專利名稱：圓桶形連鑄中間包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及連鑄中間包設(shè)備，特別涉及一種圓桶形連鑄中間包。
背景技術(shù)：
鋼的連續(xù)澆鑄生產(chǎn)過程作為聯(lián)結(jié)澆鑄鋼包與連鑄結(jié)晶器的重要冶金容器——中 間包的形狀可謂千姿百態(tài)，有矩形、三角形、V形、T形、H形等，主要是根據(jù)連鑄機(jī)與車間的 具體情況而設(shè)計(jì)的。小方坯連鑄機(jī)中間包為適應(yīng)多流澆注的需要，一般沿矩形中間包的長 度方向布置多個出鋼口 (水口 )，有4個、6個甚至8個。這樣各出鋼口離注入中間包鋼液 流的水平距離不同，從而造成離注流近的出鋼口鋼液(內(nèi)側(cè))與遠(yuǎn)離的出鋼口鋼液(外側(cè)) 溫度相差較大，內(nèi)、外側(cè)注流鋼液溫度有明顯的差別，影響了鑄機(jī)正常順利的操作；由于內(nèi) 外側(cè)鋼流的水平距離差別導(dǎo)致鋼液在中間包內(nèi)的停留時間嚴(yán)重的不均衡，以至于每個出鋼 口的鋼液夾雜物含量和成分都有很大的不同，這樣澆鑄出的鑄坯質(zhì)量也相差較大。 對于以上存在的問題，許多研究者都進(jìn)行了大量研究，《鋼鐵研究學(xué)報》雜志2006 年1月(第18巻第1期第11-15頁，六流方坯中間包流場的物理模擬和冶金效果，齊新霞 等)報道了通過在中間包內(nèi)砌筑墻和壩，改變中間包內(nèi)鋼水的流動狀態(tài)，對安陽鋼鐵集團(tuán) 有限責(zé)任公司六流方坯中間包內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立良好的中間包流場和溫度場， 解決了該廠連鑄生產(chǎn)過程中的漏鋼、套眼等問題，為降低鋼水過熱度、提高鋼水可澆性、促 進(jìn)夾雜物上浮及開發(fā)新產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。同時，該雜志2008年11月(第20巻第11期第 10-14頁，六流方坯中間包結(jié)構(gòu)優(yōu)化水模實(shí)驗(yàn)，鄭淑國等)報道了 通過六流方坯連鑄中間 包水模實(shí)驗(yàn)，研究了不同控流裝置對其流動特性的影響。結(jié)果表明，帶橫墻和不帶橫墻的 "V"型擋墻均能明顯改善各流流動特性的一致性，與不帶橫墻的"V"型擋墻組合擋壩的數(shù) 量、高度均對流動特性有影響，在較優(yōu)的"V"型擋墻與擋壩組合控流裝置基礎(chǔ)上加入抑湍器 后控流效果更佳?！朵撹F》雜志1998年5月(第33巻第5期第24-28頁，六流T形連鑄中間 包內(nèi)控流裝置優(yōu)化的水模型研究，樊俊飛等)報道了通過水力學(xué)模擬六流連鑄中間包后發(fā) 現(xiàn)，原設(shè)計(jì)的中間包在夾雜物的上浮及溫度的均勻性方面還存在不足，不能很好地滿足生 產(chǎn)工藝要求，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了促進(jìn)夾雜物上浮和均勻中間包內(nèi)鋼水溫度的設(shè)計(jì)方案。 在上述研究中，研究思路均是通過設(shè)置中間包內(nèi)部不同控流裝置組合來達(dá)到改變 中間包內(nèi)流場，進(jìn)而縮小每個出鋼口鋼液的溫差和停留時間的差另U。但是，對于多流中間包 來說，不論采取什么樣的控流結(jié)構(gòu)仍未根本上解決各個出鋼口鋼液溫差大，停留時間差別 大的問題；而且由于設(shè)置了較多較復(fù)雜的擋墻擋壩等內(nèi)部控流結(jié)構(gòu)，增加了成本，同時也增 加了耐火材料侵蝕，鋼液二次污染的可能性也隨之增大。 綜上所述，從已發(fā)表的文獻(xiàn)、專利與公開資料來看，尚未有從根本上解決多流方坯 連鑄中間包內(nèi)外側(cè)鋼液溫差較大，鋼水成分及夾雜物含量分布嚴(yán)重不均的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有的多流連鑄中間包存在的內(nèi)外側(cè)鋼液溫差較大，鋼水成分及夾雜物含量分布嚴(yán)重不均的問題，本實(shí)用新型提供一種圓桶形連鑄中間包。 本實(shí)用新型的圓桶形連鑄中間包由一個圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中
部設(shè)有一個筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4 12個出鋼口 ，各出鋼
口的中心位于圓形底面上的同一個圓周上。筒形擋壩底端連接圓形底面。 上述的各出鋼口的直徑相等，各出鋼口的中心所在的圓周的軸線與筒形擋壩的軸
線為同一直線。出鋼口的直徑根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。 上述的筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一直線。 上述的圓桶形連鑄中間包的容積根據(jù)需要設(shè)置，其筒形側(cè)壁的高度與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑的比例為l : 1.8 2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1 : 1.5 2，筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為l : 3.2 3.8，各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100 1/130。 為減少中間包表面的熱量損失，可以在上述的圓桶形連鑄中間包設(shè)置包蓋，包蓋直徑大于筒形側(cè)壁內(nèi)徑。 采用本實(shí)用新型的圓桶形連鑄中間包進(jìn)行連續(xù)澆鑄時，由于連鑄中間包是中心對稱結(jié)構(gòu)，各出鋼口中心分布在同一個圓周上，所以由擋壩內(nèi)流到每個出鋼口的鋼水流過的距離相等，能夠保證每個出鋼口的鋼水溫度、夾雜物含量以及鋼水停留時間相同，能夠解決矩形中間包無法解決的問題，有利于連鑄機(jī)正常順利操作及提高鑄坯質(zhì)量；在圓形底面內(nèi)設(shè)置圓形擋壩，能夠防止鋼水進(jìn)入中間包后直接流向出鋼口 ；在圓桶形連鑄中間包上設(shè)置包蓋，能夠減少鋼水表面的熱量損失。本實(shí)用新型的裝置能夠通過設(shè)置簡單的擋壩，達(dá)到鋼水均勻分布的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，節(jié)約了裝置的成本，減少了耐火材料的腐蝕，從而較少了鋼液在中間包內(nèi)二次污染的可能性，有利于高品質(zhì)鋼材的生產(chǎn)，從根本上解決了矩形或T形連鑄中間包無論采用何種控流結(jié)構(gòu)都無法解決的冶金問題，具有廣泛的發(fā)展前景和巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

圖1為本實(shí)用新型的圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)示意圖；[0014] 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為本實(shí)用新型的圓桶形連鑄中間包與連鑄機(jī)連接時的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中
1、圓形底面，2、筒形側(cè)壁，3、擋壩，4、出鋼口，5、連鑄機(jī)，6、鑄坯存放區(qū)。 圖4為矩形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時間-濃度曲線圖； 圖5為本實(shí)用新型的圓桶形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時
間-濃度曲線圖；圖中zonel為1#出鋼口， zone2為2#出鋼口， zone3為3#出鋼口。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的圓桶形連鑄中間包的內(nèi)徑(筒形側(cè)壁的內(nèi)徑)根據(jù)相鄰出鋼口之間的數(shù)目設(shè)置，保證相鄰出鋼口之間距離滿足相鄰連鑄機(jī)輥道所需距離。[0019] 本實(shí)用新型實(shí)施例中的擋壩為采用連鑄中間包常規(guī)使用的擋壩，采用常規(guī)方式砌筑在中間包的圓形底面上。[0020] 實(shí)施例1[0021] 圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括圓形底面和筒形側(cè)壁，圓形底面的中部設(shè)有筒形擋壩，筒形擋壩底端與圓形底面連接，筒形擋壩外圍的圓形底面上設(shè)有6個出鋼口，各出鋼口在圓形底面上均勻分布且直徑相等，各出鋼口的中心位于一個與圓形擋壩同軸的圓上；筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一軸線。 筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1. 635m，筒形側(cè)壁的高度為0. 85m，高度與內(nèi)徑的比例為1 : 1.92，筒形擋壩的內(nèi)徑為0.9m，與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1 : 1.82;筒形擋壩的高度為0.25m，與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.4;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為0. 135m，該水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/121。 進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機(jī)連接，連鑄機(jī)分為
左右兩組，每組由三個連鑄機(jī)組成，如圖3所示，該設(shè)置方法能夠解決圓形連鑄中間包在廠
房中的布置問題。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為1、2、3、4或6個，其中打開出鋼口的
數(shù)目為2、3或4個時，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。 采用上述裝置進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長水口進(jìn)入連鑄中間包的擋壩
內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口，通過塞棒
調(diào)節(jié)出鋼口內(nèi)鋼液的流量，鋼液經(jīng)出鋼口進(jìn)入連鑄機(jī)結(jié)晶器。由于圓桶形連鑄中間包為中
心對稱結(jié)構(gòu)，每個出鋼口內(nèi)鋼液的流場、溫度、成分、停留時間和夾雜物含量均一致。并且圓
桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液的活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)
提高7%，鋼液的死區(qū)體積分?jǐn)?shù)降低5%。 選擇連鑄中間包的三個出鋼口 ，采用剌激響應(yīng)法分析圓桶形連鑄中間包各出鋼口的平均停留時間和平均響應(yīng)時間，獲得的無因次時間-濃度曲線圖(停留時間分布曲線圖)分別如圖4和圖5所示，其中圖4為矩形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時間-濃度曲線圖；圖5為圓桶形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時間_濃度曲線圖。根據(jù)無因次時間-濃度曲線圖分別測得各出鋼口的平均停留時間和平均響應(yīng)時間，以及活塞區(qū)平均體積分?jǐn)?shù)和死區(qū)平均體積分?jǐn)?shù)，并采用矩形連鑄中間包進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表l所示。[0026] 表1[0027]
Tmir^Tmin2Tmin3Ta2Ta3vPvdvP/vd
圓形中間包1011011015835835830.17260. 20130. 857
矩形中間包206017146164910080. 1020. 2510. 427 其中Tmin「lft出鋼口的響應(yīng)時間，Tmin2_2#出鋼口的響應(yīng)時間，Tmin3_3#出鋼口的響應(yīng)時間，所述的響應(yīng)時間為示蹤劑隨鋼液從進(jìn)入中間包到出鋼口所用的時間；Ta「l#出鋼口的實(shí)際停留時間，Ta2_2#出鋼口的實(shí)際停留時間，Ta3_3#出鋼口的實(shí)際停留時間，所述的實(shí)際停留時間為示蹤劑隨鋼液進(jìn)入中間包到全部離開出鋼口的平均時間；Vp為中間包內(nèi)活塞區(qū)平均體積分?jǐn)?shù)，Vd為中間包內(nèi)死區(qū)體積分?jǐn)?shù)。 通過上述試驗(yàn)，證明采用圓桶形連鑄中間包進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時，中間包內(nèi)的溫度更加均勻采用矩形中間包時，各出鋼口溫度差達(dá)到8 l(TC，溫度分層現(xiàn)象比較嚴(yán)重，表面
5溫度與出鋼口溫差為7 8°C ;圓桶形中間包內(nèi)溫度分布比較均勻，每個出鋼口溫度相同，沒有溫度分層現(xiàn)象，表面溫度與出鋼口溫度差別為2 3°C。[0030] 實(shí)施例2 圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)同實(shí)施例l，不同點(diǎn)在于筒形擋壩外圍的圓形底面上設(shè)有4個出鋼口，各出鋼口的中心位于一個與圓形擋壩同軸的圓上。 筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.68m，筒形側(cè)壁的高度與內(nèi)徑的比例為1 : 2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1 : 2;筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.2;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100。 進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機(jī)連接，連鑄機(jī)分為
左右兩組，每組由兩個連鑄機(jī)組成。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為1、2、或4個，其中
打開出鋼口的數(shù)目為2個時，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。 采用上述裝置進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長水口進(jìn)入連鑄中間包的擋壩
內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口。由于圓桶
形連鑄中間包為中心對稱結(jié)構(gòu)，每個出鋼口內(nèi)鋼液的流場、溫度、成分、停留時間和夾雜物
含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液
的活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)提高，鋼液的死區(qū)體積分?jǐn)?shù)降低。 實(shí)施例3 圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)同實(shí)施例l，不同點(diǎn)在于圓形底面上設(shè)有12個出鋼口，各出鋼口的中心位于一個與圓形擋壩同軸的圓上。 筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.7m，筒形側(cè)壁的高度與內(nèi)徑的比例為l : 1.8，筒形擋壩的內(nèi)徑筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為l : 1.5;筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.8;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/120。 為減少鋼液表面的熱量損失，在圓桶形連鑄中間包設(shè)有包蓋，包蓋的下端面與筒形側(cè)壁頂端連接，包蓋為圓板形，直徑為1. 72m。 進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機(jī)連接，連鑄機(jī)分為左右兩組，每組由6個連鑄機(jī)組成。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為1、2、3、4、6或12個，其中打開出鋼口的數(shù)目為2、3、4或6個時，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。 采用上述裝置進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長水口進(jìn)入連鑄中間包的擋壩內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口。由于圓桶形連鑄中間包為中心對稱結(jié)構(gòu)，每個出鋼口內(nèi)鋼液的流場、溫度、成分、停留時間和夾雜物含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液的活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)提高，鋼液的死區(qū)體積分?jǐn)?shù)降低。
權(quán)利要求一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于由一個圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4～12個出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個圓周上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4 12個出鋼口，各出鋼口的直徑相等，各出鋼口的中心所在的圓周的軸線與筒形擋壩的軸線為同一直線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一直線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的圓桶形連鑄中間包的筒形側(cè)壁的高度與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑的比例為1 : 1.8 2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為l : 1.5 2，筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1 : 3.2 3. 8，各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100 1/130。
專利摘要一種圓桶形連鑄中間包，由一個圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4～12個出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個圓周上。本實(shí)用新型的裝置能夠通過設(shè)置簡單的擋壩節(jié)約了裝置的成本，減少了耐火材料的腐蝕，有利于高品質(zhì)鋼材的生產(chǎn)，從根本上解決了矩形或T形連鑄中間包無論采用何種控流結(jié)構(gòu)都無法解決的冶金問題，具有廣泛的發(fā)展前景和巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號B22D41/08GK201511125SQ20092020356
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者曹磊, 朱苗勇, 胡建東, 路東柱 申請人:東北大學(xué)