[發(fā)明專利]浸入式水口

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980155105.1
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN102292176A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 格拉爾德·尼茲爾;約翰·戴維斯
• 申請（專利權）人: 耐火材料知識產權有限兩合公司
• 主分類號: B22D41/58
• 分類號: B22D41/58;B22D11/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

技術領域

本發(fā)明涉及用于引導熔融金屬例如鋼水(molten?steel)的水口。更確切地說，本發(fā)明涉及在生產鋼的連續(xù)鑄造工藝中使用的所謂浸入式水口，有時也被稱作鑄造水口。本發(fā)明還涉及例如鑄鋼時用于控制熔融金屬流的系統(tǒng)。

背景技術

在連續(xù)的鑄造煉鋼過程中，來自鋼包的鋼水被傾倒入被稱作中間包(tundish)的較大容器中。中間包具有一個或多個出口，鋼水經過出口流到一個或多個相應結晶器(mould)中，在結晶器中鋼水冷卻并凝固以形成金屬的連續(xù)鑄造的固體長度。浸入式水口位于中間包與每個結晶器之間，并引導鋼水從中間包經過鑄造水口流到結晶器內。浸入式水口為細長管道的形式，并一般具有剛性管道或管子的外觀。

理想的浸入式水口具有以下主要的功能。首先，在鋼水從中間包流動到結晶器內時，水口用作防止鋼水與空氣接觸，因為暴露在空氣中會造成鋼的氧化，這會負面地影響鋼的質量。其次，非常希望水口能以盡可能平緩且非湍流的方式將鋼水引入結晶器內，因為在結晶器中的湍流會造成結晶器中鋼水表面上的熔劑下拽到鋼內(被稱作“夾帶”)，由此在鑄鋼中生成雜質。浸入式水口的第三主要功能是以可控方式將鋼水引入結晶器內以便形成均勻的凝聚殼以及鑄鋼的均勻的質量及組成，盡管鋼在最靠近結晶器壁的區(qū)域中凝固最快。

應了解，設計并制造能盡可能好地執(zhí)行所有上述的功能的浸入式水口是一項極具挑戰(zhàn)性的任務。不僅必須將水口設計和制造成耐受與快速流動的鋼水相關聯(lián)的力和溫度，而且抑制湍流的需要與使結晶器中的鋼水均勻分布的需要相結合造成極為復雜的流體動力學問題。

此外，將鋁引入鑄造過程以便與氧結合進而從鋼水中移除氧是普遍的，因為氧可在鑄造金屬內形成不期望的氣泡或空洞。然而，眾所周知的是，作為結果的氧化鋁趨于聚集在鑄造過程期間所使用的浸入式水口的內表面上。這種堆積限制了金屬通過水口的流動，反過來，這影響了金屬離開水口的質量和流動。鋁堆積可最終地堵塞金屬的流動，從而致使水口不可用。

因此，本發(fā)明的目標是提供一種改進的浸入式水口。

發(fā)明內容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于引導熔融金屬的水口，該水口包括：在上游第一末端的入口；至少一個朝向下游第二末端的出口；所述入口和所述至少一個出口之間的限定穿過水口的孔的內表面，該孔具有鄰接入口的咽喉區(qū)域；環(huán)形導槽被設定在水口的內表面內；以及布置成經由環(huán)形導槽或其下游端將流體引入孔內的流體供應裝置；其中，所述咽喉區(qū)域具有凸出的曲面，并且環(huán)形導槽置于咽喉區(qū)域的凸出曲面內或附近。

應當理解的是，由于環(huán)形導槽置于咽喉區(qū)域的凸出曲面內或附近(即在凸出曲面和孔的剩余部分之間的界面處)，環(huán)形導槽的直接上游的水口的內表面將被彎曲。

申請人已然發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明允許例如氬氣的流體引入水口的孔內，而使流過水口的熔融金屬的中斷最小化。申請人相信這是因為咽喉區(qū)域的曲面提供切線向升空表面，這就鼓勵熔融金屬在通過環(huán)形導槽引入流體之前從水口的內表面分離。然而，與熔融金屬被引向水口的中心并在孔內產生紊流上網(wǎng)的截頭圓錐形咽喉區(qū)域的情況不同，在當前情況下，熔融金屬保持成大體上層流的形式并在從內表面分離時以大體上彎曲的向下的方向繼續(xù)。因此，環(huán)形導槽之前的水口的幾何形狀影響金屬流，并由此影響通過環(huán)形導槽引入的流體的有效性。由于本發(fā)明流體可被引入以在水口的內表面和流過內表面的熔融金屬之間形成簾幕(即層)，如同下文詳細描述的那樣。這就有助于防止夾雜物沿孔沉積，反過來這就影響了離開水口的熔融金屬的流動特性。

在使用中，該特定的水口結構因此允許熔融金屬流入咽喉區(qū)域，直到它由于環(huán)形導槽的存在而脫離水口的內表面為止，這就可認為是內表面內的非連續(xù)性。這就在大體上無金屬流動的環(huán)形導槽的區(qū)域內產生“死區(qū)”。如果未有流體經由流體供應裝置引入的話，“死區(qū)”下游的金屬流自然地趨于膨脹并將其自身重新附連到水口。因此應當理解的是，流體供應裝置被布置成在將金屬重新附連到水口的內表面之前將流體引入“死區(qū)”。流入“死區(qū)”區(qū)域內的孔內的流體通過熔融金屬的流動被降低到孔的內表面。因此，流體在孔和金屬流之間形成套管或簾幕，這有助于防止金屬重新附連到水口的內表面，從而減少諸如鋁的夾雜物在水口的內表面上的沉積。在一些實施例中，簾幕的長度可制造成振蕩，以便提供洗滌效果以使夾雜物的沉積最小化。由于流體被引入“死區(qū)”，它能以被直接地引入到金屬流內更低的速度和壓力引入。因此，能對所需的流體量做出明顯的節(jié)省。