分中。所述側埠入口的上游端優選接近所述上游邊界而定位。類似地，優選的是所述側埠入口的下游端接近所述會聚膛孔部分的下游端。所述側埠入口的下游端和所述會聚膛孔部分的下游端之間的距離由所述薄膛孔部分的高度Hf來限定，因此，該距離應該相對較小。尤其，所述薄板噴嘴的上游端和所述第一和第二埠入口的上游端之間的距離包含在Ha的(1±7%)內和/或Ha(1±0.07)內和/或(Ha±30毫米)內。關於高度Hf，優選的是所述薄膛孔部分的高度Hf與所述會聚部分的高度He的比例不大 於50%，優選不大於25%，更優選不大於15%。採取另一個參考，優選的是所述薄膛孔部分的高度Hf與中心膛孔的高度(=Ha+He+Hf)的比例小於15%，優選不大於10%，更優選不大於7%，最優選不大於3%。

如上所述，前埠優選在所述會聚膛孔的水平處與中心膛孔部分相遇(其可以延伸到所述會聚膛孔部分的上游和下游一點)。在由軸線X1、X3限定的平面Π2上，所述第一和第二前埠優選相對於所述縱向軸線X1以角度α與所述中心膛孔相遇，該角度α包含在5°和45°之間，更優選在15°和40°之間，最優選在20°和30°之間。所述第一和第二前埠沿著所述第一橫向軸線X2的寬度W51與所述中心膛孔在所述上游邊界處沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2a的比例W51/D2a優選包含在15%和40%之間，更優選在24%和32%之間。

將一個前埠與另一個前埠分開的分隔器的幾何形狀很重要。在沿著第二對稱平面Π2的截面中，與所述第一和第二埠51接觸的分隔器10的特徵在於：其兩個壁沿著所述縱向軸線X1從所述分隔器的上游端10u延伸到所述薄板噴嘴的下游端，首先發散直到所述分隔器10達到其最大寬度，然後會聚直到它們到達所述薄板噴嘴的下游端。所述分隔器10的高度Hd優選是所述會聚膛孔部分的高度He的至少兩倍大，即Hd

2He。這確保了所述前埠足夠長以允許在將熔融金屬從中心膛孔輸送到前埠之後的熔融金屬流動形成流線型。

在一個優選實施方式中，所述中心膛孔在所述過渡邊界處的沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2b與所述中心膛孔在所述上游邊界處的沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2a之比例D2b/D2a包含在65%和85%之間，優選在70%和80%之間。

本發明還涉及一種用於鑄造薄板的金屬鑄造設備，該金屬鑄造設備包括冶金容器，諸如澆斗，該澆斗設置有與以上限定的薄板噴嘴流體連通的至少一個出口，所述其出口擴散部分被插入薄板鑄模中。尤其，該金屬鑄造設備是在WO92/00815、WO/0050189、WO00/59650、WO2004/026497和WO2006//106376中的任一個中描述的類型。

1‧‧‧澆注噴嘴、薄板噴嘴

5a‧‧‧上游邊界

5b‧‧‧過渡邊界

7‧‧‧塞棒

10‧‧‧澆斗、分隔器

10u‧‧‧分隔器的上游端

11‧‧‧澆杓

50‧‧‧中心膛孔

50a‧‧‧上游膛孔部分

50b‧‧‧過渡膛孔部分

50c‧‧‧端部膛孔部分

50e‧‧‧會聚膛孔部分

50f‧‧‧薄膛孔部分

50u‧‧‧入口孔

51‧‧‧前埠

51d‧‧‧埠出口

51u‧‧‧埠入口

100‧‧‧模具

111‧‧‧澆杓護罩噴嘴

200‧‧‧熔融金屬

200m‧‧‧彎月面

200s‧‧‧殼

Aa‧‧‧在上游邊界的總截面面積

D2(X1)‧‧‧主直徑

D2a‧‧‧在上游邊界處之中心膛孔的寬度

D2b‧‧‧在過渡邊界處之中心膛孔的寬度

D3(X1)‧‧‧主直徑

H51‧‧‧前埠的高度

Ha‧‧‧上游膛孔部分的高度

Hb‧‧‧過渡膛孔部分的高度

Hc‧‧‧端部膛孔部分的高度

Hd‧‧‧分隔器的高度

He‧‧‧會聚膛孔部分的高度

Hf‧‧‧薄膛孔部分的高度

L‧‧‧幅寬或厚度

W‧‧‧寬度

W51‧‧‧前埠的寬度

X1‧‧‧縱向軸線

X2‧‧‧第一橫向軸線

X3‧‧‧第二橫向軸線

α‧‧‧角度

ρb1、ρb2‧‧‧過渡膛孔部分的膛孔壁的任意點處的曲率半徑

ρc1、ρc2‧‧‧端部膛孔部分的膛孔壁的任意點處的曲率半徑

Π1‧‧‧軸線X1和X2所限定的平面

Π2‧‧‧軸線X1和X3所限定的平面

Π3‧‧‧軸線X2和X3所限定的平面

為了更充分地理解本發明的本質，可參考如下結合附圖進行的詳細描述，在附圖中：圖1表示用於鑄造薄板的鑄造設備的總體視圖。

圖2示出了根據本發明的具有澆杓保護噴嘴的澆斗的底部的側剖視圖。

圖3示出了根據本發明的第一實施方式的薄板噴嘴在三個垂直平面Π1、Π2、Π3上的剖視圖。

圖4示出了平面Π1、Π2上的剖視圖的一部分的放大圖，該部分包括在圖3中表示的薄板噴嘴的會聚 膛孔部分。

圖5示出了根據本發明的第二實施方式的薄板噴嘴在三個垂直平面Π1、Π2、Π3上的剖視圖。

圖6示出了平面Π1、Π2上的剖視圖的一部分的放大圖，該部分包括在圖5中表示的薄板噴嘴的會聚膛孔部分。

圖7是將根據本發明的薄板噴嘴(如圖5和6中所示)的中心膛孔和側埠的橫截面面積與現有技術的薄板噴嘴的中心膛孔和側埠的橫截面面積進行比較的曲線圖。

圖8示出了圖7的曲線圖的放大圖，集中於各種薄板噴嘴的會聚膛孔部分。

如圖1所示，根據本發明的薄板噴嘴1適合於聯接至澆斗10的底板，用於將熔融金屬200從所述澆斗轉移到薄板鑄模100。如圖2所示，薄板鑄模的特徵在於在第一橫向方向X2上具有較小尺寸L。結果，薄板噴嘴被插入該薄板鑄模內的部分也必須在所述第一橫向方向X2上非常薄。熔融金屬通過薄板噴嘴的流量一般由塞棒7來控制，塞棒7的功能在本說明書的背景技術部分已經進行了描述。

根據本發明的薄板噴嘴包括圖3和5中所示的三個主要部分： -入口部分，該入口部分位於該薄板噴嘴的上游端，並且包括垂直於縱向軸線X1取向的入口孔50u；該入口部分適合於被聯接至澆斗的底板；-出口擴散部分，該出口擴散部分位於該薄板噴嘴的下游端，並且包括第一和第二出口埠口51d，所述出口擴散部分具有沿著所述第二橫向軸線X3測量的寬度，該寬度比沿著所述第一橫向軸線X2測量的厚度大至少三倍；所述擴散部分適合於被插入薄板鑄模中；以及-在所述入口部分和所述出口擴散部分之間形成過渡的連接部分。

該薄板噴嘴包括將入口孔50u流體連接至出口埠口51d的膛孔系統。如圖2、3和5所示，該膛孔系統包括：-中心膛孔50，該中心膛孔由膛孔壁限定並在所述入口孔50u處開口，並從該入口孔開始沿著所述縱向軸線X1延伸，直到其在分隔器10的上游端10u處封閉，所述中心膛孔包括：‧上游膛孔部分50a，該上游膛孔部分包括所述入口孔並在會聚膛孔部分(50e)上延伸高度Ha，且與該會聚膛孔部分相鄰，從而與該會聚膛孔部分形成上游邊界5a；‧所述會聚膛孔部分50e，該會聚膛孔部分位於所述薄板噴嘴的所述連接部分中並與高度為Hf的薄膛孔部分50f相鄰； ‧所述薄膛孔部分50f，該薄膛孔部分50f位於所述薄板噴嘴的所述擴散部分中並且終止於所述分隔器10的上游端10u的水平處，-通過所述分隔器10彼此分離且平行於所述第二對稱平面Π2延伸的第一和第二前埠51，所述第一和第二前埠從在所述會聚膛孔部分50e的兩個相對的壁上至少部分地開口的第一和第二埠入口51u延伸至所述第一和第二出口埠口51d，所述第一和第二前埠51具有沿著所述第一橫向軸線X2測量的寬度W51，該寬度W51總是小於沿著所述第一橫向軸線X2測量的所述上游膛孔部分50a的寬度D2(X1)。

上游部分和出口擴散部分的幾何形狀如此不同(前者基本為圓筒狀，而後者為薄的、扁平的並且向外張開)，以致於位於所述部分中的膛孔系統的幾何形狀必須也顯著不同。上游膛孔部分大體基本為棱柱形、橢圓形，經常為圓筒狀但不是必須為圓筒狀，或者側壁以不大於5°的適當角度向下游緩慢會聚的類似形狀。在所有情況下，除了幾何形狀必須與塞棒頭7的形狀匹配的上游埠口50u之外，上游膛孔部分50a的壁都是基本筆直的，即在所述上游膛孔部分50a的高度Ha的至少90%(不包括入口孔的區域)上的所述膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρa1趨向於無窮大。另一方面，前埠51沿著第一橫向方向X2變窄而使得它們能夠安裝在薄板鑄模中，並且沿著第二橫向方向X3向外張開以(沿著垂直於縱向軸線X1的任意 平面Π3)維持足夠的橫截面面積。

通過上游膛孔部分和前埠之間的這種不同的膛孔幾何形狀，顯然連接膛孔部分的幾何形狀(定義為所述膛孔系統的與薄板噴嘴的連接部分對應且包括會聚部分50e、薄膛孔部分50f以及前埠51的上游部分的截面)對於確保熔融金屬在所謂“全湍流建立體系”(未被大規模漩渦所干擾)的與流線型相關的類似層流狀態下從薄板噴嘴的上游孔50u平穩流動到下游埠口51d來說最為重要。在根據本發明的薄板噴嘴的沿著第一對稱平面Π1的截面中，在所述連接孔部分50e處之中心膛孔50的壁的幾何形狀特徵在於如下：-所述會聚膛孔部分50e的膛孔壁的任意點處的曲率半徑是有限的；並且-所述薄膛孔部分50f的高度Hf與所述會聚部分50e的高度He之比例不大於1，即Hf/He

1。

圖3和4示出了本發明的第一實施方式。圖3(b)和4(b)示出了沿著軸線X1、X2限定的第一對稱平面Π1的截面。通過比較圖3和4的視圖(a)和(b)，可以清楚地看到，在當前實施方式中，上游膛孔部分50a是具有筆直壁的圓筒狀，而會聚膛孔部分50e的壁為彎曲的。還重要的是，中心膛孔50沒有過遠地穿入薄板噴嘴的出口擴散部分中。也就是說，薄膛孔部分50f的高度Hf不能大於會聚膛孔部分50e的高度He，即Hf/He

1。優選的是Hf/He

0.5，更優選Hf/He

0.25，最 優選Hf/He

0.15。這對於確保前埠中的熔融金屬的流動足夠長以在其到達前埠出口51d之前在正確方向上使其呈流線型。薄膛孔部分50f優選具有不大於中心膛孔50的總高度Ha+He+Hf的15%、優選不大於10%、更優選不大於7%的高度Hf。在一個特殊實施方式中，Hf=0。

此外，有利的是膛孔系統的位於中心膛孔50的下游的部分(即位於分隔器10的上游端10u的下游並對應於所述分隔器的高度Hd的部分)的高度Hd足夠大，以便使流動在第一和第二前埠51中呈流線型。尤其，所述分隔器10的高度Hd優選是所述會聚膛孔部分50e的高度He的至少兩倍大，即Hd

2He。沿著所述第一和第二前埠51的流動的最佳流線型是通過特徵在於沿著所述第二對稱平面Π2的截面中的兩個壁的分隔器10獲得的，所述兩個壁沿著縱向軸線X1從分隔器的上游端10u延伸到薄板噴嘴的下游端，首先發散直到分隔器達到其最大寬度，然後會聚直到它們到達所述薄板噴嘴的下游端。

圖5和6示出了本發明的優選實施方式。其中所述會聚膛孔部分50e被進一步分成兩個膛孔部分：-高度Hc的端部膛孔部分50c；和-高度Hb的過渡膛孔部分50b，該過渡膛孔部分包含在所述上游膛孔部分50a和所述端部膛孔部分50c之間並與所述上游膛孔部分和所述端部膛孔部分相鄰，因而在一端處與所述端部膛孔部分形成過渡邊界5b，而在另一 端處與所述上游膛孔部分形成所述上游邊界5a，並且其中在所述薄板噴嘴的沿著所述第一對稱平面Π1的截面中，所述會聚膛孔部分50e的壁的幾何形狀的特徵在於如下：-所述端部膛孔部分50c的膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρc1不大於½ D2a，其中D2a為在所述上游邊界5a處之所述中心膛孔50的寬度，即ρc1

½D2a；-所述過渡膛孔部分50b的膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρb1大於½D2a，並包含在5 x ρc1和50 x D2a之間。

在該實施方式中，所述過渡膛孔部分50b的高度Hb應該基本大於所述端部膛孔部分50c的高度Hc。尤其，高度比例Hb/Hc應該被包含在3和12之間。

在優選實施方式中，過渡膛孔部分50b和端部膛孔部分50c中的至少一個或二者的曲率半徑ρb1、ρc1在對應的膛孔部分50b、50c的整個高度Hb、Hc上是恆定的，因而限定對應的圓弧，如圖6(b)所示。

優選的是，排除第一和第二埠入口51u的存在，則以上針對沿著由軸線X1、X2限定的對稱平面Π1限定的中心膛孔50的幾何形狀加以必要改動而同樣適合於沿著由軸線X1、X3限定的對稱平面Π2的截面(如圖6(a)所示)(其中在該平面Π2中的曲率半徑由ρb2、ρc2表示)，甚至更優選地適合於沿著包含縱向軸線X1的任何平面Πi的截面。例如，所述中心膛孔50的所述會 聚膛孔部分50e排除了所述第一和第二埠入口51u外都可以具有沿著垂直於所述縱向軸線X1的平面Π3的橢圓形或圓形橫截面，該橫截面具有分別沿著所述第一橫向軸線X2和所述第二橫向軸線X3的主直徑D2(X1)、D3(X1)，其尺寸沿著所述第一縱向軸線X1演變，使得比例D2(X1)/D3(X1)保持恆定，其中D2(X1)

D3(X1)。如果D2(X1)=D3(X1)，則會聚部分50e的橫截面為圓形。如果上游膛孔部分50a為圓筒狀，則中心膛孔50(不包括埠入口51u)的幾何形狀為旋轉幾何形狀。

連接孔部分(包括會聚膛孔部分50e和薄膛孔部分50f)必須允許從上游邊界處5a的寬度D2a的圓筒狀(或類似)的膛孔到比寬度D2a相當小的寬度W51的前埠的平穩流動過渡。例如，沿著第一橫向軸線X2測量，所述第一和第二前埠沿著所述第一橫向軸線X2的寬度W51與所述中心膛孔50在所述上游邊界5a處沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2a的比例W51/D2a一般包含在15%和40%之間，優選在24%和32%之間。在如圖5和6所示的其中會聚膛孔部分50e包括過渡膛孔部分50b和端部膛孔部分50c的噴嘴情況下，優選的是，在所述過渡邊界5b處之所述中心膛孔50的沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2b與在所述上游邊界5a處之所述中心膛孔50的沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2a之比例D2b/D2a包含在65%和85%之間，優選在70%和80%之 間。由於第一和第二前埠51在會聚膛孔部分的水平處連接至中心膛孔50，這種幾何形狀允許全部膛孔區域(將在下面更詳細地討論)在過渡膛孔部分50b中沿著縱向軸線X1保持相對恆定，然後在端部膛孔部分50c快速減少，以在使流動從中心膛孔50a朝向前埠51轉移之前積累均勻的壓力場。

由於沿著縱向軸線X1之熔融金屬中的壓力與膛孔系統的橫截面面積成正比，因此重要的是該膛孔系統的總橫截面面積在中心膛孔50內保持基本恆定，直到接近其端部10u，其中金屬熔體必須被轉向第一和第二前埠51。在上游膛孔部分中，這是筆直前進的，因為其是棱形的或略微圓錐形的，但最大的問題是盡可能向下更遠地保持沿著會聚膛孔部分50e的橫截面面積基本恆定。“基本恆定”和“盡可能向下更遠地”，在這裏是指在上游邊界5a處，總橫截面面積A(X1)相對於總橫截面面積Aa的相對變化△A(X1)/Aa=|Aa-A(X1)|/Aa對於與所述縱向軸線X1相交的任何平面Π3來說從所述上游邊界5a向下到所述會聚膛孔部分50e的高度He的70%都應不大於15%。這意味著能夠在非常短的距離(最多相當於He的大約30%)內在熔融金屬內積累起壓力，以朝向第一和第二前埠51將金屬流動偏向側方。尤其有利的是，橫截面面積決不增加，直到熔融金屬到達中心膛孔部分的端部10u(10u對應於分隔器10的上游端)，並且全部流到前埠內。實際上，連接部分中的橫截面面積的增加將產 生導致湍流和形成大漩渦的流動分離。這種要求可以根據在會聚膛孔部分50e中在垂直於所述縱向軸線X1的任意平面Π3上的總橫截面面積A關於所述平面Π3在所述縱向軸線X1上的位置的導數dA/dX1來表示；所述導數有利的是永遠都不大於0，即dA/dX1

0。

在垂直於縱向軸線X1的平面Π3上的總橫截面孔面積(該面積是中心膛孔50的橫截面面積和第一和第二前埠51的橫截面面積的和，並且是沿著縱向軸線X1的位置的函數)的演變取決於第一和第二前埠51被連接至中心膛孔50的位置。如上所述，第一和第二前埠的埠入口51u必須在會聚膛孔部分50e的兩個相對的壁上至少部分地開口。優選地，第一和第二埠入口51u的上游端被定位成相當接近上游邊界5a。“相當接近”在這裏是指第一和第二埠入口51u的上游端與上游邊界分離開不大於上游膛孔部分50a的高度Ha的7%。實踐上，無論在上游邊界5a的上游或下游，這都不應該代表大於30毫米。第一和第二埠入口51u的下游端取決於以上已經描述的薄膛孔部分的高度Hf。高度Hf也優選相當小，並且優選的是，第一和第二前埠的前埠入口51u的高度的至少80%(優選至少90%，更優選至少95%)包含在會聚膛孔部分50e內。

在由軸線X1、X3限定的平面Π2上(參見圖3至6的視圖(a))，所述第一和第二前埠51優選相對於所述縱向軸線X1以角度α與所述中心膛孔50相遇，該 角度α包含在5°和45°之間，更優選在15°和40°之間，最優選在20°和30°之間。另一方面，第一和第二埠出口51d中的每個限定了基本垂直於縱向軸線X1的平面，其中“基本垂直”在這裏是指90°±5°。這意味著熔融金屬必定在基本平行於縱向軸線X1的方向上從薄板噴嘴流出。

圖7和圖8比較了對於各種薄板噴嘴(它們的不同之處在於會聚膛孔部分的幾何形狀)來作為沿著縱向軸線X1的位置的函數的總膛孔面積(中心膛孔50加上前埠51的面積)的演變，其中：-黑色圓圈代表如圖5和6所示的根據本發明的薄板噴嘴；-白色圓圈代表具有半球形幾何形狀的會聚膛孔部分；-灰色圓圈代表具有圓錐形幾何形狀的會聚膛孔部分；以及-白色三角形代表具有“平頭螺絲起子”幾何形狀的會聚膛孔部分，其中兩個會聚平坦壁在會聚部分的末端處交會。

在圖7中可以看到膛孔的橫截面面積如何從上游邊界5a向下到第一和第二埠出口51d來演變。由於只有圖7和8中繪製的各種噴嘴的會聚膛孔部分50e的幾何形狀發生改變，因此出口擴散部分中的膛孔的膛孔橫截面面積對於所有噴嘴都是共用的，並且因此這些曲線被疊加。為了清楚起見，在所述擴散部分中僅呈現了根據本發 明的噴嘴黑色圓圈。由於沿著第一橫向軸線X2測量的寬度W51在縱向軸線X1上和在第二橫向軸線X3上都是恆定的，因此中心膛孔50的下游的曲線的形狀代表在沿著平面Π2中分隔器10的壁幾何形狀。重要的是需要注意，分隔器10的高度Hd大於會聚部分的高度He，因而允許熔融金屬的流動在其從中心膛孔50傳送到第一和第二前埠51時改變方向，並且沿著由第一和第二埠出口51d的取向所要求的流動方向再次對齊。

可以看出，對於不同的噴嘴類型來說，在連接膛孔部分中，膛孔系統的橫截面面積的變化非常不同。圖8是圖7的曲線圖的放大圖，在上游邊界5a向下到分隔器10的上游端10u之間的連接孔部分進行放大。可以看出，對於半球形會聚膛孔部分(白色圓圈)，膛孔橫截面面積A在迅速下降之前首先增加，直到中心膛孔10u的末端。如以上討論的，橫截面面積的增加產生了流動分離和流動回流，結果產生了大漩渦和流動不穩定，這會導致在流動方向轉向前埠51時形成氣泡和湍流。因此，這種解決方案並不方便良好地控制通過薄板噴嘴的流動。相反地，圓錐形會聚膛孔部分(灰色圓圈)的膛孔橫截面面積首先非常迅速地下降，然後在到達中心膛孔50的末端之前增加。同樣，膛孔橫截面面積的這種突然下降和增加產生了湍流，因此不令人滿意。包括具有“平頭螺絲起子”之幾何形狀的會聚部分(白色三角形)的薄板噴嘴相對於半球形和圓錐形幾何形狀來說獲得了改進，這是因為膛孔 橫截面面積沒有任何增加地而連續地減小，直到其到達中心膛孔50的末端。如從包含兩個錐形平坦壁的幾何形狀所期望的，膛孔橫截面面積在連接膛孔部分的整個高度He上基本線性地減小。儘管通過在會聚部分的整個高度He上規則地減小膛孔的橫截面面積而對前兩種幾何形狀實現了改進，但是壓力均勻地分佈，因此不能足夠強烈地驅動從中心膛孔50a旁朝向第一和第二前埠51的流動。

根據本發明的噴嘴中的膛孔橫截面面積(黑色圓圈)在會聚部分的高度He的大半部分(優選70%)上非常緩慢地減小，然後更迅速地減小，因而在中心膛孔50的末端處的小空間上產生壓力場，以便以均勻的壓力場將熔融熔體的流動重新導向(分布至)第一和第二前埠51。這有利於沿著第一和第二前埠形成流線型流動，且在中心膛孔下游形成流動分離和湍流的風險基本上較小。

當然，為了避免形成湍流而提高流動的流線型比較重要，但是其還可以通過塞棒對流量進行更為精確的控制。薄板噴嘴的入口孔處的流量通過改變塞棒頭7和入口孔50u的座落之間的距離來控制。如果沿著噴嘴的縱向軸線X1的膛孔橫截面面積的演變由於壓力場的局部變化而產生了流動輪廓的不均勻性，則利用塞棒控制流量的正確度變得極其困難，並且流量很可能隨著時間而波動。如在背景技術中所描述的，這種流量波動不可避免地產生了在薄板鑄模中的彎月面液位的波動，從而帶來了以上討論的結果。因此，本發明通過薄板噴嘴允許比迄今為止獲 得薄板噴嘴更好地控制熔融金屬的流動和流量。這對高速鑄造設備更為引入注意，在高速鑄造設備中，以每毫米寬度W每分鐘大約5公斤的高鑄造速率鑄造金屬，諸如鋼，這意味著對於1500毫米的板，每分鐘大約6-7噸的速率。尤其，本發明的噴嘴適合新設備，該新設備適合以高達每分鐘10噸的速率鑄造更厚和更寬的板。根據本發明的噴嘴允許在以上[0004]段落中描述的鑄造設備中高速鑄造寬度W從1600毫米一直到2000毫米或更大的大型薄板。

本發明的薄板噴嘴特別適合於用在鑄造薄板的金屬鑄造設備中，這種金屬鑄造設備包括設置有與這種薄板噴嘴流體聯通的至少一個出口的澆斗。通過根據本發明的薄板噴嘴對熔融金屬流動進行良好控制，使得該薄板噴嘴理想地用於鑄造設備，這種鑄造設備連接至用於以高精度連續生產薄規格的金屬薄帶的熱軋單元。由Acciaieria Arvedi公司在用於平軋產品的小型鋼廠中使用在義大利Cremona的Arvedi技術測試根據本發明的薄板噴嘴，Arvedi技術配備有被稱為連續薄帶生產線(ESP)的單一鑄造生產線和熱軋單元。以高精度、恆定速率成功地連續生產了規格在0.8毫米和12.7毫米之間的條帶。監測薄板噴嘴中彎月面的液位變化，且該變化保持非常適度，從而在生產試驗中沒有產生任何問題。

薄帶的這種“連續”薄帶生產相比於傳統的薄帶生產技術可以節省相當的能量、水和設備成本。然 而，對從薄板噴嘴出來的金屬流動以及因而對來自薄板噴嘴的流動控制的要求比不連續過程中高得多，其中在進行冷軋之前可以對半成品進行某種處理以減少缺陷。通過根據本發明的薄板噴嘴獲得優異流體控制而允許連續生產具有均勻特性的薄帶，並且最佳用於ESP單元中。

10‧‧‧分隔器

10u‧‧‧分隔器的上游端

50‧‧‧中心膛孔

50a‧‧‧上游膛孔部分

50f‧‧‧薄膛孔部分

50u‧‧‧入口孔

51‧‧‧前埠

51d‧‧‧埠出口

51u‧‧‧埠入口

D2(X1)‧‧‧主直徑

D3(X1)‧‧‧主直徑

Ha‧‧‧上游膛孔部分的高度

Hd‧‧‧分隔器的高度

He‧‧‧會聚膛孔部分的高度

Hf‧‧‧薄膛孔部分的高度

X1‧‧‧縱向軸線

X2‧‧‧第一橫向軸線

X3‧‧‧第二橫向軸線

Y‧‧‧(未知)

Π1‧‧‧軸線X1和X2所限定的平面

Π2‧‧‧軸線X1和X3所限定的平面

Claims (15)

1. 一種薄板噴嘴(1)，用於鑄造由金屬製成的薄板，所述薄板噴嘴(1)的幾何形狀對稱於由縱向軸線X1和垂直於所述縱向軸線X1的第一橫向軸線X2限定的第一對稱平面Π 1並對稱於由所述縱向軸線X1和垂直於所述縱向軸線X1和所述第一橫向軸線X2的第二橫向軸線X3限定的第二對稱平面Π 2，所述薄板噴嘴(1)沿著所述縱向軸線X1從入口部分延伸到出口擴散部分：所述入口部分位於所述薄板噴嘴(1)的上游端並且包括垂直於所述縱向軸線X1取向的入口孔(50u)；所述出口擴散部分位於所述薄板噴嘴(1)的下游端並且包括第一和第二出口埠口(51d)，所述出口擴散部分具有沿著所述第二橫向軸線X3測量的寬度，該寬度比沿著所述第一橫向軸線X2測量的厚度大至少三倍，並且所述薄板噴嘴(1)包括連接所述入口部分和所述出口擴散部分的連接部分，所述薄板噴嘴(1)進一步包括：中心膛孔(50)，該中心膛孔由膛孔壁限定並在所述入口孔(50u)處開口，並從該入口孔開始沿著所述縱向軸線X1延伸，直到其在分隔器(10)的上游端(10u)處封閉，所述中心膛孔包括：上游膛孔部分(50a)，該上游膛孔部分包括所述入口孔並在會聚膛孔部分(50e)上延伸高度Ha且與該會聚膛孔部分相鄰，從而與該會聚膛孔部分形成上游邊界 (5a)；所述會聚膛孔部分(50e)的高度為He而位於所述薄板噴嘴(1)的所述連接部分中，並與高度為Hf的薄膛孔部分(50f)相鄰；所述薄膛孔部分(50f)，該薄膛孔部分位於所述薄板噴嘴(1)的所述擴散部分中，並且終止於所述分隔器(10)的上游端(10u)的水平處，通過所述分隔器(10)彼此分離且平行於所述第二對稱平面Π 2延伸的第一和第二前埠(51)，所述第一和第二前埠從在所述會聚膛孔部分(50e)的兩個相對的壁上至少部分地開口的第一和第二埠入口(51u)延伸至所述第一和第二出口埠口(51d)，所述第一和第二前埠(51)具有沿著所述第一橫向軸線X2測量的寬度W51，該寬度W51總是小於沿著所述第一橫向軸線X2測量的所述上游膛孔部分(50a)的寬度D2(X1)，其特徵在於，在所述薄板噴嘴(1)的沿著所述第一對稱平面Π 1的截面中，所述中心膛孔(50)的壁的幾何形狀為：在所述上游膛孔部分(50a)的高度Ha的至少90%上的所述膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρ a1趨向於無窮大；所述會聚膛孔部分(50e)的膛孔壁的任意點處的曲率半徑是有限的；並且所述薄膛孔部分(50f)的高度Hf與所述會聚膛孔部 分(50e)的高度He之比例不大於1，即Hf/He

   

   1。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中在垂直於所述縱向軸線X1的平面Π 3上測量的所述中心膛孔(50)以及所述第一和第二前埠(51)二者的總橫截面面積A(X1)為：所述總橫截面面積A(X1)相對於在所述上游邊界(5a)處的所述總橫截面面積Aa的相對變化△A(X1)/Aa=|Aa-A(X1)|/Aa對於與所述縱向軸線X1相交的任何平面Π 3來說從所述上游邊界(5a)向下到所述會聚膛孔部分(50e)的高度He的70%都不大於15%。
3. 根據申請專利範圍第1或2項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述會聚膛孔部分(50e)被進一步分成兩個膛孔部分：高度Hc的端部膛孔部分(50c)；和高度Hb的過渡膛孔部分(50b)，該過渡膛孔部分包含在所述上游膛孔部分(50a)和所述端部膛孔部分(50c)之間並與所述上游膛孔部分(50a)和所述端部膛孔部分(50c)相鄰，因而在一端處與所述端部膛孔部分形成過渡邊界(5b)，而在另一端處與所述上游膛孔部分形成所述上游邊界(5a)，並且其中在所述薄板噴嘴(1)的沿著所述第一對稱平面Π 1的截面中，所述會聚膛孔部分(50e)的壁的幾何形狀為：所述端部膛孔部分(50c)的膛孔壁的任意點處的曲 率半徑ρ c1不大於在所述上游邊界(5a)處所述中心膛孔(50)的寬度D2a的一半，即ρ c1

   

   ½D2a；所述過渡膛孔部分(50b)的膛孔壁的任意點處的曲率半徑ρ b1大於所述寬度D2a的一半並包含在5 x ρ c1和50 x D2a之間；並且所述過渡膛孔部分(50b)和所述端部膛孔部分(50c)的高度比例Hb/Hc包含在3和12之間。
4. 根據申請專利範圍第3項所述的薄板噴嘴(1)，其中在所述薄板噴嘴(1)的沿著所述第一對稱平面Π 1的截面中測量的曲率半徑ρ b1在所述過渡膛孔部分(50b)的膛孔壁的任意點處是恆定的，並且/或者在所述薄板噴嘴(1)的沿著所述第一對稱平面Π 1的切面上測量的曲率半徑ρ c1在所述端部膛孔部分(50c)的膛孔壁的任意點處是恆定的。
5. 根據申請專利範圍第4項所述的薄板噴嘴(1)，其中除了所述第一和第二埠入口(51u)外，在所述薄板噴嘴(1)的沿著所述第一對稱平面Π 1的截面限定的所述會聚膛孔部分(50e)、所述過渡膛孔部分(50b)和所述端部膛孔部分(50c)的膛孔壁的曲率半徑和高度比例都同樣適合於所述薄板噴嘴(1)的沿著所述第二對稱平面Π 2的截面。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述中心膛孔(50)的所述會聚膛孔部分(50)除了所述第一和第二埠入口(51u)外都具有沿著垂直於所述 縱向軸線X1的平面Π 3的橢圓形或圓形橫截面，該橫截面具有分別沿著所述第一橫向軸線X2和所述第二橫向軸線X3的主直徑D2(X1)、D3(X1)，其尺寸沿著所述第一縱向軸線X1演變，使得比例D2(X1)/D3(X1)保持恆定，其中D2(X1)

   

   D3(X1)。
7. 根據申請專利範圍第5項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述會聚膛孔部分(50e)除了所述第一和第二埠入口(51u)外都具有關於所述縱向軸線X1的旋轉幾何形狀。
8. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述薄板噴嘴(1)的上游端和所述第一和第二埠入口(51u)的上游端之間的距離包含在所述上游膛孔部分(50a)的高度Ha的±7%內和/或所述高度Ha±30毫米內，並且其中在所述第二對稱平面Π 2上，所述第一和第二前埠(51)相對於所述縱向軸線X1以角度α與所述中心膛孔(50)相遇，該角度α包含在5°和45°之間。
9. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述分隔器(10)與所述第一和第二前埠(51)接觸的壁的沿著所述第二對稱平面Π 2的截面中的幾何形狀為：其兩個壁沿著所述縱向軸線X1從所述分隔器的上游端(10u)延伸到所述薄板噴嘴(1)的下游端，首先發散直到所述分隔器(10)達到其最大寬度，然後會聚直到它們到達所述薄板噴嘴(1)的下游端。
10. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴 (1)，其中所述分隔器(10)的高度Hd是所述會聚膛孔部分(50e)的高度He的至少兩倍大，即Hd

    

    2He。
11. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述第一和第二前埠沿著所述第一橫向軸線X2的寬度W51與所述中心膛孔(50)在所述上游邊界(5a)處沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2a的比例W51/D2a包含在15%和40%之間。
12. 根據申請專利範圍第3項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述中心膛孔(50)在所述過渡邊界(5b)處的沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2b與所述中心膛孔(50)在所述上游邊界(5a)處的沿著所述第一橫向軸線X2的寬度D2a之比例D2b/D2a包含在65%和85%之間。
13. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中在所述會聚膛孔部分(50e)中，在垂直於所述縱向軸線X1的任意平面Π 3上所述總橫截面面積A關於所述平面Π 3在所述縱向軸線X1上的位置的導數dA/dX1永遠不大於0，即dA/dX1

    

    0。
14. 根據申請專利範圍第1項所述的薄板噴嘴(1)，其中所述薄膛孔部分(50f)的高度Hf與所述會聚膛孔部分(50e)的高度He之比例不大於50%；或者所述薄膛孔部分(50f)的高度Hf與所述中心膛孔(50)的總高度之比例不大於15%。
15. 一種用於鑄造薄板的金屬鑄造設備，該設備包括澆斗，該澆斗設置有出口，其與根據申請專利範圍第1至14項中任一項所述的薄板噴嘴(1)流體連通，且其出口擴散部分被插入薄板鑄模中。

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