[發明專利]一種帶有攪拌效果的直通型浸入式水口

有效

• 申請號: 201210200275.0
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102764867A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 徐海倫;青雪梅;馬春武;幸偉;徐永斌
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: B22D11/114
• 分類號: B22D11/114;B22D41/50
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于鋼鐵工業連續鑄造技術領域，尤其涉及一種帶有攪拌效果的方坯和圓坯連鑄結晶器用的浸入式水口裝置。

背景技術

隨著國民經濟發展，工業現代化水平不斷提高，對高質量鋼鐵的需求越來越多。鋼的連續鑄造是將具有一定過熱度的液態鋼水通過水冷結晶器連續冷卻成具有一定形狀的坯殼的過程。在連鑄過程中，一個非常重要的步驟就是采用由耐火材料制備的浸入式水口裝置將中間包內的鋼液連續注入結晶器內。現有技術條件下，方坯和圓坯結晶器多采用直通型浸入式水口進行澆注。實際澆注時，鋼液在重力作用下從浸入式水口上端的開孔流入，順著內腔從浸入式水口下端的開孔流進結晶器內。在這種流動方式下，鋼液沖擊深度很深，而且缺少橫向的運動，對鑄坯質量有很大危害。為解決澆注時鑄坯存在的上述問題，一般采用電磁攪拌技術，即通過電磁力使凝固坯殼中心的鋼液產生攪拌力，這樣可以打碎正在生長的柱狀晶，促進等軸晶的形成，同時，還會使非金屬溶質元素更加均勻的分配于鑄坯內，減少中心偏析、中心疏松等缺陷。但是，電磁攪拌設備較為復雜，維護費用高，能耗較大，使用成本很高，澆注一般鋼種時不輕易使用。為此，不少冶金工作者都在尋求一種更為簡單的方式使結晶器內鋼液產生攪拌作用，以達到電磁攪拌的效果。

目前公開的文本中有申請號為：99101507.X的中國專利“能使結晶器內鋼水自旋轉的“X”形浸入式水口”，公開了一種能使結晶器內鋼水自旋轉的“X”形浸入式水口，其原理是在倒錐形浸入式水口圓筒內腔內設置兩塊半橢圓導流板，使圓筒內腔和導流板之間形成的兩個螺旋形通道，以達到使流體旋轉的目的，但是，所述導流板在高溫鋼液的強烈沖擊下很容易損毀，使用壽命相當有限，同時，由于上述水口內的螺旋形通道很短，促使鋼液旋轉的能力有限，并且，導板以下的水口壁面對旋轉鋼液有一定的反向摩擦，所以鋼液攪拌效果并不理想。

此外，在授權公告號為：CN2390720Y的中國專利“一種變徑內螺紋浸入式水口”中，公開了一種變徑內螺紋浸入式水口，其特點是在水口圓錐臺型的內壁上從上至下分布有1-5個圓柱凹臺，凹臺之外的水口內壁面設置成內旋凹形或凸形螺紋，該浸入式水口內設置螺紋的目的是延長鋼液流距，有利于鋼水降溫。從分析上也可知道，由于該水口內壁的螺紋分開成幾段，并且水口內壁設置多個凹臺，水口內徑多次出現突變，因此螺紋對鋼液幾乎沒有攪拌效果，更為重要的是，所述水口為雙側開孔，因此豎直內腔內的螺紋即使對鋼液有攪拌效果，也很難通過水平方向的側孔傳遞至結晶器內。因此，該專利達不到攪拌鋼液的效果，也就不能解決上述鋼液澆注過程中的各種問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠有效攪拌鋼液，提升鋼鐵產品質量的直通型浸入式水口。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種帶有攪拌效果的直通型浸入式水口，包括一個上下貫通的管狀本體，所述本體限定了一個內腔，所述本體的側壁外面上套設有渣線，所述本體側壁內面上設置有連貫的螺旋溝槽。本發明在直通型浸入式水口本體側壁內面上開鑿了連貫的螺旋溝槽，使從本發明直通型浸入式水口中流出來的鋼液產生旋流攪拌效果，從而遏制柱狀晶生長，增加等軸晶比例，降低鋼液沖擊深度，促進夾雜物和氣泡上浮，提高了鑄坯的內部質量和鋼液潔凈度。浸入式水口是中間包和結晶器之間的連通裝置，其基本功能就是在密閉條件下連續不斷的將中間包內的鋼液輸送至結晶器內，以防止鋼水二次氧化、氮化和鋼水的飛濺，同時，還起著調節鋼水流動狀態和注入速度、優化結晶器流場和溫度場等重要作用。一般認為，浸入式水口應該使得注流流股能緩和而均勻的沖洗凝固前沿，盡量保持結晶器液面的高溫，同時，還能夠盡量降低流股的沖擊深度而不引起結晶器液面的劇烈翻滾。由于浸入式水口對于提高鑄坯質量、改善勞動條件、穩定連鑄操作和防止鑄坯表面和內部質量缺陷等方面均有顯著的效果，因此在世界各國的連鑄機上被廣泛應用。直通型浸入式水口本體是耐火材料圍成的空心圓柱體，橫截面呈圓環形。浸入式水口中間的空心部分稱為內腔，內腔表面光滑，也呈圓柱形，是鋼液自上而下的流動通道。實際澆注時，鋼液在重力作用下從浸入式水口上端的開孔流入，順著內腔從浸入式水口下端的開孔流進結晶器內。在這種流動方式下，鋼液沖擊深度很深，而且缺少橫向的運動，對鑄坯質量有很大危害。在鑄坯凝固過程中，從外至內依次形成細小等軸晶、柱狀晶和中心等軸晶，其中柱狀晶越多，鑄坯質量越差。采用直通型水口澆注時，鋼液熱中心下移，造成鑄坯柱狀晶較為發達，中心等軸晶明顯減少，并且會導致較為嚴重的中心偏析、中心疏松和中心縮孔等內部質量缺陷，同時，還不利于非金屬夾雜物和氣泡的上浮，造成鋼鐵材料加工性能和使用性能的惡化。