專利名稱：一種直通型連鑄浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵工業(yè)連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及方坯和圓坯連鑄結(jié)晶器用的浸入式水口裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)代化水平不斷提高，對(duì)高質(zhì)量鋼鐵的需求越來越多。連續(xù)鑄鋼是通過中間包將具有一定過熱度的液態(tài)鋼水注入水冷結(jié)晶器內(nèi)連續(xù)冷卻成具有一定形狀的固態(tài)坯殼的過程。中間包是鋼鐵生產(chǎn)流程中用到的一個(gè)耐火材料容器，首先接受從鋼包澆下來的鋼水，然后再由中間包水口分配到各個(gè)結(jié)晶器中去。浸入式水口是安裝在中間包底部并插入結(jié)晶器液面以下的耐火材料套管，其主要作用是防止鋼液的二次氧化、氮化、噴濺，同時(shí)避免液面卷渣、調(diào)節(jié)結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)模式和溫度分布，從而促使結(jié)晶器內(nèi)的坯殼均勻無(wú)缺陷生長(zhǎng)，并盡量減少鋼液中的氣體和非金屬夾雜物。直通型浸入式水 口本體是耐火材料圍成的空心圓柱體，橫截面呈圓環(huán)形，浸入式水口中間的空心部分稱為內(nèi)腔，也呈圓柱形，是鋼液自上而下的流動(dòng)通道。這種浸入式水口有兩個(gè)弊端，其一是水口內(nèi)腔完全是自上而下，因此鋼液在重力作用下沖擊深度很深，使得結(jié)晶器液面溫度較低，不利于坯殼的合理生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致液面結(jié)冷鋼，同時(shí)，還造成結(jié)晶器熱中心下移，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量惡化，過大的沖擊深度也會(huì)使得非金屬夾雜物和氣泡難以上浮，引起鑄坯的夾雜和氣孔缺陷；其二是，由于鋼液向四周擴(kuò)散的速度遠(yuǎn)小于鋼液向下流動(dòng)的速度，結(jié)晶器上半部分已經(jīng)存在的鋼液與從浸入式水口流出的新鋼液混合狀況很差，不利于結(jié)晶器上端鋼液溫度和成分的均勻化，其結(jié)果是造成鑄坯橫向熱應(yīng)力較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋，并且，澆注的鑄坯成分和力學(xué)性能也不穩(wěn)定，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的使用性能較差。目前，對(duì)傳統(tǒng)直通型浸入式水口形狀進(jìn)行改進(jìn)的主要方法一般是將浸入式水口的出口內(nèi)徑擴(kuò)大，改成喇叭狀。現(xiàn)有公開的對(duì)傳統(tǒng)直通型浸入式水口形狀進(jìn)行改進(jìn)的文本有申請(qǐng)?zhí)枮?00920104825. 2的中國(guó)專利“一種方坯連鑄用防堵塞浸入式水口 ”和申請(qǐng)?zhí)枮?01020678373. I的中國(guó)專利“新型結(jié)構(gòu)的浸入式水口”，其共同特征是水口出口處的內(nèi)徑擴(kuò)大，形成近似于喇叭口的形狀。這種水口出口內(nèi)徑擴(kuò)大的方式可以使出口流股速度減少，降低鋼液的沖擊深度。但是，對(duì)于上述提到的直通型浸入式水口的兩個(gè)弊端，該方式改善作用較小，使用效果并不理想，因此實(shí)際應(yīng)用不廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠降低鋼液的沖擊深度，提升鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的浸入式水口。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直通型連鑄浸入式水口，包括一個(gè)上下貫通的管狀本體,所述本體限定了一個(gè)內(nèi)腔,所述本體的側(cè)壁外面上設(shè)有渣線,所述本體側(cè)壁內(nèi)面上開鑿有多個(gè)溝槽，所述溝槽末端穿透所述本體的側(cè)壁，并在本體側(cè)壁底部形成與所述溝槽末端相連的多個(gè)狹長(zhǎng)缺口。浸入式水口對(duì)于提高鑄坯質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件、穩(wěn)定連鑄操作和防止鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量缺陷等方面均有顯著的效果，因此在世界各國(guó)的連鑄機(jī)上被廣泛應(yīng)用。但是，要使得浸入式水口能夠較好的發(fā)揮其冶金作用，就必須設(shè)計(jì)合理的浸入式水口結(jié)構(gòu)形狀。通常情況下，浸入式水口的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)滿足如下要求水口出口的注流運(yùn)動(dòng)應(yīng)能緩和而均勻的沖洗凝固前沿；盡量降低注流的沖擊深度而不引起結(jié)晶器液面的劇烈翻滾；始終保持結(jié)晶器液面的高溫；澆注過程不得吸入空氣。據(jù)此，應(yīng)根據(jù)結(jié)晶器斷面尺寸、鋼種及拉坯速度對(duì)浸入式水口進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)?，F(xiàn)有技術(shù)條件下，由于方坯和圓坯結(jié)晶器相對(duì)兩壁面之間距離較短，為防止鋼液對(duì)靠近結(jié)晶器壁面的初生凝固坯殼產(chǎn)生較大的沖擊，因此很少采用側(cè)開孔的浸入式水口，一般均使用直通型浸入式水口進(jìn)行澆注。直通型浸入式水口本體是耐火材料圍成的空心圓柱體，橫截面呈圓環(huán)形，通常情況下，浸入式水口本體從上至下回略有錐度。浸入式水口中間的空心部分稱為內(nèi)腔，也呈圓柱形，是鋼液自上而下的流動(dòng)通道。實(shí)際澆注時(shí)，浸入式水口上端垂直安裝于冶金容器中間包的底部，下端對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器中心并插入結(jié)晶器的液面以下，連鑄開澆后，鋼液在重力的驅(qū)使下從中間包底部流入浸入式水口上端的開孔，順著浸入式水口內(nèi)腔垂直向下流動(dòng)，并從浸入式水口下端的開孔流進(jìn)結(jié)晶器內(nèi)。當(dāng)鋼液流出浸入式水口后，既保持較快的速度向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又緩慢向四周擴(kuò)散，直至鋼液流股向下運(yùn)動(dòng)一段距離后，從水口出來的流股才逐漸擴(kuò)散至四周的結(jié)晶器壁面處，并慢慢與結(jié)晶器內(nèi)原有的鋼液混合。

本發(fā)明直通型連鑄浸入式水口在本體側(cè)壁內(nèi)面上開鑿多個(gè)用于引流的溝槽，該溝槽可將鋼液引流到其末端連接的缺口，并從缺口分流出水口，經(jīng)過溝槽的引流和缺口的分流，從水口流出的鋼液流速變慢，沖擊力降低，且更易向四周擴(kuò)散。本發(fā)明降低了鋼液的沖擊深度，避免液面溫度過低和熱中心下移引起的鑄坯質(zhì)量問題以及夾雜物、氣泡難以上浮的問題，同時(shí)，促進(jìn)結(jié)晶器上部分鋼液的混合，減少鑄坯橫向溫度和成分差異，有利于結(jié)晶器上端鋼液溫度和成分的均勻化，并且，澆注的鑄坯成分和力學(xué)性能也相對(duì)穩(wěn)定，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。作為優(yōu)選，所述多個(gè)溝槽的大小相同，其在本體側(cè)壁上的位置也相同。該結(jié)構(gòu)促使鋼液在分流過程中保持穩(wěn)定。作為優(yōu)選，所述溝槽和缺口的形狀為長(zhǎng)方形或梯形。該形狀的溝槽和缺口保證鋼液分流順暢。作為優(yōu)選，所述溝槽和缺口在所述本體側(cè)壁內(nèi)面橫向等間距環(huán)形分布。該結(jié)構(gòu)保證鋼液分流在各個(gè)方向上保持均勻。作為優(yōu)選，所述溝槽上端與所述本體側(cè)壁內(nèi)面相平，下端與所述本體側(cè)壁外面相平，上下端面之間呈線性過渡。該結(jié)構(gòu)保證鋼液分流過程平穩(wěn)、流暢。作為優(yōu)選，所述溝槽和缺口同軸，其軸線方向與水平方向垂直。該結(jié)構(gòu)保證鋼液流過溝槽和缺口時(shí)平穩(wěn)、流暢。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效果顯著、成本低廉、適于推廣的特點(diǎn)。


附圖I為本發(fā)明的一種直通型連鑄浸入式水口結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是本發(fā)明的浸入式水口的A-A向剖視圖。附圖3是本發(fā)明的浸入式水口的B-B向剖視圖。
附圖4是本發(fā)明的浸入式水口的C-C向剖視圖。附圖5是本發(fā)明的浸入式水口溝槽的側(cè)向剖視圖。附圖6是本發(fā)明的浸入式水口布置在方坯結(jié)晶器內(nèi)D-D向剖視圖。附圖7是本發(fā)明的浸入式水口布置在圓坯結(jié)晶器內(nèi)D-D向剖視圖。圖中1本體；2渣線；3內(nèi)腔；4溝槽；5缺口 ；6結(jié)晶器；7方坯結(jié)晶器；8圓坯結(jié)晶器。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例。實(shí)施例I :
參見附圖1，本發(fā)明一種直通型連鑄浸入式水口，包括一個(gè)上下貫通的管狀本體1，本體I限定了一個(gè)內(nèi)腔3，本體I的側(cè)壁外面上設(shè)置有一圈渣線2，渣線2深度為15mm，高度為130mm，其下端離水口末端距離為50mm，本體I由鋁碳質(zhì)或石英質(zhì)耐火材料通過等靜壓成形，渣線2采用耐渣侵蝕性較好的氧化鋯復(fù)合材料。本體I側(cè)壁內(nèi)面上開鑿一系列大小相等的豎直溝槽4，溝槽4在本體I側(cè)壁內(nèi)面橫向上等間距分布，高度相互平齊。溝槽4的寬度為15臟，相鄰溝槽4的間距為30mm。溝槽4上端離渣線2下端距離為15mm。溝槽4由上至下呈線性加深，其上端與本體I側(cè)壁內(nèi)面平齊，末端穿透本體側(cè)壁并與其側(cè)壁外面平齊。溝槽4的下端連接鏤空的缺口 5，缺口 5沿著溝槽4的末端一直貫穿至本體I側(cè)壁的底面。在本體I側(cè)壁內(nèi)面上，所述缺口 5上端寬度等于溝槽4的末端寬度，高度為80mm。所述溝槽4和缺口 5為長(zhǎng)方形，但本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以將其設(shè)計(jì)為梯形。所述溝槽4和缺口 5在本體I側(cè)壁的內(nèi)壁面形成一個(gè)由淺入深的導(dǎo)流通道。所述直通型浸入式水口在溝槽4以上的橫截面如附圖2所示，所述直通型浸入式水口溝槽4處的橫截面如附圖3所示，所述直通型浸入式水口缺口 5處的橫截面如附圖4所示，所述溝槽4的側(cè)向剖視圖如附圖5所示。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要，渣線2的深度可以為10 25mm，高度可以為100 160mm，其下端離水口末端距離可以為30 100mm，溝槽4的寬度可以為5 30mm，相鄰溝槽4的間距可以為10 40mm，所述溝槽4上端離渣線2下端距離可以為為O 30mm，缺口 5的高度可以為20 8Ctam。所述直通型浸入式水口澆注時(shí)的布置如附圖6至7所示。在實(shí)際澆注時(shí)，鋼液從本發(fā)明內(nèi)腔3的上端流入，沿本體I側(cè)壁內(nèi)面向下流動(dòng)。當(dāng)鋼液流至溝槽4時(shí)，部分鋼液進(jìn)入溝槽4內(nèi)，并在溝槽4的導(dǎo)流作用下進(jìn)入缺口 5，然后從缺口 5流入或擴(kuò)散至結(jié)晶器6內(nèi)，鋼液在缺口 5處的流動(dòng)如附圖6至7所示，其中，附圖6為浸入式水口布置在方坯結(jié)晶器7內(nèi)橫截面示意圖，附圖7為浸入式水口布置在圓坯結(jié)晶器8內(nèi)橫截面示意圖。另一部分從水口內(nèi)腔3的中心流下的鋼液依然保持從上至下的流動(dòng)。由于所述溝槽4和缺口 5在鋼液澆注時(shí)起到了很好的導(dǎo)流和分流的作用，因此可以減少向下流動(dòng)的鋼液，降低鋼液向下的沖擊深度和強(qiáng)度，同時(shí)，分流出去的鋼液又不至于對(duì)結(jié)晶器6壁面處的初生坯殼產(chǎn)生過大的沖擊，反而可以很好的與結(jié)晶器6上部分已存的鋼液進(jìn)行混合，從而促進(jìn)鋼液溫度和成分的均勻化。
因此，本發(fā)明降低了鋼液的沖擊深度，避免液面溫度過低和熱中心下移引起的鑄坯質(zhì)量問題以及夾雜物、氣泡難以上浮的問題，同時(shí)，促進(jìn)結(jié)晶器上部分鋼液的混合，減少鑄坯橫向溫度和成分差異，有利于結(jié)晶器上端鋼液溫度和成分的均勻化，并且，澆注的鑄坯成分和力學(xué)性能也相對(duì)穩(wěn)定，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效果顯著、成本低廉、適于推廣的特點(diǎn)。應(yīng)理解，上述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解， 在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種直通型連鑄浸入式水口，包括一個(gè)上下貫通的管狀本體(1)，所述本體(I)限定了一個(gè)內(nèi)腔(3)，所述本體(I)的側(cè)壁外面上套設(shè)有渣線(2)，其特征在于所述本體(I)側(cè)壁內(nèi)面上開鑿有多個(gè)溝槽(4)，所述溝槽(4)末端穿透所述本體(I)的側(cè)壁，并在本體(I)側(cè)壁底部形成與所述溝槽(4)末端相連的多個(gè)狹長(zhǎng)缺口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通型連鑄浸入式水口，其特征在于所述多個(gè)溝槽(4)的大小相同，其在本體(I)側(cè)壁上的位置也相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通型連鑄浸入式水口，其特征在于所述溝槽(4)和缺口(5)的形狀為長(zhǎng)方形或梯形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通型連鑄浸入式水口，其特征在于所述溝槽(4)和缺口(5)在所述本體側(cè)壁內(nèi)面橫向等間距環(huán)形分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通型連鑄浸入式水口，其特征在于所述溝槽(4)上端與所述本體(I)側(cè)壁內(nèi)面相平，下端與所述本體(I)側(cè)壁外面相平，上下端面之間呈線性過渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通型連鑄浸入式水口，其特征在于所述溝槽(4)和缺口(5)同軸，其軸線方向與水平方向垂直。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵工業(yè)連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及方坯和圓坯連鑄結(jié)晶器用的浸入式水口裝置。包括一個(gè)上下貫通的管狀本體，所述本體限定了一個(gè)內(nèi)腔，所述本體的側(cè)壁外面上套設(shè)有渣線，所述本體側(cè)壁內(nèi)面上開鑿有多個(gè)溝槽，所述溝槽末端穿透所述本體的側(cè)壁，并在本體側(cè)壁底部形成與所述溝槽末端相連的多個(gè)狹長(zhǎng)缺口。本發(fā)明可降低鋼液沖擊深度，促進(jìn)鋼液溫度成分均勻，提高鑄坯質(zhì)量，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效果顯著、成本低廉、適于推廣的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D41/50GK102764884SQ201210200288
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者幸偉, 徐永斌, 徐海倫, 青雪梅, 馬春武 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司