[發明專利]一種風車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口

無效

• 申請號: 201010191692.4
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101890495A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 張家泉;孫海波
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D41/50
• 分類號: B22D41/50
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于連鑄技術領域，涉及一種大斷面方坯、矩形坯及圓坯連鑄結晶器用浸入式水口。

背景技術

目前，許多高端鋼種都需用大斷面方坯、矩形坯及圓坯連鑄機生產，如滾珠軸承鋼、高碳硬線用鋼、冷鐓鋼線材、易切鋼等。結晶器作為連鑄機最關鍵的設備之一，其內部鋼水流動形態、溫度場分布、自由液面波動狀態、初生坯殼生長情況以及夾雜物的上浮狀況都直接影響著鑄坯的質量好壞。然而，目前澆鑄大斷面方坯、矩形坯及圓坯多仍采用直通式水口。在該工況下，具有一定過熱度的高溫鋼水以較大的垂直速度注入結晶器內，夾雜物和氣泡隨注流深入結晶器下部而不易上浮。此外，結晶器內鋼水無法形成有效的上升流從而導致結晶器彎月面區域內鋼水形成死區，不利于化渣及過熱度耗散。

近年來，隨著客戶對產品質量的要求不斷提高，多孔式水口(專利號03211455)、電磁攪拌技術(專利號03229279)受到了冶金工作者的關注。其中，多孔水口澆鑄時，鋼水從側孔進入結晶器后能形成向上和向下的回流，向上的回流將一定過熱度帶到結晶器上部，利于化渣。此外，與直通式水口相比，沖擊深度大大減少，利于夾雜物和氣泡的上浮和去除。但從水口側孔流出的射流可能加劇對沖擊區域內初生坯殼的溶蝕，增加了初生坯殼在周向上的不均勻性、拉漏幾率，成為了當前大斷面方坯、矩形坯及圓坯連鑄提高拉速和生產效率的限制環節。對于電磁攪拌技術，其原理是在鑄坯橫截面上形成旋轉的磁場，該磁感應強度線切割鋼水使鋼水產生感應電流，再與磁場相互作用產生洛侖磁力，從而驅使鋼水改變流動方向。該項技術使結晶器內一定范圍內鋼水形成水平旋流后產生離心力，促使鋼水中夾雜物和氣泡向中心聚集長大而上浮，從而能有效凈化凝固前沿，使坯殼沿周向均勻生長，提高等軸晶率、減輕鑄坯中心疏松、縮孔等缺陷。但是電磁攪拌器價格昂貴，生產過程中需能耗，且維護和檢修費用亦較高，這將增加鑄坯的生產成本。此外，為了使鋼水在流經水口時產生水平渦流以改善鋼水注入結晶器后的偏流情況并降低鋼水出水口時的沖擊速度，有人申請了名為“電磁旋流水口”(專利號200510047290)的發明專利。其特征為在浸入式水口的外部施加至少一個旋轉磁場，即將至少一個電磁攪拌裝置安裝在中間包和結晶器之間，電磁攪拌裝置裝有水冷套且整體固定在一個可移動的機械裝置上。但該項技術需改裝現有裝置，如需調整中間包和結晶器之間距離以便安裝和維護，還需在原有設備上添加固定裝置以固定電磁裝置等。此外，亦存在上述電磁攪拌檢修和維護等成本問題。

發明內容

為了克服多孔式水口側孔射流對沖擊區域初生坯殼的溶蝕而導致的坯殼在周向上的不均勻性，并在結晶器內形成水平旋流的同時，降低生產成本，本發明提供了一種風車狀、樹根形的四分切向浸入式水口。該水口不僅可獲得類似的結晶器電磁攪拌的冶金效果，而且有穩定鋼液面、活化彎月面下鋼水流動狀態的綜合效果。

一種風車狀、樹根形的連鑄用四分切向水口，其特征為：該水口的四個側孔外緣線都與水口中孔相切，且四個側孔孔口方向帶有向下的傾斜角α，α值在10°～25°范圍內。當該四分切向水口用于澆鑄時，需將該四分切向水口浸入至鋼液面下一定深度h，h值范圍在100～130mm范圍內。對于大斷面方坯或矩形坯時，還需旋轉該水口側孔方向使其與結晶器寬、窄面形成一定的夾角β，β值在15°～35°范圍內，即具有一定的安裝角度，而用于澆鑄大斷面圓坯時無需上述操作。當鋼水經過該水口注入結晶器后，由于傾斜、切向側孔的引導作用，注入的鋼水能帶動結晶器內鋼水形成水平旋流，從而達到類似電磁攪拌的冶金效果。

本發明具有以下有益效果：

1)該產品可適用于大斷面方坯、矩形坯及圓坯澆鑄生產，且其結構簡單，易于加工生產，利于降低鑄坯生產成本；

2)使用該水口澆鑄時，結晶器內鋼水不僅形成能形成上、下兩個回流，也能產生較強的水平旋流，該水平旋流利于降低鋼水沖擊深度，促使夾雜物和氣泡向中心聚集長大而上浮，抑制液面波動以及有助于消除彎月面下鋼水死區；

3)四分切向水口使結晶器內鋼水熱中心上移，提高并均勻了彎月面處鋼水溫度，利于保護渣熔化和過熱耗散；

4)四分切向水口條件下，水口側孔沖擊區域范圍有所減少且鋼水沖擊程度減輕，形成的水平旋流能均勻鑄坯坯殼厚度在結晶器橫截面上周向分布。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的俯視圖，其中1-水口中孔，2-水口側孔，3-水口外壁。

圖2為附圖1的A-A’剖面圖，其中1-水口中孔，2-水口側孔，3-水口外壁，4-浸入深度h，5-鋼液面。