[實用新型]基于多出口制動的浸入式水口結構

無效

• 申請號: 201020501151.2
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN201760570U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 張立峰
• 申請（專利權）人: 張立峰
• 主分類號: B22D11/10
• 分類號: B22D11/10;B22D41/50
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本實用新型屬于連鑄技術領域，特別是提供了一種基于多出口制動的浸入式水口結構。應用于鋼液以及其它液態金屬的澆注成型過程。

背景技術

此處以鋼鐵的連鑄生產過程為背景對該項設計進行介紹。連鑄技術誕生于1840年，于1960年廣泛運用于鋼鐵行業，到2002年世界上超過88％粗鋼采用連鑄生產工藝獲得。

結晶器通常采用銅板制作，其作用主要體現在：1)鑄坯表面質量控制器：結晶器的性能對連鑄機的生產能力和鑄坯質量都起著十分重要的作用；2)高效的傳熱器：把鋼液熱量及時導出，減少鑄坯缺陷；3)鋼液凈化器：促使鋼液中的非金屬夾雜物上浮而被保護渣吸收去除；4)鋼水凝固成型器：鋼水在其中可凝固成特定的形狀。

連鑄浸入式水口聯接了中間包和結晶器，為鋼液流動提供了通道。浸入式水口技術的引入大大改善鋼液二次氧化的問題，使得鋼液在不與外界空氣進行接觸的情況下順利浸入結晶器，同時，浸入式水口還具有控制鋼液在結晶器內流動形式，穩定鋼液液面，避免生產事故等作用。

連鑄坯質量一直是困擾人們的一個問題，如表面裂紋，表面氣孔，中心偏析和大型夾雜物，股肚，脫方等。消除這些缺陷在很大程度上依賴于連鑄過程中鋼液流動和熱量傳遞的控制，因此對連鑄核心結晶器內流場的控制顯得尤為重要。

結晶器內鋼液的流動對鑄坯質量十分重要。傳統板坯連鑄結晶器流場存在三個典型區域：水口射流區，上回流區和下回流區。其回流區的大小和強度取決于結晶器的寬度，拉速，水口浸入深度，水口開孔角度等工藝參數。高拉速條件下結晶器流場的控制主要體現在對水口射流區的控制。水口射流速度隨拉速的增大而增大，當前板坯拉速已經超過1.8m/min，勢必造成鋼液射流速度過大，導致大部分鋼液集中到結晶器側面的一點進行熱量交換，因此，給結晶器銅板帶來了極大的熱負載。此外，局部溫度過高也有可能導致結晶器水縫中冷卻水沸騰，冷卻水中雜質沉積形成水垢，大大降低導熱率，并使得冷卻水流動不均，這一現象在結晶器彎月面附近尤為明顯，也是形成鑄坯缺陷的主要原因。

因此，對結晶器流場的控制是解決鑄坯質量，保證連鑄高效順行的關鍵。浸入式水口的設計對鋼液在結晶器中的流動有較大的影響，合理的浸入式水口是改善結晶器內鋼液流動狀況，降低注流的沖擊深度，分散注流帶入的熱量促使結晶器形成均勻坯殼，促進夾渣物上浮的重要手段。然而，以上傳統水口的使用也暴露出一些不足，尤其是隨著連鑄拉速的不斷提升。傳統水口的設計很容易造成鋼液流股過分集中于側面，局部熱點分布在結晶器側壁的凝固坯殼內側，同時，若射流區域存在較大的鋼液紊動能也不利于鋼液中夾雜物和氣泡的上浮去除。

從連鑄技術背景分析和國內外相關專利文獻分析來看，生產過程中大部分質量問題都與浸入式水口的使用有直接關系，傳統的浸入式水口在對結晶器內流股速度的控制上已經很難達到要求，這一點尤其體現在高拉速的連鑄作業下。盡管結晶器電磁制動技術的引入，對鋼流流動速度的降低起到了積極的作用，但是由于需要添置電磁制動設備，在設備費用和能源消耗上，為生產企業增添了一定的負擔。

發明內容

本實用新型的目的在于提供基于多出口制動的浸入式水口結構，主要是在現有連鑄浸入式水口的基礎上，優化設計的一種水口。使得澆注過程中液態金屬在結晶器內分布更加合理，從而減少了結晶器壁面的熱負載，有效控制了高溫澆注過程，尤其是連續澆注過中可能出現的澆漏現象，保證了生產的順行。同時，結晶器內合理的流場分布還有利于液態金屬中非金屬夾雜物和氣泡的上浮去除，防止了金屬液面覆蓋劑的卷入，即便是在高拉速連鑄條件下，也無須再采用電磁制動的方式對鋼液流動進行控制，保證了產品的質量。

該水口不僅在鋼鐵連鑄過程中可以替代傳統水口進行生產，還能用于澆注其它需要進行保護澆注的金屬，例如：鎂，鋁等。該水口的使用對連鑄過程中結晶器內鋼液的流動，傳熱，以及夾雜物的去除起到積極的作用。從而節約了能耗和大幅度降低了生產成本。

本實用新型包括：主軸、通道；軸上有一主通道，主通道的頂部有一入口，入口與裝有液態金屬的容器相連，在主通道的下部靠近水口末端，沿水口主軸方向設計有2～4對側面開孔的金屬液出口，如圖1、圖2、圖3。水口出口位于主通道的側面圓周方向上，如圖4。且水口的單側有2傾角向上或向下的側面出口。

水口出口位于主通道的兩側，出口布置在水口的圓周方向成175～185°間隔的2個方向、成115～125°間隔的3個方向、成85～95°間隔的4個方向。

側面出水口均勻對稱布置在水口主軸的圓周方向。