TWI888865B - 改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴。鑄嘴包括本體。本體具有流道穿設於本體中、端面位於本體之底部、以及外周面位於端面之外周緣上。本體包括第一吐出結構及第二吐出結構。第一吐出結構設置於本體的外周面並鄰近本體的端面，且第一吐出結構包含數個吐出部。這些吐出部彼此間隔排列並與流道流體連接。第二吐出結構設置於本體的端面中且與流道流體連接。

Description

改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴

本揭露是有關於一種連鑄領域，且特別是有關於一種改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴。

鋼胚表面裂縫主要成因為在聯鑄過程中，凝殼不均勻凝固所造成。不均勻的凝殼容易造成初期凝固階段的表面凹陷缺陷與深度較大的模振痕等問題。由於較薄凝殼位置亦容易產生較高的應力集中，因而引發鋼胚表面裂縫缺陷，例如表面縱裂的鋼胚表面缺陷。

為了改善凝殼的不均勻凝固情形，目前會透過連鑄鑄粉形成的渣膜提供熱阻，藉此降低鋼胚表面熱傳，產生緩冷效果，進而提高凝殼的凝固均勻性。

然而，連鑄鑄粉的種類相當多，且特性較為複雜，所以不容易控制緩冷效果。因此，如何改善凝殼的凝固不均勻情形，仍為業界亟欲解決的問題。

因此，本揭露之一目的就是在提供一種改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，藉此改善鋼胚之凝殼的凝固不均勻。

根據本揭露之上述目的，提出一種改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴。改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴包括本體。本體具有流道穿設於本體中、端面位於本體之底部、以及外周面位於端面之外周緣上。本體包括第一吐出結構及第二吐出結構。第一吐出結構設置於本體的外周面並鄰近本體的端面，且第一吐出結構包含數個吐出部。這些吐出部彼此間隔排列並與流道流體連接。第二吐出結構設置於本體的端面中且與流道流體連接。

依據本揭露之一實施例，上述之第二吐出結構的直徑為16公釐至24公釐，包含端點值。

依據本揭露之一實施例，上述之流道的直徑大於第二吐出結構的直徑。

依據本揭露之一實施例，上述之流道的直徑等於吐出部中的最大口徑，其中流道的直徑為40公釐。

依據本揭露之一實施例，上述之這些吐出部的數量為四個。吐出部的軸心線與本體的徑向線之間形成夾角。夾角為0度至15度，包含端點值。

依據本揭露之一實施例，上述之吐出部的軸心線與本體的軸心線之間形成銳角及鈍角。相較於鈍角，銳角較鄰近第二吐出結構。

依據本揭露之一實施例，上述之第二吐出結構的直徑為16公釐時，第一吐出結構的流量比第二吐出結構的流量為4:1。

依據本揭露之一實施例，上述之第二吐出結構的直徑為20公釐時，第一吐出結構的流量比第二吐出結構的流量為7:3。

依據本揭露之一實施例，上述之第二吐出結構的直徑為24公釐時，第一吐出結構的流量比第二吐出結構的流量為3:2。

依據本揭露之一實施例，上述之鑄嘴的澆鑄速度大於1.3公尺/分鐘，包含端點值。

由上述可以得知，鑄嘴的澆鑄流量分配給第一吐出結構與第二吐出結構。第二吐出結構可減少第一吐出結構之吐出部的流量，而可提供分流的效果。透過分流，可降低吐出部吐出的鋼液對凝殼的表面沖刷，並可有效降低衝擊位置的熱點集中，而可提高溫度分布均勻度，進而可提高凝殼厚度的均勻性。所以通過鑄嘴中第一吐出結構與第二吐出結構的配置，可提高凝殼的凝固均勻度，而可降低表面縱裂的鋼胚表面缺陷，並提高產品良率及降低連續生產成本。

另外，鑄嘴在配置第一吐出結構與第二吐出結構的基礎下，進一步採用大於1.3公尺/分鐘的澆鑄速度，可讓溫度分布更為均勻，能有效降低鋼胚之表面縱裂的發生率，更為優化良率、降低連續生產成本並符合經濟效益。

請參閱圖1與圖2，其中圖1是繪示依照本揭露之一實施方式的一種改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴100的側視示意圖，圖2係繪示圖1之鑄嘴100的局部剖面放大示意圖。鑄嘴100主要可包括本體110。本體110可為柱狀結構，例如類圓柱狀結構或類矩形柱狀結構。如圖1所示，本體110具有外周面110s與端面110es。端面110es位於本體110之底部，外周面110s與端面110es接合且位於端面110es之外周緣上。如圖2所示，本體110的內部形成有流道C。在一例子中，流道C的直徑Cd為約40公釐。在一例子中，流道C的一端連接至本體110的頂面，流道C的另一端位於本體110中，且沒有直接連接至本體110的端面110es。在一例子中，流道C可為等徑的流道C，具體而言，流道C的兩端的直徑Cd相等，也相等於流道C任一區段的直徑Cd。等徑的流道C可增加流經其中之流體的壓力的穩定性。

請參閱圖2，本體110主要包括第一吐出結構111及第二吐出結構112。第一吐出結構111設置於本體110的外周面110s中，且鄰近本體110的端面110es。第一吐出結構111包含數個吐出部111e。這些吐出部111e彼此間隔排列，且與流道C流體連接。具體而言，第一吐出結構111環設於本體110之外周面110s中，這些吐出部111e可以環狀排列的方式設置在外周面110s中。這些吐出部111e可例如以一定間距的方式排列於外周面110s中。當然，這些吐出部111e可根據製程需求而調整，而可非以一定間距的方式排列。吐出部111e為貫穿孔，且與流道C流體連接。也就是流道C利用吐出部111e而間接連接本體110之外周面110s。

在一例子中，這些吐出部111e的數量為四個，並兩兩相對。如圖2所示，吐出部111e的軸心線111L與本體110的徑向線L1之間形成夾角θ1。在一例子中，夾角θ1為0度至15度，包含端點值。具體而言，吐出部111e的俯角為0度至15度，包含端點值。進行澆鑄操作時，工作人員可依據澆鑄鋼胚的特性，而選擇適當的夾角θ1。

在一例子中，如圖2所示，吐出部111e的軸心線111L與本體110的軸心線L2之間形成銳角θ2與鈍角θ3。相較於鈍角θ3，銳角θ2較鄰近第二吐出結構112。因此，吐出部111e是往下傾斜的配置。再一起參閱圖3，自吐出部111e噴出之鋼液SL的噴出方向是往下傾斜，可減少鋼液SL在水平方向的衝擊力，以及減少熱量集中並提高溫度均勻度。同時斜下噴出吐出部111e的鋼液SL可提供垂直向下的衝擊力，將鋼液SL往下帶動，而提高溫度均勻度。

在一例子中，吐出部111e在本體110的外周面110s上所呈現的形狀可為圓形或非圓形，但不以此為限。在一例子中，吐出部111e概呈矩形。舉例而言，請參照圖2，吐出部111e的最小口徑111d1可為約28公釐，吐出部111e的最大口徑111d2可為約40公釐。因此，吐出部111e的最大口徑111d2可實質等於流道C的直徑Cd，藉此調整吐出部111e所噴出的鋼液SL的衝擊力，降低鋼液SL對凝殼的表面沖刷。

請參閱圖2，第二吐出結構112設置於本體110的端面110es中，且與流道C流體連接。也就是流道C利用第二吐出結構112而間接連接本體110的端面110es。在一例子中，第二吐出結構112是縱向延伸的通孔結構。具體而言，第二吐出結構112的軸心線112L重合於本體110的軸心線L2上，即第二吐出結構112與本體110同軸。在一例子中，第二吐出結構112的直徑112d為約16公釐至約24公釐，包含端點值。故，在此例子中，流道C的直徑Cd大於第二吐出結構112的直徑112d，利用流道C的直徑Cd至第二吐出結構112的直徑112d的尺寸變化，調整第二吐出結構112所噴出的鋼液SL的壓力，增加鋼液SL的噴出路徑長度，進而提高溫度均勻度。

請參閱圖3，其是繪示利用圖2之鑄嘴100進行澆鑄的示意圖。利用鑄嘴100進行鋼液SL的連鑄製程時，鋼液SL進入鑄嘴100的流道C後，接著可由與流道C流體連接之第一吐出結構111與第二吐出結構112噴出。因此，鑄嘴100利用第一吐出結構111與第二吐出結構112的配置，可提供分流效果。

在一例子中，第二吐出結構112的直徑112d為16公釐時，第一吐出結構111的流量比第二吐出結構112的流量為4:1。即，在流道C的總流量中，80%的總流量經由第一吐出結構111噴出，而20%的總流量經由第二吐出結構112噴出。

在另一例子中，第二吐出結構112的直徑112d為20公釐時，第一吐出結構111的流量比第二吐出結構112的流量為7:3。即，在流道C的總流量中，70%的總流量經由第一吐出結構111噴出，30%的總流量經由第二吐出結構112噴出。

在又一例子中，第二吐出結構112的直徑112d為24公釐時，第一吐出結構111的流量比第二吐出結構112的流量為3:2。即，在流道C的總流量中，60%的總流量經由第一吐出結構111噴出，40%的總流量經由第二吐出結構112噴出。

由此可知，第二吐出結構112的直徑112d由16公釐逐步增加至24公釐時，第一吐出結構111的流量也逐步減少，而第一吐出結構111減少的流量則分配至第二吐出結構112，藉此分流而降低第一吐出結構111所噴出的鋼液SL對凝殼的表面沖刷。

在澆鑄時，可將鑄嘴100的澆鑄速度控制在大於1.3公尺/分鐘，包含端點值。然，本實施方式不限於此，可依據澆鑄鋼胚的特性，選用適合的第二吐出結構112的直徑112d與澆鑄速度。此外，鋼胚可為高硫鋼的鋼胚，但不以此為限。

在一例子中，鑄嘴100僅有四個吐出部111e，且沒有第二吐出結構112的配置時，表面縱裂的發生率為20%。在一例子中，鑄嘴100採用20公釐的第二吐出結構112與四個吐出部111e的配置時，表面縱裂的發生率為15%。也就是在鑄嘴100在具有四個吐出部111e的基礎下，進一步增設第二吐出結構112，可讓表面縱裂的發生率降低了5%。由此可知，鑄嘴100採用第二吐出結構112來減少吐出部111e的流量，可避免局部高溫，而可提高溫度分布的均勻性，使鋼胚初始凝殼更為均勻且厚度增加，進而可有效降低因凝殼不均所造成的表面縱裂，並有效提高良率。

在一例子中，鑄嘴100採用直徑112d為20公釐的第二吐出結構112與四個吐出部111e的配置，並加上澆鑄速度為1.3公尺/分鐘時，表面縱裂的發生率為10%。由此可知，鑄嘴100採用第二吐出結構112與澆鑄速度的搭配，可讓溫度分布更為均勻，更能有效降低鋼胚之表面縱裂的發生率，而可達到提高良率的目的，並可降低連續生產成本。

由上述之實施方式可知，本揭露之一優點就是因為本揭露之鑄嘴的澆鑄流量分配給第一吐出結構與第二吐出結構。第二吐出結構可減少第一吐出結構之吐出部的流量，而可提供分流的效果。透過分流，可降低吐出部吐出的鋼液對凝殼的表面沖刷，並可有效降低衝擊位置的熱點集中，而可提高溫度分布均勻度，進而可提高凝殼厚度的均勻性。所以通過鑄嘴中第一吐出結構與第二吐出結構的配置，可提高凝殼的凝固均勻度，而可降低表面縱裂的鋼胚表面缺陷，並提高產品良率及降低連續生產成本。

本揭露之另一優點就是鑄嘴在配置第一吐出結構與第二吐出結構的基礎下，進一步採用大於1.3公尺/分鐘的澆鑄速度，可讓溫度分布更為均勻，能有效降低鋼胚之表面縱裂的發生率，更為優化良率、降低連續生產成本並符合經濟效益。

雖然本揭露已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本揭露，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:鑄嘴 110:本體 110es:端面 110s:外周面 111:第一吐出結構 111d1:最小口徑 111d2:最大口徑 111e:吐出部 111L:軸心線 112:第二吐出結構 112d:直徑 112L:軸心線 C:流道 Cd:直徑 L1:徑向線 L2:軸心線 SL:鋼液 θ1:夾角 θ2:銳角 θ3:鈍角

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 圖1係繪示依照本揭露之一實施方式的一種用於鋼胚之連鑄製程之鑄嘴的側視示意圖； 圖2係繪示圖1之鑄嘴的局部剖面放大示意圖；以及 圖3係繪示利用圖2之鑄嘴進行澆鑄的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:鑄嘴 110:本體 110es:端面 110s:外周面 111:第一吐出結構 111d1:最小口徑 111d2:最大口徑 111e:吐出部 111L:軸心線 112:第二吐出結構 112d:直徑 112L:軸心線 C:流道 Cd:直徑 L1:徑向線 L2:軸心線 θ1:夾角 θ2:銳角 θ3:鈍角

Claims (9)

1. 一種改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，包括： 一本體，其中該本體具有一流道穿設於該本體中、一端面位於該本體之一底部、以及一外周面位於該端面之一外周緣上，且該本體包括： 一第一吐出結構，設置於該本體的該外周面中且鄰近該本體的該端面，其中該第一吐出結構包含複數個吐出部，該些吐出部彼此間隔排列且與該流道流體連接，其中該流道的一直徑等於該些吐出部中的每一者的一最大口徑，該流道的該直徑為40公釐；以及 一第二吐出結構，設置於該本體的該端面中且與該流道流體連接。
2. 如請求項1所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該第二吐出結構的一直徑為16公釐至24公釐，包含端點值。
3. 如請求項2所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該流道的該直徑大於該第二吐出結構的該直徑。
4. 如請求項1所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該些吐出部的數量為四個，該些吐出部中的每一者的一軸心線與該本體的一徑向線之間形成一夾角，該夾角為0度至15度，包含端點值。
5. 如請求項1所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該些吐出部中的每一者的一軸心線與該本體的一軸心線之間形成一銳角及一鈍角，相較於該鈍角，該銳角較鄰近該第二吐出結構。
6. 如請求項2所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該第二吐出結構的該直徑為16公釐時，該第一吐出結構的一流量比該第二吐出結構的一流量為4:1。
7. 如請求項2所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該第二吐出結構的該直徑為20公釐時，該第一吐出結構的一流量比該第二吐出結構的一流量為7:3。
8. 如請求項2所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該第二吐出結構的該直徑為24公釐時，該第一吐出結構的一流量比該第二吐出結構的一流量為3:2。
9. 如請求項1所述之改善高硫鋼胚表面縱裂之連鑄製程的鑄嘴，其中該鑄嘴的一澆鑄速度大於1.3公尺/分鐘，包含端點值。

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