專利名稱：控制連鑄容器內(nèi)的表面駐波和紊流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼材連鑄領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鋼材連鑄時(shí)，鋼水從被稱作“中間包”的大型容器內(nèi)通過浸入式澆口(“SEN”)被注入水冷銅鑄結(jié)晶器中。鋼在開始接觸銅鑄結(jié)晶器壁時(shí)就開始凝固，板坯以澆鑄速度連續(xù)降低。在板坯連鑄結(jié)晶器中的厚度一般約為9英寸-12英寸，而在薄板坯連鑄機(jī)中的厚度只有約2英寸-4英寸。板坯通常非常寬，一般為60英寸-72英寸。一層結(jié)晶器熔渣保留在金屬液自由表面上，它保護(hù)熱金屬不被空氣氧化并且在下降板坯與結(jié)晶器壁之間提供一層潤滑薄膜。
一些板坯連鑄結(jié)晶器液流研究顯示，在結(jié)晶器中的金屬液流對(duì)所產(chǎn)生的連鑄金屬的表面質(zhì)量和潛層質(zhì)量有很大影響。離開浸入式澆口的金屬液與水平面成一定角度并且沖擊窄側(cè)壁。這導(dǎo)致上下環(huán)流的形成，它們?cè)?br>
圖1的總體流動(dòng)圖形中示出了。上環(huán)流在自由表面上產(chǎn)生駐波。駐波高度一般隨時(shí)間振蕩。在自由表面上的振蕩駐波和有關(guān)紊流被認(rèn)為是由此方法制造的連鑄板坯中的大多數(shù)缺陷的主要原因。
由于其它物理因素(如滑閥和不均勻的澆口堵塞)和紊流，在結(jié)晶器兩側(cè)面上的圖形不一定是對(duì)稱的并且可能隨時(shí)間連續(xù)變化。波高度取決于SEN浸沒深度，如果浸沒不深，則波通常較高。波高度也取決于開口角度和開啟面積，因?yàn)檩^小的角度和面積通常造成較高的波峰。表面紊流和駐波可能是影響連鑄質(zhì)量的最重要的因素。波和環(huán)流從一側(cè)振蕩到另一側(cè)，這對(duì)連鑄質(zhì)量造成不利影響。
液流因滑閥和優(yōu)先的澆口阻塞的影響進(jìn)一步偏斜。偏流增大了帶走結(jié)晶器熔渣的幾率。從水平面向下的較大噴射角有助于通過使沖擊點(diǎn)降至結(jié)晶器中更低的位置來減小表面紊流和波高度。但是，較低的沖擊點(diǎn)造成在結(jié)晶器出口處的凝固坯殼比較薄并且本身與拉漏危險(xiǎn)有關(guān)。另一個(gè)問題在于，較深的下環(huán)流帶著夾雜更深地流動(dòng)并影響到連鑄金屬的質(zhì)量。
因此，本發(fā)明的目的是提供金屬連鑄的裝置及方法，該方法或裝置提供了平緩而少紊流的自由表面，從而保證了有效的熔渣流，同時(shí)，也允許更有效地去除夾雜并允許降低拉漏危險(xiǎn)的潛在可能性。預(yù)計(jì)能夠減小與表面波和紊流有關(guān)的連鑄坯的表面缺陷和潛層缺陷。
雖然與鋼材連鑄領(lǐng)域有關(guān)地進(jìn)行了描述，但要認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的其它應(yīng)用場(chǎng)合中，可以獲得表面波衰減的類似優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容或通過實(shí)踐本發(fā)明可以清楚知道這種優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)和為連鑄提供金屬液流的方法。本發(fā)明的裝置總的涉及一用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)，它包括(a)一個(gè)裝有金屬液的容器，它適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有一些內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上金屬表面；(b)一個(gè)伸到該上金屬表面下的浸入式澆口；(c)一個(gè)布置在這些內(nèi)表面中的至少一個(gè)內(nèi)表面與該浸入式澆口之間的表層流調(diào)節(jié)件?？梢允褂眠@樣一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件，即它足夠靠近所述金屬液上表面以阻止在金屬液上表面內(nèi)形成波。也可以使用這樣的潛流調(diào)節(jié)件，即它可以完全浸沒在金屬液上表面之下的某個(gè)深度上并足夠靠近浸入式澆口，從而影響上下環(huán)流的流動(dòng)模式及由此造成的紊流和波動(dòng)。潛流調(diào)節(jié)件也有削弱在連鑄結(jié)晶器內(nèi)的金屬液面上的駐波的作用。
表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件最好位于浸入式澆口的任一側(cè)并且可以在浸入式澆口的任一側(cè)使用一連串的表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件。(這些)表層流調(diào)節(jié)件通常伸入金屬液中，雖然它們可能適于剛好留在金屬液自由表面上以阻止在上金屬表面內(nèi)形成波。(這些)潛流調(diào)節(jié)件通常位于金屬液表面下方以阻止因來自浸入式澆口的金屬液流而產(chǎn)生的上下環(huán)流。一般，金屬液表面要承載一熔渣層。在某些實(shí)施例中，至少一部分的表層流調(diào)節(jié)件或支承件因此可以穿過熔渣層和/或金屬液。在其它實(shí)施例中，所有潛流調(diào)節(jié)件可以位于金屬液內(nèi)和熔渣層下。
通常，本發(fā)明不局限于表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件的任何形狀。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以如此形成(這些)表層流調(diào)節(jié)件，即能提供適于穿過熔渣層的較薄部分和適于伸入金屬液中的較寬部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，(這些)表層流調(diào)節(jié)件包括多個(gè)適于穿過熔渣層的齒和適于伸入金屬液中的較寬部分。而在另一個(gè)實(shí)施例中，(這些)表層流調(diào)節(jié)件包括一個(gè)自浸入式澆口開始朝內(nèi)表面漸縮的部分，從而略成梯形。在替換實(shí)施例中，(這些)流調(diào)節(jié)件被浸沒在熔渣層下的金屬液中，可以使用各種形狀來減小由離開浸入式澆口的金屬液所造成的紊流和波。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，(這些)潛流調(diào)節(jié)件可以呈多邊形、梯形或圓錐形。但要認(rèn)識(shí)到，這些形狀只是根據(jù)本發(fā)明合理地阻止紊流和波動(dòng)并盡可能實(shí)用地允許熔渣層在自由金屬表面上自由均勻流動(dòng)的各種幾何形狀中的例子。同樣，也可以成功地利用其它形狀來構(gòu)造表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件。
通過任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置如固定在連鑄結(jié)晶器上的托架，可以接觸到或在功能上接近自由金屬面地支承表層流調(diào)節(jié)件。固定在除連鑄結(jié)晶器以外的構(gòu)架上也可以支承表層流調(diào)節(jié)件。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，(這些)潛流調(diào)節(jié)件也可以固定在浸入式澆口上。材料和固定草案可以是那些適于處理耐熱材料中的任何一種，如耐熱陶瓷。表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件最好不觸及結(jié)晶器內(nèi)表面，以避免破壞金屬凝固和熔渣流入連鑄結(jié)晶器中。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于，液流調(diào)節(jié)件或其它紊流和/或波阻尼裝置允許浸入式澆口可選擇地以一個(gè)在水平面高度上或高于水平面的角度(而不是典型按向下角度的流動(dòng))引導(dǎo)金屬液流。這個(gè)特征有助于促進(jìn)在連鑄時(shí)更有效地消除夾雜，并且也減小了當(dāng)從結(jié)晶器中出現(xiàn)剛凝固層時(shí)因太低且太靠近連鑄結(jié)晶器下游端地引導(dǎo)熱金屬液而在所述層中出現(xiàn)高溫?cái)嗔训奈ｋU(xiǎn)。
本發(fā)明的鑄造金屬液用的金屬液容器系統(tǒng)也包括(a)一個(gè)裝有金屬液的容器，它適于盛裝和配送連鑄用金屬液，所述容器具有一些內(nèi)表面并且金屬液形成一上表面；(b)一個(gè)伸到該金屬液上表面之下的浸入式澆口；(c)阻止在金屬液上表面內(nèi)形成波的裝置。
通過施加機(jī)械力(如表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件或同樣的機(jī)械安排或裝置的形式)、流體力(如反向于自由金屬面地引導(dǎo)氣體流的形式)或電磁力(如通過使用被用來在工業(yè)上控制金屬液的電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu))，可以實(shí)現(xiàn)阻止在金屬液上表面內(nèi)形成波的裝置。
本發(fā)明也包括一種給連鑄提供金屬液流的方法，它包括(a)提供一個(gè)裝金屬液的容器，該容器適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上表面；(b)在阻止在該金屬液的上表面內(nèi)形成波的同時(shí)，在該金屬液上表面之下引導(dǎo)金屬液流；(c)允許所述金屬液離開容器，從而形成一金屬連鑄件。
通過施加上述機(jī)械力、流體力或電磁力，可以實(shí)現(xiàn)阻止在金屬液上表面內(nèi)形成波。
浸入式澆口可以以一個(gè)在水平面高度、高于水平面或略低于水平面的角度引導(dǎo)金屬液流，不過，該角度最好是略低于水平面(即低于水平面1°-20°)。
因此，本發(fā)明提供了一種減小通常連鑄金屬法所固有的紊流和波動(dòng)作用的簡單方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)耐火或其它耐熱件(通稱被稱作“表層流調(diào)節(jié)件”)被插入或最好是從上面靠近且最好是在浸入式澆口的任一側(cè)接合自由液面。然后，(這些)表層流調(diào)節(jié)件阻止上環(huán)流及因此而形成的波，它依次顯著減慢了表面流速，并使自由液面更接近平面。這在圖2中示意示出了。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，一耐火件或其它耐熱件(通常被稱作“表層流調(diào)節(jié)件”)位于金屬液表面下并被設(shè)置用來擾亂來自浸入式澆口的金屬液的正常環(huán)流模式。圖9、10示意表示這樣的結(jié)構(gòu)。通過使用本發(fā)明的方法和裝置，可以減小甚至幾乎消除由自由液面波或紊流造成的缺陷。
因?yàn)榻饘倥c結(jié)晶器壁接觸而凝固，所以表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件最好不接觸到結(jié)晶器壁。因此，通常需要保持表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件與結(jié)晶器壁之間的間隙。
圖3是有一個(gè)上述表層流調(diào)節(jié)件的結(jié)晶器的側(cè)視圖。這種理念已得到嚴(yán)整并且被證實(shí)可被用在小型水冷結(jié)晶器中。(這些)表層流調(diào)節(jié)件的形狀、大小和位置取決于特殊裝置。表層流調(diào)節(jié)件或潛流調(diào)節(jié)件都不會(huì)使流動(dòng)慢到金屬在靠近自由液面處過度凝固的程度。圖3a表示表層流調(diào)節(jié)件的普通三維示意圖。因?yàn)楸韺恿髡{(diào)節(jié)件減小了自由表面的紊流，所以液流在浸入式澆口兩側(cè)變成對(duì)稱的并明顯減少了偏流。
本發(fā)明的方法和裝置預(yù)計(jì)能在所有連鑄法中提供更好的控制并明顯提高由此制成的連鑄金屬的質(zhì)量。
圖面簡述除上述特征以外，從以下附圖和示范實(shí)施例的描述中將了解到本發(fā)明的其它方面，其中多個(gè)視圖中的參考符號(hào)涉及相同或相應(yīng)的特征，其中圖1是表示連鑄結(jié)晶器中的普通流動(dòng)模式的連鑄系統(tǒng)的前剖視圖；圖2是一連鑄系統(tǒng)的前視剖面圖，它示出了在連鑄結(jié)晶器中的普通流動(dòng)模式以及根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的表層流調(diào)節(jié)件；圖2a表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、具有水平金屬液排流口的浸入式澆口的正面分解圖；圖2b表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、具有向上流動(dòng)的金屬液排流口的浸入式澆口的正面分解圖；圖2c是一連鑄系統(tǒng)的前剖視圖，它示出了在連鑄結(jié)晶器中的普通流動(dòng)模式以及根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的向外漸縮的表層流調(diào)節(jié)件；圖3是一連鑄系統(tǒng)的側(cè)視圖，它示出了在連鑄結(jié)晶器中的普通流動(dòng)模式以及根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的表層流調(diào)節(jié)件；圖3a是一連鑄系統(tǒng)的透視圖，它示出了在連鑄結(jié)晶器的普通流動(dòng)模式以及至少一個(gè)如本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的表層流調(diào)節(jié)件；圖4是一連鑄系統(tǒng)的側(cè)視圖，它示出了一連鑄結(jié)晶器和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的外支承型表層流調(diào)節(jié)件；圖5是表示一連鑄結(jié)晶器和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的槳狀表層流調(diào)節(jié)件的側(cè)視圖；圖6是一個(gè)表示一連鑄結(jié)晶器和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有多個(gè)齒的表層流調(diào)節(jié)件的側(cè)視圖；圖7是一個(gè)表示一連鑄結(jié)晶器以及一個(gè)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有多個(gè)齒的表層流調(diào)節(jié)件的前剖視圖；圖8是表示一連鑄結(jié)晶器和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有多個(gè)齒的表層流調(diào)節(jié)件的側(cè)視圖；圖9a-9c由本發(fā)明替換實(shí)施例的分解圖、局剖圖組成，其中潛流調(diào)節(jié)件用于改變來自圖2a的浸入式澆口的金屬液的流動(dòng)；圖10a-10c示意表示用于改變來自圖2c的浸入式澆口的金屬液流動(dòng)的圖9a-9c的潛流調(diào)節(jié)件。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)以上概述，下面是對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，它們目前被認(rèn)為是包括本發(fā)明的最佳模式。
圖1是表示連鑄結(jié)晶器中的普通流動(dòng)模式的連鑄系統(tǒng)的前剖視圖。圖1表示連鑄結(jié)晶器1和隨著從浸入式澆口3流出而進(jìn)入連鑄結(jié)晶器1內(nèi)的金屬液2。當(dāng)金屬液進(jìn)入連鑄結(jié)晶器1時(shí)，它通常沿流動(dòng)路線4流動(dòng)并且作為成結(jié)晶器形狀(典型地為矩形)的局部凝固板坯5地離開結(jié)晶器。當(dāng)金屬液2經(jīng)過結(jié)晶器時(shí)，一個(gè)凝固鋼層6貼靠在結(jié)晶器1內(nèi)表面8上形成，從而在剛剛鑄出的板坯上結(jié)殼。通過一層在內(nèi)表面8與凝固鋼層6之間延伸的熔渣層9(在金屬液自由液面的頂面上，厚度未示出)，促使金屬液向下經(jīng)過結(jié)晶器。
圖2表示一個(gè)連鑄系統(tǒng)的前剖視圖，它示出了在連鑄結(jié)晶器中的一普通流動(dòng)模式并且示出了一對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的表層流調(diào)節(jié)件11。在本發(fā)明的一個(gè)替換實(shí)施例中，第二對(duì)表層流調(diào)節(jié)件7分別位于澆口3的兩側(cè)。人們將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用不同數(shù)量和布局的表層流調(diào)節(jié)件。
圖2表示會(huì)產(chǎn)生影響支承熔渣層9的金屬液2自由液面10的紊流的流動(dòng)路線。表層流調(diào)節(jié)件11經(jīng)熔渣層9進(jìn)入金屬液面10，但它最好在金屬液面下方不觸及內(nèi)表面如內(nèi)表面8。表層流調(diào)節(jié)件11在保持熔渣自由流動(dòng)到自由液面10的外緣時(shí)減小金屬液2內(nèi)的紊流，因而抑制了在自由液面10內(nèi)形成波，所以熔渣可以不破壞凝固金屬層地沿結(jié)晶器側(cè)面均勻流動(dòng)。
圖2a是浸入式澆口3的一個(gè)替換實(shí)施例的分解圖。在圖2a所示的實(shí)施例中，浸入式澆口的開口適于使金屬液基本上水平4地離開澆口。
圖2b是浸入式澆口3的另一個(gè)替換實(shí)施例的分解圖。在圖2b所示的實(shí)施例中，浸入式澆口的開口適于使金屬液水平向上4地離開澆口。
圖2c是一個(gè)所示表層流調(diào)節(jié)件11的另一個(gè)替換實(shí)施例的連鑄系統(tǒng)的前剖視圖。如圖2c所示，表層流調(diào)節(jié)件11分別適合有一個(gè)下部16，所述下部遠(yuǎn)離澆口3地向外延伸。
圖3表示圖2的連鑄系統(tǒng)的側(cè)剖圖。圖3表示固定在結(jié)晶器1側(cè)面上的表層流調(diào)節(jié)件11。如圖3所示，表層流調(diào)節(jié)件11適合有一個(gè)下部16，下部16有足以使它伸過熔渣層9并且浸沒在金屬液2內(nèi)的長度。表層流調(diào)節(jié)件11的下部16進(jìn)一步適合于足夠狹窄以保持下部16的外緣與連鑄結(jié)晶器1內(nèi)表面8之間的間距。保持下部與結(jié)晶器內(nèi)表面8之間的間距使得當(dāng)熔渣層9在金屬液表面10的頂上流動(dòng)時(shí)可以更連續(xù)，而不會(huì)破壞凝固的金屬。
圖3a是圖2的連鑄系統(tǒng)的透視圖。圖3a也示出了一個(gè)替換實(shí)施例的附加表層流調(diào)節(jié)件7。
圖4是圖2的連鑄系統(tǒng)的一個(gè)替換實(shí)施例的側(cè)剖圖。如圖4所示，表層流調(diào)節(jié)件11適合從外面支承，表層流調(diào)節(jié)件11有一個(gè)上部12，上部12被固定到任何尺寸適當(dāng)?shù)膱?jiān)固的外部件上。在這個(gè)替換實(shí)施例中，可以認(rèn)為許多不同形狀的表層流調(diào)節(jié)件可以適合從外面支承。
圖5表示圖2的連鑄系統(tǒng)的另一個(gè)替換實(shí)施例的側(cè)剖圖。如圖5所示，表層流調(diào)節(jié)件11適合有一個(gè)較薄部分13，較薄部分13適于穿過熔渣層9地進(jìn)入金屬液2。表層流調(diào)節(jié)件11進(jìn)一步適合有一較寬部分17，較寬部分17被永久固定到較薄部分13上。在該替換實(shí)施例中，表層流調(diào)節(jié)件11這樣定位，即較寬部分17完全浸沒在金屬液2中。
圖6表示圖2的連鑄系統(tǒng)的另一個(gè)替換實(shí)施例的側(cè)剖圖。如圖6所示，表層流調(diào)節(jié)件11適合有許多齒18，齒18的上部在熔渣層9之上，而齒下部穿過熔渣層9并伸入金屬液2。
圖7是表示本發(fā)明的另一個(gè)替換實(shí)施例的連鑄系統(tǒng)的前剖視圖。如圖2所示，表層流調(diào)節(jié)件被表層流調(diào)節(jié)件15所替代。如圖7所示，存在一個(gè)位于浸入式澆口3每一側(cè)的且位于浸入式澆口3與結(jié)晶器1內(nèi)表面8之間的表層流調(diào)節(jié)件。足夠靠近熔渣層9地定位這些表層流調(diào)節(jié)件15，從而它能觸及熔渣層9，這些表層流調(diào)節(jié)件15進(jìn)一步適于不穿過熔渣層9。這些表層流調(diào)節(jié)件15的橫截面成U形且具有一個(gè)下接觸部19，下接觸部19有一個(gè)當(dāng)波在金屬液2自由液面10上形成時(shí)足以截住它的足夠平的平面。
在圖7中，這些表層流調(diào)節(jié)件15適合有一個(gè)支承部20，所述支承部20適合于可以被永久固定到外部支承件21上。這些外部支承件21包括任何尺寸的穩(wěn)定的外部支承裝置。
圖8表示有代替圖2的表層流調(diào)節(jié)件的表層流調(diào)節(jié)件15的圖7所示連鑄系統(tǒng)的側(cè)剖圖。如圖8所示，如此定位表層流調(diào)節(jié)件15的側(cè)面，即它足夠靠近但又不觸及結(jié)晶器1的側(cè)面。
通過參見圖9a-9c，可以看到本發(fā)明的一個(gè)替換實(shí)施例。在這個(gè)特殊的實(shí)施例中，潛流調(diào)節(jié)件22位于金屬液2的自由液面10和熔渣層9之下。一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件22安置在浸入式澆口3的每一側(cè)上并且被定位成改變來自澆口的金屬液2的自然流動(dòng)4。如對(duì)照?qǐng)D1所看到的，這些潛流調(diào)節(jié)件22抑制了向上和向下的環(huán)流模式4’的嚴(yán)重程度，該環(huán)流模式4’通常在連鑄方法中由浸入式澆口產(chǎn)生，即使是在從浸入式澆口3以非最佳的基本水平的角度引導(dǎo)金屬液流4的情況下。
可以用各種裝置來固定潛流調(diào)節(jié)件22的位置。如圖9a、9b所示，通過任何適當(dāng)?shù)目梢越?jīng)受住金屬液2高溫的固定裝置23，可把潛流調(diào)節(jié)件22固定到部分浸入式澆口3上。例如，可以使用難熔鋼或陶瓷的支架。如圖9c所示，通過將它固定在一位于金屬液2自由液面10之上的足夠堅(jiān)固的支承件24上，也可以固定潛流調(diào)節(jié)件22的位置。在上述各種情況下，由于上述原因，最好保持結(jié)晶器1內(nèi)表面8與潛流調(diào)節(jié)件22之間的間隙。
在圖10a-10c中，還示意說明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例使用了除圖2c的浸入式澆口3以外的圖9a-9c的潛流調(diào)節(jié)件22和固定裝置23。如先前所述地，為使駐波和紊流最小，通常最好是為來自浸入式澆口3的金屬液流提供略向下的流動(dòng)路徑4。圖10a-10c表示也可以使用與浸入式澆口3形式作用相等或更大的本發(fā)明潛流調(diào)節(jié)件22。通過類似于圖9a-9c的潛流調(diào)節(jié)件22的工作方式，圖10a-10c的潛流調(diào)節(jié)件22可以有利地改變離開浸入式澆口3的金屬液流，從而減少金屬液自然環(huán)流模式并且減小甚至幾乎消除紊流和駐波的嚴(yán)重程度。
圖9a-9c和圖10a-10c的潛流調(diào)節(jié)件22如圖所示基本具有方形橫截面。但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)潛流調(diào)節(jié)件根據(jù)本發(fā)明原理來構(gòu)造時(shí)，可以使用許多形狀。例如，潛流調(diào)節(jié)件22可以成多邊形、梯形、圓柱形、球形、圓錐形或幾乎任何其它的可以有利改變來自浸入式澆口3的金屬液流4并減小或消除紊流或駐波的形狀。潛流調(diào)節(jié)件22也可以不局限于特定尺寸，而是根據(jù)它們將來特殊用途來選擇。同樣，根據(jù)應(yīng)用參數(shù)，可以改變潛流調(diào)節(jié)件相對(duì)浸入式澆口3和金屬液自由液面10的精確位置，從而得到最佳結(jié)果。例如，雖然潛流調(diào)節(jié)件22如圖所示地完全留在金屬液2上表面10和熔渣層9之下，但部分潛流調(diào)節(jié)件也可以觸及熔渣和/或金屬液上表面。
也可以認(rèn)為潛流調(diào)節(jié)件22具有可以實(shí)現(xiàn)附加功能的可能性。如，某些傳感器或其它裝置可以固定在或覆沒在潛流調(diào)節(jié)件22內(nèi)。如示意所示，這些傳感器和裝置可以包括實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)視、氧測(cè)量以及測(cè)量和控制結(jié)晶器內(nèi)金屬液量的裝置。這種傳感器或裝置可以單獨(dú)使用或聯(lián)合使用。傳感器和/或其它裝置可以進(jìn)一步如通過特殊管道或通過用來固定潛流調(diào)節(jié)件22位置的裝置而與外部裝置相連。
本領(lǐng)域技術(shù)人員也要認(rèn)識(shí)到，不同形狀的潛流調(diào)節(jié)件22可以被用來作用于一個(gè)浸入式澆口3。本發(fā)明的范圍也不局限于使用特定數(shù)量的潛流調(diào)節(jié)件22，即一個(gè)或多個(gè)潛流調(diào)節(jié)件可以被用來改變金屬液流動(dòng)4。也可以認(rèn)識(shí)到，潛流調(diào)節(jié)件22可以與上述表層流調(diào)節(jié)件11一同使用，以進(jìn)一步減小紊流和駐波。潛流調(diào)節(jié)件22和駐波調(diào)節(jié)件11的任何結(jié)合可以被用來產(chǎn)生預(yù)期效果。
在此所述的優(yōu)選實(shí)施例不是唯一的或者不必要地限制本發(fā)明范圍。選擇并描述優(yōu)選實(shí)施例是為了說明本發(fā)明的工作原理，從而本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以實(shí)施本發(fā)明。盡管已經(jīng)畫出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但例如通過等同材料或結(jié)構(gòu)布置的替換或通過使用等同工序，就可以在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力內(nèi)修改和改動(dòng)本發(fā)明，由此就能不脫離后續(xù)權(quán)利要求書所反映的本發(fā)明精神地實(shí)施本發(fā)明，為此，作為參考在此引入權(quán)利要求書的文字和教導(dǎo)。因此，我們希望如權(quán)利要求及其等同的范圍所示的那樣來限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)，它包括(a)一個(gè)裝有金屬液的容器，它適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有一些內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上金屬表面；(b)一個(gè)伸到該上金屬表面之下的浸入式澆口；(c)一個(gè)布置在這些內(nèi)表面中的至少一個(gè)內(nèi)表面與該浸入式澆口之間的并且足夠靠近所述金屬液上表面以阻止在所述金屬液上表面內(nèi)形成波的表層流調(diào)節(jié)件。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬液容器系統(tǒng)，它在所述浸入式澆口的任一側(cè)上有至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件伸入所述金屬液表面中。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述金屬液表面包括一個(gè)熔渣層，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件伸入該熔渣層。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述金屬液表面包括一個(gè)熔渣層，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件伸入該熔渣層和該金屬液中。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件包括一個(gè)適于穿過該熔渣層的較薄部分和一個(gè)適于伸入該金屬液中的較寬部分。
7.如權(quán)利要求5所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件包括許多齒。
8.如權(quán)利要求5所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件包括多個(gè)適于穿過該熔渣層而伸入該金屬液的齒。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件包括一個(gè)離開該浸入式澆口地漸縮的下部。
10.如權(quán)利要求1所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，該浸入式澆口適于以一個(gè)在水平面高度上、高于水平面或略低于水平面的角度引導(dǎo)金屬液流。
11.用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)，它包括(a)一個(gè)裝金屬液的容器，它適于盛裝并配送連鑄用金屬液，所述容器具有一些內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上表面；(b)一個(gè)伸到該上表面下的浸入式澆口；(c)阻止在該金屬液的該上表面內(nèi)形成波的裝置。12、給連鑄提供金屬液流的方法，它包括(a)提供一個(gè)裝金屬液的容器，該容器適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有一些內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上表面；(b)在阻止在該金屬液的上表面內(nèi)形成波的同時(shí)，在該金屬液上表面之下引導(dǎo)金屬液流；(c)允許所述金屬液離開容器，從而形成一金屬連鑄件。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過施加機(jī)械力來完成所述的阻止在該金屬液上表面內(nèi)形成波。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過施加流體力來完成所述的阻止在該金屬液上表面內(nèi)形成波。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過施加電磁力來完成所述的阻止在該金屬液上表面內(nèi)形成波。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，按照在一條水平面法線的高度上的、高于該法線或略低于該法線的角度，引導(dǎo)所述金屬液。
17.用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)，它包括(a)一個(gè)裝金屬液的容器，它適于盛裝和配送連鑄用金屬液，所述容器有一些內(nèi)表面并且該金屬液形成一上金屬表面；(b)一個(gè)伸到該上金屬表面下方的浸入式澆口；(c)至少一個(gè)布置在這些內(nèi)表面中的至少一個(gè)內(nèi)表面與該浸入式澆口之間的并且足夠靠近流出該浸入式澆口的金屬液流以阻止在該金屬液上表面內(nèi)形成波的潛流調(diào)節(jié)件。
18.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，它在所述浸入式澆口的每一側(cè)上有至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件。
19.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件通過固定在該浸入式澆口上而受到支撐。
20.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件通過固定在一位于所述上金屬表面之上的支承件而受到支承。
21.如權(quán)利要求20所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，將該潛流調(diào)節(jié)件固定到該支承件上的機(jī)構(gòu)穿過所述上金屬表面。
22.如權(quán)利要求21所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述的將該潛流調(diào)節(jié)件固定在該支承件上的機(jī)構(gòu)起到表層流調(diào)節(jié)件的作用。
23.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述金屬液表面包括一熔渣層，所述的至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件觸及所述熔渣層。
24.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件也完成監(jiān)視功能。
25.如權(quán)利要求24所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件適于監(jiān)視金屬液溫度。
26.如權(quán)利要求24所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件適于監(jiān)視所述容器內(nèi)的金屬液量。
27.如權(quán)利要求24所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件適于監(jiān)視所述金屬液內(nèi)的氧含量。
28.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件與至少一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件聯(lián)合使用。
29.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件具有多邊形橫截面。
30.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件具有梯形橫截面。
31.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件具有圓形橫截面。
32.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件具有圓錐形橫截面。
33.如權(quán)利要求17所述的金屬液容器系統(tǒng)，其中，所述潛流調(diào)節(jié)件適于以一個(gè)在水平面高度上、高于水平面或略低于水平面的角度引導(dǎo)金屬液流。
34.用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)，它包括(a)一個(gè)裝有金屬液的容器，它適于盛裝和配送連鑄用金屬液，所述容器有一些內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上金屬表面；(b)一個(gè)伸到所述上金屬表面下的并用來把所述金屬液提供給所述容器的浸入式澆口；(c)至少一個(gè)布置在這些內(nèi)表面中的至少一個(gè)內(nèi)表面與所述浸入式澆口之間的并且位于離開該浸入式澆口的金屬液的流動(dòng)路徑上以改變?cè)谠撊萜鲀?nèi)的金屬液自然流動(dòng)模式并由此減小金屬液內(nèi)的紊流并阻止在該金屬液上表面內(nèi)形成波的潛流調(diào)節(jié)件。
35.提高金屬連鑄法質(zhì)量的方法，它包括(a)提供一個(gè)裝金屬液的容器，它適于盛裝并配送連鑄用金屬液，所述容器有內(nèi)表面并且所述金屬液形成一上表面；(b)用一個(gè)浸入式澆口在所述金屬液上表面下引導(dǎo)金屬液流；(c)提供至少一個(gè)位于所述內(nèi)表面與所述浸入式澆口之間的并位于離開該浸入式澆口的該金屬液的流動(dòng)路徑上的潛流調(diào)節(jié)件；(d)用所述的至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件來改變?cè)谒鋈萜鲀?nèi)的金屬液自然流動(dòng)模式，從而減小金屬液內(nèi)的紊流并阻止在所述金屬液上表面內(nèi)形成波；(e)允許所述金屬液離開該容器并由此形成一金屬連鑄件。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件通過固定在該浸入式澆口上而受到支承。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件通過固定在一個(gè)留在該金屬液上表面之上的支承件上而受到支承。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，用來把所述潛流調(diào)節(jié)件固定在所述支承件上的機(jī)構(gòu)穿過該金屬液上表面。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，用來把所述潛流調(diào)節(jié)件固定在該支承件上的機(jī)構(gòu)起到一個(gè)表層流調(diào)節(jié)件。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，一個(gè)或多個(gè)表層流調(diào)節(jié)件與所述的至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件聯(lián)合使用。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，它還包括將一個(gè)或多個(gè)傳感器定位在所述的至少一個(gè)潛流調(diào)節(jié)件之內(nèi)或之上。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，一個(gè)傳感器監(jiān)視所述金屬液的溫度。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，一個(gè)傳感器監(jiān)視所述金屬液的氧含量。
44.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述傳感器監(jiān)視所述容器內(nèi)的金屬液量。
45.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，該浸入式澆口以一在一條水平面法線的高度上、高于該法線或略低于該法線的角度引導(dǎo)金屬液。
全文摘要
本發(fā)明的裝置包括一個(gè)用于連鑄金屬液的金屬液容器系統(tǒng)，它包括(a)一個(gè)裝有金屬液的容器(1)，它適于盛裝和配送連鑄用金屬液(2)，容器(1)具有一些內(nèi)表面(8)并且所述金屬液形成一個(gè)上表面(9)；(b)一個(gè)伸到該上表面下的浸入式澆口(3)；(c)一個(gè)布置在至少其中一個(gè)內(nèi)表面(8)與浸入式澆口(3)之間的表層流調(diào)節(jié)件/或潛流調(diào)節(jié)件(7，11)。所述表層流調(diào)節(jié)件和/或潛流調(diào)節(jié)件(7，11)用來阻止在金屬液(2)上表面(9)內(nèi)形成波。本發(fā)明也包括提高連鑄法質(zhì)量的方法。
文檔編號(hào)B22D11/10GK1484561SQ01821542
公開日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2001年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者Y·薩海, Y 薩海 申請(qǐng)人:俄亥俄州大學(xué)