專利名稱：將液態(tài)金屬引入連鑄用結(jié)晶器的注口和裝有該注口的連鑄設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬，特別是鋼的連續(xù)鑄造。更確切一些，它涉及稱為“注口”的用耐火材料做的管子，該管子通常通過它們的上端與用作液態(tài)金屬的容器的中間包相連，而其下端則浸沒在盛在結(jié)晶器中的液態(tài)金屬池中，金屬產(chǎn)品在結(jié)晶器中開始凝固。這些注口的主要作用是保護(hù)液態(tài)金屬流在容器和結(jié)晶器之間輸送時(shí)不被大氣氧化。它們還使之有可能用其下端的合適構(gòu)形來以有利的方式將液態(tài)金屬流引入結(jié)晶器，以使產(chǎn)品的凝固在最好的可能條件下發(fā)生。
鑄造可以在一個(gè)能給予產(chǎn)品以非常扁平的矩形截面的結(jié)晶器中進(jìn)行，由于這一原因，產(chǎn)品通常用“扁平產(chǎn)品”一詞來代表。這種情況就是，在煉鋼中，將鋼鑄造成板坯的形式，也就是說，做成具有約0.6至3m的寬度和通常約為20cm的厚度、但在某些比較現(xiàn)代化的稱為“薄板坯制造設(shè)備”的設(shè)備中也可能薄至幾個(gè)厘米的產(chǎn)品。在這些例子中，結(jié)晶器包括固定的銅或銅合金的壁，它們?cè)谄洳慌c金屬接觸的冷面上受到強(qiáng)烈的冷卻。曾經(jīng)在一些設(shè)備中做過試驗(yàn)，使之有可能通過液態(tài)金屬的直接凝固而得到厚度為幾個(gè)毫米的帶材。在這種情況下，所用的結(jié)晶器的鑄造空間在其長(zhǎng)邊上用一對(duì)內(nèi)冷的輥?zhàn)酉拗疲谄涠踢吷嫌枚掳?稱為側(cè)壁)限制，其中輥?zhàn)泳哂衅叫械乃捷S線并繞這些軸線沿相反方向旋轉(zhuǎn)，而堵板是用耐火材料制造的，并靠在輥?zhàn)拥亩瞬可?。輥?zhàn)踊騻?cè)壁也可以用冷卻的無端帶來代替。
為了得到有利于金屬在結(jié)晶器中的流動(dòng)的取向，注口的終端下部有時(shí)有一復(fù)雜的形狀，它在平行于鑄造空間的長(zhǎng)邊的方向上是細(xì)長(zhǎng)形的。因此，它占據(jù)了這一空間的主要部分，尤其是在薄產(chǎn)品的雙輥鑄造的情況下。為了避免金屬在開始鑄造時(shí)在注口里面或注口四周凝結(jié)的危險(xiǎn)，它也代表在鑄造之前必須進(jìn)行仔細(xì)地預(yù)熱的耐火材料的質(zhì)量。當(dāng)注口在其內(nèi)部裝有局部地限制其截面，以便對(duì)能穩(wěn)定金屬流的金屬頭損失施加影響的障礙時(shí)，這種情況甚至更為實(shí)際。另外，如果在中間包中金屬的溫度明顯下降(尤其是在鑄造的最后幾分鐘)，為了防止鑄造時(shí)的這種凝結(jié)，出于安全起見，常常需要在這樣一個(gè)溫度下鑄造金屬，該溫度高于在要求得到質(zhì)量最好的產(chǎn)品時(shí)在冶金上所希望的溫度。為了使金屬溫度在整個(gè)鑄造中保持恒定，還必須采取措施，用一個(gè)感應(yīng)裝置或等離子吹管將中間包中的金屬再加熱。不過，就設(shè)備的成本和運(yùn)行費(fèi)用而言，這些裝置是昂貴的，即它們使鑄造設(shè)備的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，并且要消耗大量的能量。還曾經(jīng)提出，在注口中配以其形式為電阻的加熱元件，它們可以在鑄造時(shí)自己工作。但是，這樣會(huì)單獨(dú)地使注口的結(jié)構(gòu)和使用復(fù)雜化(見文件JP1-228649)。
本發(fā)明的目的是向用戶建議一種注口和裝有該注口的鑄造設(shè)備，該注口可以在很大程度上克服剛才提到的熱問題，而不必使注口的結(jié)構(gòu)和使用過于復(fù)雜化。
考慮到這些目的，本發(fā)明的主題在于一種將液態(tài)金屬引入用于連續(xù)鑄造金屬產(chǎn)品的結(jié)晶器的注口，它包括一煙囪狀構(gòu)件，該構(gòu)件的上端可由緊固裝置與含有上述液態(tài)金屬的容器的排出口相連，其下端與設(shè)有出口的注口的終端部分相連，該出口用于在由上述結(jié)晶器限定的鑄造空間中分布上述液態(tài)金屬；注口端部的特點(diǎn)在于，上述端部在其上部區(qū)域包括至少一個(gè)用于由像燃燒器這樣的加熱裝置再加熱上述端部?jī)?nèi)部的開口。
本發(fā)明的主題還在于一個(gè)用于連續(xù)鑄造金屬產(chǎn)品的設(shè)備，它包括一具有充分內(nèi)冷的壁的無底結(jié)晶器和一用耐火材料做的注口，其中所述內(nèi)冷的壁限定了一個(gè)鑄造空間，所述注口通過其上端與一盛有液態(tài)金屬的容器相連，而其下端則將上述液態(tài)金屬輸入上述鑄造空間，該設(shè)備的特點(diǎn)在于，上述注口屬于上述那種類型的注口。
此設(shè)備可以特別地是一種直接從液態(tài)金屬鑄造傳統(tǒng)的板坯的設(shè)備或鑄造薄帶材的設(shè)備，例如雙輥鑄造設(shè)備。
正如以后將會(huì)明白的那樣，本發(fā)明包括提供一種注口，它具有至少一個(gè)允許像一可加熱注口內(nèi)部的燃燒器這樣的裝置通過的開口。當(dāng)如通常是較好的那樣采用幾個(gè)燃燒器時(shí)，必須提供相應(yīng)數(shù)量的開口。在必要時(shí)，這些燃燒器也可以在鑄造前發(fā)揮很好的作用。在鑄造時(shí)，開口必須永久地保持在液態(tài)金屬液面的上方，并且在必要時(shí)也可利用燃燒器的作用，用于將少量的添加元素加入液態(tài)金屬中，以便補(bǔ)償由于此種添加所產(chǎn)生的熱損失。在鑄造開始時(shí)，還可以用這些開口將一種促進(jìn)鑄造起動(dòng)或促進(jìn)假凝固熔解的釋熱粉加入金屬中，而這種假凝固也將由此而成為暫時(shí)的。為了有效地使用這種類型的注口，重要的是要防止空氣能穿過這些開口并污染注口中的金屬。因此，為了達(dá)到這一目的，強(qiáng)烈推薦至少將注口的下部封閉在罩子的下面，此罩子還保護(hù)了結(jié)晶器的環(huán)境。本發(fā)明特別適用于注口在其下部有一擴(kuò)口和細(xì)長(zhǎng)形的情況，此下部的指向要做成平行于結(jié)晶器的長(zhǎng)邊。
在參考下列附圖并閱讀了下面的描述以后，將會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明。這些附圖是

圖1a和1b(分別是Ia-Ia和Ib-Ib剖面)示出了按照本發(fā)明的注口的一個(gè)例子，以及結(jié)晶器和如此裝備的板坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器的環(huán)境；圖2a和2b(分別是IIa-IIa和IIb-IIb剖面)示出了按照本發(fā)明的一個(gè)注口的例子，以及結(jié)晶器和如此裝備的雙輥薄帶連鑄機(jī)的結(jié)晶器的環(huán)境；圖3a和3b(分別是IIIa-IIIa和IIIb-IIIb剖面)示出了按照本發(fā)明的注口的另一例子，以及結(jié)晶器和如此裝備的雙輥薄帶連鑄機(jī)的結(jié)晶器的環(huán)境。
圖1a和1b所示的說明性實(shí)施例涉及傳統(tǒng)的鋼板坯的連續(xù)鑄造，該板坯具有20cm左右的厚度和約在0.6至3.0m之間的寬度。鑄造設(shè)備包括一稱為“中間包”的液態(tài)金屬容器，但它并未示出。液態(tài)金屬以可由操作人員控制的速度經(jīng)過在中間包底部做出的出口流出中間包。此出口用一由像石墨化的氧化鋁這樣的耐火材料制造的管狀排出口1延長(zhǎng)，該排出口的內(nèi)部空間2是圓柱形的，有一按照本發(fā)明的那種類型的注口3與之相連。注口3用與上述排出口相同的耐火材料制造，或用不同的材料制造，但其性能要考慮注口3的結(jié)構(gòu)限制或結(jié)晶器中的主要物理化學(xué)條件。它由兩部分組成，但在所示例子中將這兩部分做成為一個(gè)單件。
第一部分是一煙囪狀構(gòu)件4，它有一直徑為“d”的圓柱形的總體外形，它的圓柱形內(nèi)空間5延長(zhǎng)了排出口1的圓柱形內(nèi)空間并具有同樣的直徑或最好有較大的直徑，以使這兩個(gè)空間2和5中的任何少量不重合對(duì)金屬的流動(dòng)無關(guān)緊要。對(duì)排出口1和注口3的煙囪狀構(gòu)件4之間的連接必須盡可能完善地予以密封，以免使進(jìn)入注口3的環(huán)境空氣產(chǎn)生通風(fēng)作用。在所示的例子中，此連接是通過由未示出的上套筒6和下套筒7將其中的一個(gè)注口固定而達(dá)到的，套筒6，7靠在支承面8，9上，支承面8，9分別設(shè)在排出口1的下端和煙囪狀構(gòu)件4的上端上。
注口3的稱為終端部分的第二部分的功能為接收離開煙囪狀構(gòu)件4的液態(tài)鋼并將其在由結(jié)晶器10限定的空間中進(jìn)行分配。如圖1a、1b所示，此結(jié)晶器10是為鑄造傳統(tǒng)尺寸規(guī)格的鋼板坯而設(shè)計(jì)的，它通常有兩條長(zhǎng)邊11，11’和兩條短邊12，12’，它們由強(qiáng)烈內(nèi)冷的銅或銅合金壁形成，在此壁上，液態(tài)金屬開始凝固。它使鑄造空間13有一沿其整個(gè)高度恒定的矩形橫截面。在煙囪狀構(gòu)件4的下方，注口3有一等于煙囪4的外徑“d”或與之幾乎沒有差別的恒定厚度“e”。參看垂直縱剖面，注口3的終端部分有一五邊形當(dāng)注口3安裝到位以后，底部14基本上是水平的，側(cè)壁15，15’；15’，15基本上是垂直的，這些側(cè)壁由斜壁16、16’連接在煙囪狀構(gòu)件4的下端。
按照本發(fā)明，這些斜壁16，16’各自都包括一開口17，17’。這些開口17，17’的功能將在以后說明；但是，在原理上，它們?cè)趯⒁簯B(tài)金屬引入鑄造空間13的操作中不起任何作用。這種引入通常由一系列做在底部14上的出口和注口3的側(cè)壁15、15’、15”、15提供，在正常的鑄造條件下，它們的位置要設(shè)置成總是在結(jié)晶器中的液態(tài)金屬表面的標(biāo)高18之下。在側(cè)壁15”、15上做有第一組出口19、19’，它們朝向結(jié)晶器10的長(zhǎng)邊11，11’。它們產(chǎn)生必須優(yōu)先地供給彎月液面(也就是說，液態(tài)金屬的表面與結(jié)晶器10之間的接觸區(qū))的液流，向該處供給必需的熱量，以防止假凝固并熔化常常沉積在表面上的覆蓋粉。為此，這些出口19，19’分布在壁15”，15的整個(gè)寬度上，并且可以水平地朝向或做成傾斜的，以便引導(dǎo)經(jīng)過它們而朝向彎月液面的液態(tài)金屬。在側(cè)壁15，15’上做有第二組出口20，20’，它們朝向結(jié)晶器10的短邊12，12’。由于短邊的寬度較窄，通常是每個(gè)壁15，15’上有一個(gè)出口。它們具有與第一組出口19，19’相同的功能。此外，它們的位置、尺寸和取向必須要確定成不會(huì)把一定量的熱金屬送入結(jié)晶器10的角上，這種熱金屬會(huì)促使在其上的固態(tài)金屬殼有一部分重新熔化。外殼的這種被削弱如果發(fā)展成使其破裂，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的鑄造事故(漏鋼)。在底部14上做有第三組出口21，以將熱金屬送往鑄造空間13的下部。在所示出的例子中，這些出口21是指向垂直方向的，但也可以設(shè)想，使它們傾斜地指向，如果認(rèn)為這樣是有用的話。也可以采取措施將它們排成幾排，分布在注口的縱向中間平面Ia-Ia的兩側(cè)。
在所述例子中，建議而不是必需的，注口3也包括一放在煙囪狀構(gòu)件4內(nèi)的座23中的插件22，它局部地限制了煙囪狀構(gòu)件4的內(nèi)部空間5。該局部限制的作用是使金屬損失它的一部分能量，使之能更好地充滿注口3的整個(gè)內(nèi)部空間和它的所有出口19、19’、20、20’、21。這樣，金屬就能更均勻地流出注口3，而這對(duì)金屬鑄件的質(zhì)量有益。此插件22可以如圖所示的具有管狀元件的形狀，該管狀元件有一小于煙囪狀構(gòu)件4的直徑的直徑，但是也可能賦予插件以其它形狀，例如一疊穿孔盤。也可將插件放在煙囪狀構(gòu)件4的上游端或下游端。另外，仍然是為了保證流動(dòng)有較大的均勻性，在注口3的底部14上設(shè)置一間壁24，此間壁與煙囪狀構(gòu)件4垂直地排成一行，并將流入注口3下部的液態(tài)金屬流分成兩股。因此，此間壁24將注口3終端部分的內(nèi)部空間分隔成兩個(gè)室，每個(gè)室在其頂上均有一開口17，17’。
本發(fā)明的設(shè)備用一如下所述的裝置予以完善，即該裝置保護(hù)結(jié)晶器10周圍的空間免受周圍大氣的作用。在傳統(tǒng)的板坯鑄造設(shè)備中，采用這種裝置并不是必不可少的，這是因?yàn)?，其中的液態(tài)金屬受到完全封閉的注口和覆蓋粉的保護(hù)，免受大氣的作用。但是，按照本發(fā)明的注口3的開口17，17’將注口3的內(nèi)部空間暴露在周圍大氣中，因此，特別重要的是，要使這種大氣成為惰性的，以防止金屬的氧化。為此，在所述的例子中，結(jié)晶器10的邊緣25正好繞其周邊包括一套環(huán)26，它支承含有例如砂子28的密封材料的溝槽27。緊固在上套筒6上因而也就是緊固在中間包上的罩子29限定了結(jié)晶器10上方的空間，它的下部由一垂直向下的邊緣30形成，此邊緣浸沒在溝槽27的砂子28中，這樣，就起著密封的作用，并允許罩子29能有一定程度的垂直移動(dòng)。因此，這種垂直移動(dòng)可隨著中間包和注口3的上下移動(dòng)而進(jìn)行，由此就有可能調(diào)節(jié)注口3在鋼水中的浸沒深度，并不會(huì)使結(jié)晶器10的環(huán)境的惰性化由此而受到影響。此垂直移動(dòng)還可與通常賦予結(jié)晶器的垂直振蕩運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致。提供這種密封的這一方式本來就已為人所知，因此，自然不是唯一可能的方式。在其各種優(yōu)點(diǎn)中，可以稱道的是這樣一種事實(shí)，即在罩子29下面包括一個(gè)在中間包的排出口1和注口3的煙囪狀構(gòu)件4之間的連接區(qū)，因此可以將由此連接中的任何密封缺陷所產(chǎn)生的后果減至最少。
按照本發(fā)明，罩子29上穿有兩個(gè)開口31，31’，其尺寸與位置使之有可能在其中插入兩個(gè)朝向做在注口3上的開口17，17’的燃燒器32，32’。這樣，就可以在液態(tài)金屬實(shí)際地處在注口3內(nèi)時(shí)用這些燃燒器對(duì)其重新加熱，每個(gè)燃燒器32，32’負(fù)責(zé)半個(gè)注口3。也可以設(shè)想采用單個(gè)燃燒器32，32’，但是，很明顯，如果有兩個(gè)燃燒器，重新加熱的均勻性將會(huì)更好，特別是在采用了間壁24，將注口3的終端部分的內(nèi)部空間實(shí)際上分為兩個(gè)隔室時(shí)。這些燃燒器的每一個(gè)都包括一可燃?xì)怏w入口33，33’和一氧化劑-氣體入口34，34’。此氧化劑可以是氧氣，但最好是空氣，這是因?yàn)?，?duì)可能導(dǎo)致氧化劑的不完全消耗的氧化劑流速的不良控制會(huì)使金屬和耐火材料都氧化不足。采用例如等離子吹管也是可行的。這些燃燒器32，32’的每一個(gè)都裝有一肩環(huán)35，35’，該肩環(huán)使之有可能以密封的方式將穿過罩29的開口31，31’封閉。為此，用一未示出的裝置將肩環(huán)35，35’固定在罩29上。也有可能只在預(yù)熱注口3的階段采用燃燒器32，32’，在此階段，燃燒器特別有效地預(yù)熱注口34的內(nèi)部。在鑄造時(shí)，燃燒器可以就地留下，以便有可能用它們?cè)谡肿?9下面、在鑄造空間上方吹入中性氣體，也可以被取走，并由一將鑄造空間與外部空氣隔離的密封蓋來代替。通過將這些燃燒器32，32’與從外部加熱注口3的終端部分的其它燃燒器組合起來，就有可能極好地預(yù)熱整個(gè)注口3，包括其內(nèi)部空間。在這個(gè)預(yù)熱過程以后，將中間包/注口3/罩子29組件放到結(jié)晶器10的上方，并調(diào)節(jié)中間包的高度，以便使注口3在結(jié)晶器10中處于浸沒的標(biāo)稱高度，然后開始鑄造。這樣，就有可能在此內(nèi)部空間中布置各種不同形狀的耐火材料元件(例如間壁24)，使其具有復(fù)雜的構(gòu)形，以改進(jìn)液態(tài)金屬的流體動(dòng)力性能，而不致使這些元件在開始鑄造時(shí)產(chǎn)生過多的熱損失，而這種熱損失可導(dǎo)致金屬在注口3中凝結(jié)。
如果部分或全部出口19、20、20’、21堵塞，使能從注口3流出的金屬輸出不足，以及如果用于防止周圍大氣的影響的裝置使注口3有充分的垂直移動(dòng)，則注口有可能更深地浸沒在結(jié)晶器中，以致開口17，17’成為至少部分地被浸沒，同時(shí)還有助于將液態(tài)金屬供給結(jié)晶器。這樣，即使在比正常條件要惡劣的情況下，仍有可能繼續(xù)進(jìn)行鑄造。
這種布置也適用于薄板坯的鑄造，薄板坯的厚度在結(jié)晶器的出口處可例如為5-7cm。在用于鑄造這類產(chǎn)品的設(shè)備中，結(jié)晶器或者有2乘2的平行平面，或是有朝結(jié)晶器的出口收縮的面，或是組合的平面/收縮面。在所有這些情況下，注口3要設(shè)計(jì)成與鑄造空間13的水平輪廓相匹配。
圖2a，2b示出了本發(fā)明的另一用于鑄造薄板的說明性實(shí)施例，當(dāng)鑄造在兩個(gè)強(qiáng)烈冷卻的輥?zhàn)又g進(jìn)行時(shí)，薄板的厚度約為幾個(gè)毫米。在此例子與在圖1a，1b中已說明的例子之間，那些在功能和構(gòu)形上都是共同的裝置在圖中均用同樣的序號(hào)標(biāo)出。結(jié)晶器的鑄造空間13如所熟知的那樣是由兩個(gè)間隔很近的輥?zhàn)?6，36’形成的，這兩個(gè)輥?zhàn)泳哂兴降妮S線并繞其軸線沿相反方向旋轉(zhuǎn)。它們?cè)趦?nèi)部受到強(qiáng)烈的冷卻，因此鑄造產(chǎn)品的凝固從其外表面開始，形成在頸部37，也就是說在兩個(gè)輥?zhàn)颖舜俗羁拷牡胤竭B接的凝固的外殼，以便形成鑄造帶材。在此鑄造空間中，液態(tài)金屬如鋼在橫向上受到緊貼在輥?zhàn)?6，36’的邊緣40，40’上的耐火材料側(cè)壁38，38’的限制。
在圖2a，2b中示出的按照本發(fā)明的注口39與圖1a，1b所示注口的不同之處在于下列幾點(diǎn)，這幾點(diǎn)使之適用于雙輥鑄造-它的終端部分從頂部到底部逐步往下變窄，以便與鑄造空間13的形狀相配，而不是具有基本上恒定的厚度“e”；-為了將液態(tài)金屬引入鑄造空間13，在此終端部分做出的各種出口的分布多少有些不同，應(yīng)當(dāng)理解，這種分布在此處也只是一個(gè)非限制性的例子。
在注口39的面朝輥?zhàn)?6，36’的側(cè)壁15”；15上做有第一組出口41，41’。它們盡可能在很大的寬度上分布。特別是，如果如圖所示，它們是朝上的，那么它們就優(yōu)先供應(yīng)在液態(tài)金屬和它們與之靠近的輥?zhàn)又g的第一接觸區(qū)，并向該處供給為防止假凝固所必需的熱量。在注口39的朝著限制鑄造空間13的側(cè)壁38，38’的側(cè)壁15，15’上做有第二組出口42，42’。這些出口也可以將液態(tài)金屬流向上引導(dǎo)。最好，它們也優(yōu)先地將熱金屬供給由輥?zhàn)?6，36’和側(cè)壁38，38’的交線的邊緣形成的鑄造空間13的各個(gè)角，這是因?yàn)?，這些區(qū)域要比鑄造空間的其余部分冷得更快。這種冷卻可以產(chǎn)生幾種負(fù)作用，例如在輥?zhàn)优c側(cè)壁之間的固態(tài)滲入。穿過注口39的側(cè)壁15，15’和/或底部14鉆有其它出口43、43’、44、44’、45、45’、46、46’，它們將從該處排出的液態(tài)金屬導(dǎo)向鑄造空間13，在有出口43、43’、44、44’、45、45’的情況下更朝向側(cè)壁38、38’，而在有出口46，46’的情況下更朝向頸部37。不用說，剛才所描述的構(gòu)形只是一個(gè)非限制性的例子，注口39中出口的個(gè)數(shù)、分布和取向可以根據(jù)注口39和鑄造空間13的準(zhǔn)確構(gòu)形而有所不同。
如前一個(gè)例子所示的，設(shè)有一罩子29，它緊固在上套筒6上并鉆有兩個(gè)允許兩個(gè)燃燒器32，32’通過的開口31，31’。該罩子29裝配在鑄造空間的上方，使該鑄造空間與周圍大氣隔離，并在鑄造前和可能在鑄造時(shí)對(duì)注口39的內(nèi)部空間加熱。此處，裝有砂子28并接納罩子29的下垂邊緣的溝槽27通過垂直支承47，48’支承在側(cè)壁38，38’上。在此溝槽27的下面，與輥?zhàn)?6，36’垂直對(duì)齊地固定有靴狀件48，48’，其下表面與輥?zhàn)?6，36’的外表面的形狀相配，并與其相距最多幾個(gè)毫米。最好通過這些靴狀件48，48’將惰性氣體吹入將其與輥?zhàn)?6，36’分開的空間49，49’中，以便形成一氣體屏障，防止空氣滲入結(jié)晶器四周的空間中。
按照本發(fā)明的另一例子的注口50示于圖3a和3b中。同前述的注口39一樣，此注口特別適合于薄帶材的雙輥鑄造。與前面所描述并示于圖2a，2b中的相似，將它做成一用于插入鑄造空間13的裝置。該注口50由兩個(gè)分開的部分形成。
將第一部分51做成像圖1a，1b中所示的注口3這一類的注口，但是有少量的改進(jìn)-可將煙囪狀構(gòu)件4縮短，以使在鑄造過程中，底部14在液態(tài)金屬中只浸沒較淺的深度；因而做在側(cè)壁15、15’、15”、15上的出口19、19’、20、20’剛好位于底部14上方，以便使當(dāng)液態(tài)金屬的表面在鑄造中位于其正常標(biāo)高時(shí)，仍然保持被浸沒；-第一部分51的厚度在其終端部分略為減少，而不是保持不變，以便隨著鑄造空間13的逐步變窄而變窄。
注口50的第二部分由包圍第一部分51的下部并與之相距某一距離的籃狀構(gòu)件52形成。它支承在設(shè)在靴狀件48，48’上的支承面53，53’上。在其下部，也有變狹窄的部分，因此它可以與鑄造空間13的形狀相配并能在其各個(gè)外壁與所朝向的輥?zhàn)?6，36’之間保持大致均勻的距離。這樣，離開注口50的第一部分51的液態(tài)金屬就首先進(jìn)入籃狀構(gòu)件52中，而不是直接流入鑄造空間13。它通過做在籃狀構(gòu)件52的底部54和側(cè)壁55、55’、56、56’上的一組出口離開籃狀構(gòu)件。出口57、57’、58、58’將液態(tài)金屬引至側(cè)壁38，38’，出口59，59’將其引導(dǎo)至輥?zhàn)?6，36’，而出口60、61、62、63、64、65則將其引至鑄造空間13的底部。為此，可對(duì)底部54上的兩個(gè)相鄰出口采取措施，將液態(tài)金屬引導(dǎo)成收斂流，由此使這兩股液流彼此沖擊。這樣就造成金屬的擴(kuò)散流，從而避免對(duì)凝固的外殼的局部沖擊，而這種沖擊將導(dǎo)致外殼被重新加熱，或者甚至將其再次熔化。當(dāng)然，對(duì)在前面已經(jīng)描述過并在圖1a，1b和2a，2b中示出的注口3和39的底部14也可以提供這種布置。在注口50的第一部分51的內(nèi)部容積中，在籃狀構(gòu)件52中和在鑄造空間13中，液態(tài)金屬的表面都位于同一標(biāo)高18(除去壓頭損失)。
采用這種籃狀構(gòu)件52有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它組成附加的吸能器，從而更好地穩(wěn)定鑄造空間13中液態(tài)金屬的流動(dòng)，并消除液態(tài)金屬表面的標(biāo)高18的波動(dòng)，所有這一切均能改善鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，它使之有可能擋住存在于流出中間包的液態(tài)金屬中的大部分非金屬夾雜物和各種雜質(zhì)這樣，就有可能使鑄造產(chǎn)品有優(yōu)異的凈度。但是，在另一方面，如果將這種籃狀構(gòu)件52用于普通型的注口，它就將損害注口的預(yù)熱，這是因?yàn)?，它?huì)使籃狀構(gòu)件所包圍的注口的第一部分51的底部14在安裝以后不能從外部接近。不過，由于采用籃狀構(gòu)件52而引起的耐火材料總質(zhì)量的增加，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行這種預(yù)熱將更為重要。但籃狀構(gòu)件52與按照本發(fā)明的注口50的組合，可以解決這一問題。這是因?yàn)?，開口17，17’的存在提供了接近第一部分51的底部14的出入口，即使在安裝注口50以后也可以接近所述底部14。因此，此第一部分51在鑄造前，以及如果需要的話在鑄造過程中，都可以用燃燒器32，32’加熱。作為一種變型，可以設(shè)想將籃狀構(gòu)件52放在設(shè)備的除靴狀件48，48’之外的一部分上，或是甚至放在注口的第一部分51上。當(dāng)必須將注口50用在連續(xù)鑄造板坯的傳統(tǒng)設(shè)備上時(shí)，有可能特別要采用這種方案。
按照本發(fā)明的注口3，39，50的另一優(yōu)點(diǎn)為，在其中存在開口17，17’，使之有可能加入添加元素，不管是以固態(tài)材料的方式還是以氣體的方式。如圖1a所示，這種加入可由穿過罩子29的管66，66’進(jìn)行，該管的下端位于開口17，17’的上方。通過這些管子66，66’(這些管子在添加材料的階段以外的時(shí)間中，必須關(guān)閉，或是可選擇地用于吹入惰性氣體)可加入其形式為粉末、顆粒、線材或包皮線的固態(tài)材料，或引入可將氣體噴入液態(tài)金屬的小直徑噴槍。這些相同的管子66，66’(或設(shè)置在其旁邊的其它類似物)也可以用于將測(cè)量?jī)x器引入注口3中，例如用于測(cè)量液態(tài)金屬的溫度或溶解在其中的氧含量的裝置，或用于氣體取樣的取樣器，這些樣品能驗(yàn)證注口3中的大氣是否正確地惰性化。通過這些管子66，66’還可以引入用于液態(tài)金屬取樣的裝置，例如處于真空下的玻璃管。所述的并示出的其它類型的注口也可以裝有這種管子66，66’或采用功能相當(dāng)?shù)难b置。為了保證這些添加物在注口3，39，50內(nèi)有良好的分布，最好采用兩根管子66，66’，而不是只采用一個(gè)，尤其是在采用了間壁24的情況下。這樣，就有可能在熔煉的后期微量地添加合金元素，以保證有比在結(jié)晶器中進(jìn)行這種添加更優(yōu)良的均勻性。此外，正好在進(jìn)行這些添加時(shí)，用燃燒器32，32’對(duì)鑄造中的金屬重新加熱的可能性使之有可能有效地補(bǔ)償其可能有的對(duì)液態(tài)金屬吸熱的作用。正如所熟知的那樣，這種微量添加物的作用可以產(chǎn)生特別是對(duì)金屬的成份所作的精細(xì)調(diào)整，改善它的凝固狀態(tài)，并調(diào)整成份和非金屬夾雜物的形態(tài)。
按照本發(fā)明的注口3，39，50的再一優(yōu)點(diǎn)為，開口17，17’使之易于用由之構(gòu)成的耐火材料的熱等壓壓制做成一個(gè)單件，其中包括，當(dāng)需要時(shí)，還可賦予它們以復(fù)雜的內(nèi)部形狀。這種壓制通常圍繞一芯件進(jìn)行，該芯件由一塊或多塊制成，它們必須可以取出而不致?lián)p壞注口。按照本發(fā)明的注口中的開口17，17’允許依次準(zhǔn)確地取出組成芯件的各個(gè)部分。但是，按照本發(fā)明的整個(gè)注口的作為一個(gè)單件的結(jié)構(gòu)并不是強(qiáng)制性的，可以安排成將注口分幾部分制造，并在將注口安裝在中間包上以前，或在安裝的同時(shí)，將它們依次裝配好。
當(dāng)然，在不背離本發(fā)明的精神的前題下，可以對(duì)已經(jīng)描述過并示出的注口及其周圍設(shè)施的構(gòu)形提供其它的形式。特別是，可以用其它裝置保證注口和鑄造空間得到密封，與外界空氣隔開。此外，在某些情況下，如果重新加熱裝置的取向和功率以及注口的內(nèi)部構(gòu)形在任何情況下都允許對(duì)所有經(jīng)過注口的液態(tài)金屬進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹匦录訜?，則可以認(rèn)為，有一單一的重新加熱裝置(因此有一單一的開口17，17’)就已經(jīng)足夠。這樣，通過至少在某些出口上插入夾雜物過濾器，例如用耐火材料做的多孔元件，就可能更多地捕獲夾雜物。最后，還可以設(shè)想，省去罩子29和它的附屬元件，將燃燒器32，32’通過它們的肩環(huán)35，35’直接緊固在注口3，39，50的終端部分上，從而保證在使用注口3，39，50時(shí)，肩環(huán)35，35’/注口3，39，50的連接正確地得到密封。此后就需要將注口3，39，50的終端部分裝設(shè)有能使燃燒器32，32’被緊固的裝置。如上所述，可以設(shè)想，燃燒器32，32’只在預(yù)熱注口3，39，50的階段動(dòng)作(此時(shí)，在鑄造過程中，它們可以由封閉開口17，17’的蓋子代替)，或是它們也可以在鑄造本身中運(yùn)行。如果希望能實(shí)際上在注口內(nèi)進(jìn)行微量添加，則就需要將管子66、66’穿過注口3，39，50本身的壁。
權(quán)利要求
1.一種用于將液態(tài)金屬引入連續(xù)鑄造金屬產(chǎn)品的結(jié)晶器(10)的注口(3，39，50)，它包括一煙囪狀構(gòu)件(4)，該煙囪狀構(gòu)件的上端可用緊固裝置(6，8)與裝有所述液態(tài)金屬的容器的排出口(1)相連，其下端則連接在設(shè)有出口(19，20，20’，21，41，42，42’，43，43’，44，44’，45，45’，46，46’)的注口(3，39，50)的終端部分上，這些出口用于在由所述結(jié)晶器(10)限定的鑄造空間(13)中分布所述液態(tài)金屬，其特征為，所述終端部分在其上部區(qū)域包括至少一個(gè)用于由例如燃燒器(32，32’)的加熱裝置對(duì)上述終端部分內(nèi)部重新加熱的開口(17，17’)。
2.如權(quán)利要求1所述的注口，其特征為，所述開口(17，17’)的數(shù)目是兩個(gè)，它在其所謂的終端部分的內(nèi)部空間中包括一間壁(24)，該間壁垂直地與所述煙囪狀構(gòu)件(4)對(duì)齊并將上述內(nèi)部空間分成兩個(gè)室，每個(gè)室垂直地與上述開口(17，17’)中的一個(gè)對(duì)齊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的注口，其特征為，上述終端部分由一設(shè)有出口(57，57’，58，58’，59，59’，60，61，62，63，64，65)的籃狀構(gòu)件(52)所包圍，用于使液態(tài)金屬進(jìn)入鑄造空間(13)中。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的注口，其特征為，它包括用于將上述加熱裝置(32，32’)固定在注口(3，39，50)的上述終端部分上的裝置。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的注口，其特征為，它包括用于加入添加元素、用于引入測(cè)量?jī)x器或從注口(3，39，50)的上述終端部分內(nèi)部采集液態(tài)金屬試樣的裝置的裝置(66，66’)。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的注口，其特征為，它包括一局部地限制液態(tài)金屬在煙囪狀構(gòu)件(4)中的通道或在其兩個(gè)端部中的一個(gè)處的通道的插件(22)。
7.一種用于連續(xù)鑄造金屬產(chǎn)品的設(shè)備，它包括一無底的結(jié)晶器(10)和一用耐火材料制成的注口(3，39，50)，所述結(jié)晶器具有強(qiáng)烈內(nèi)冷的限定鑄造空間(13)的壁(11，11’，12，12’，36，36’)，而所述注口通過其上端與一含有液態(tài)金屬的容器相連，注口的下端則將上述液態(tài)金屬送入上述鑄造空間(13)，其特征為，上述注口(3，39，50)屬于按照權(quán)利要求1所述那種類型的注口。
8.如權(quán)利要求7所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，它包括一設(shè)置在上述鑄造空間(13)上方的罩子(29)，上述罩子(29)設(shè)有至少一個(gè)開口(31，31’)，使之有可能在其中插入例如燃燒器(32，32’)的加熱裝置和用于將它們導(dǎo)向在上述注口(3，39，50)上的上述開口(17；17’)中的一個(gè)的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，它包括用于加入添加元素、用于引入測(cè)量?jī)x器或從上述注口(3，39，50)的上述終端部分內(nèi)部采集液態(tài)金屬樣品的裝置的裝置(66，66’)，并且上述裝置(66，66’)穿過上述罩子(29)。
10.如權(quán)利要求7至9中的任何一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，上述罩子(29)固定在上述裝置(6，8)上，該裝置(6，8)用于將上述煙囪狀構(gòu)件(4)緊固在上述裝有液態(tài)金屬的容器的上述排出口(1)上。
11.如權(quán)利要求7至10中的任何一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，它包括一設(shè)有用于液態(tài)金屬的出口(57，57’，58，58’，59，59’，60，61，62，63，64，65)的籃狀構(gòu)件(52)，此籃狀構(gòu)件包圍注口(3， 39，50)的終端部分。
12.如權(quán)利要求7至11中的任何一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，它適用于板坯的連續(xù)鑄造。
13.如權(quán)利要求7至11中的任何一項(xiàng)所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，它適用于直接從液態(tài)金屬連續(xù)鑄造帶材。
14.如權(quán)利要求13所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征為，它包括一雙輥鑄造設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將液態(tài)金屬引入連鑄用結(jié)晶器的注口，它包括一煙囪狀構(gòu)件，其上端連接在液態(tài)金屬容器的排出口上，其下端則連接在設(shè)有出口的注口的終端部分上，上述終端部分在其上部區(qū)域包括至少一個(gè)用于由加熱裝置對(duì)其內(nèi)部重新加熱的開口。本發(fā)明還涉及一種用于連鑄金屬產(chǎn)品的設(shè)備，它包括一無底結(jié)晶器和一用耐火材料做的上述類型的注口，結(jié)晶器具有限定鑄造空間的強(qiáng)烈內(nèi)冷的壁，注口通過其上端與裝有液態(tài)金屬的容器相連，其下端則將液態(tài)金屬送入鑄造空間。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1157196SQ9611458
公開日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月23日
發(fā)明者讓·米歇爾·達(dá)爾馬塞, 熱拉爾·雷松 申請(qǐng)人:猶齊諾-薩西洛公司, 蒂森鋼鐵股份公司