專利名稱：帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鋼的連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及板坯和斷面尺寸大于200mmX 200mm的大方坯連鑄結(jié)晶器用的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口。
背景技術(shù)：
鋼的連續(xù)鑄造是將具有一定過熱度的液態(tài)鋼水，通過水冷結(jié)晶器連續(xù)冷卻成具有一定形狀的固態(tài)坯殼的過程，在連續(xù)鑄鋼過程中，一個(gè)非常重要的步驟就是采用由耐火材料制作的浸入式水口裝置將中間包內(nèi)的鋼液連續(xù)注入結(jié)晶器內(nèi)，浸入式水口是安裝在中間包底部并插入結(jié)晶器液面以下的耐火材料套管，其主要作用是防止鋼液的二次氧化、氮化、噴濺，同時(shí)避免液面卷渣、調(diào)節(jié)結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)模式和溫度分布，從而促使結(jié)晶器內(nèi)的坯殼均勻無缺陷生長，并盡量減少鋼液中的氣體和非金屬夾雜物，由于浸入式水口對于提高鑄坯質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件、穩(wěn)定連鑄操作和防止鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量缺陷等方面均有顯著的效果，因此在世界各國的連鑄機(jī)上被廣泛應(yīng)用。在通常情況下，浸入式水口的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)滿足如下要求(I)水口出口的注流運(yùn)動(dòng)應(yīng)能緩和而均勻的沖洗凝固前沿；(2)盡量降低注流的沖擊深度而不引起結(jié)晶器液面的劇烈翻滾；(3)始終保持結(jié)晶器液面的高溫；(4)澆注過程不得吸入空氣；但是，要使得浸入式水口能夠較好的發(fā)揮其冶金作用，就必須設(shè)計(jì)合理的浸入式水口結(jié)構(gòu)形狀，特別是在連鑄拉速不斷提升、鑄坯質(zhì)量要求不斷提高的今天，浸入式水口的結(jié)構(gòu)類型也應(yīng)該進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，板坯連鑄結(jié)晶器主要采用雙側(cè)孔浸入式水口澆注，鑄坯斷面尺寸大于200mmX 200mm的大方坯連鑄結(jié)晶器可以采用雙側(cè)孔水口或者四側(cè)孔水口進(jìn)行澆注。目前的板坯和大方坯結(jié)晶器所采用的側(cè)開孔浸入式水口主體結(jié)構(gòu)是耐火材料壓制而成的上端開口、底端封閉、側(cè)面開孔的空心管道，上端開孔的中心內(nèi)腔和靠近底部的側(cè)開孔相互連通，并構(gòu)成澆注時(shí)鋼液的流動(dòng)通道?，F(xiàn)有技術(shù)中的側(cè)開孔浸入式水口具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)，第一，浸入式水口內(nèi)腔的底面呈光滑的平面或光滑的斜面；第二，所開側(cè)孔四周的壁面呈光滑的平面或斜面。上述特點(diǎn)造成浸入式水口在澆注時(shí)存在以下不利因素其一，由于水口內(nèi)腔的底面是光滑的平面或斜面，使得鋼液沖擊底面后，造成較為強(qiáng)烈的沖擊反彈，無論水口底部是凸底、平底還是凹底，對鋼液的緩沖和動(dòng)能消耗都比較小，高拉速澆注時(shí)鋼液沖擊較強(qiáng)，使得出口流股對初生凝固坯殼沖擊較大，同時(shí)，液面波動(dòng)也很劇烈，不利于坯殼的正常生長；其二，由于水口側(cè)孔四周的壁面也是呈光滑的平面或斜面，使得側(cè)孔壁面與鋼液的接觸面積有限，不能很好的利用側(cè)壁與鋼液之間的摩擦效應(yīng)降低鋼液的沖擊動(dòng)能，使得鋼液對坯殼和液面的沖擊較大，造成鑄坯質(zhì)量問題，同時(shí)，從側(cè)孔流出流股的穩(wěn)定性也較差，不利于坯殼生長的均勻性，尤其是隨著高效連鑄的發(fā)展，鑄坯拉速普遍提高，連鑄時(shí)鋼液的流量相對較大，采用常規(guī)水口澆注時(shí)造成的上述不足就顯得更為突出，這就需要對常規(guī)水口進(jìn)行必要的改進(jìn)，以適當(dāng)于現(xiàn)代高效連鑄技術(shù)的發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，通過本技術(shù)方案，增大壁面對鋼液的摩擦力，降低流股的沖擊強(qiáng)度，削弱鋼液對初生凝固坯殼的破壞和對結(jié)晶器液面的擾動(dòng)，促進(jìn)結(jié)晶器內(nèi)坯殼的均勻合理生長。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，包括有側(cè)壁和封底，所述側(cè)壁的外表面上設(shè)置有渣線，所述封底封裝在側(cè)壁下端上，所述側(cè)壁圍成具有垂直方向上開口的內(nèi)腔，靠近封底上方的側(cè)壁上開設(shè)有一個(gè)以上的側(cè)孔，所述側(cè)孔與側(cè)壁內(nèi)腔相連通，所述側(cè)壁內(nèi)腔的底部表面低于任意一個(gè)偵吼下沿，所述側(cè)壁上的側(cè)孔孔壁設(shè)置成高低起伏的波浪形曲面。所述波浪形曲面的波峰與波谷之間以圓滑的弧面相連，二者高度落差為4 IOmm0所述波浪形曲面的相鄰波峰和相鄰波谷之間均是等間距分布，兩個(gè)相鄰的波峰間的距離范圍為5 15mm。所述側(cè)壁構(gòu)成的外表面和側(cè)壁內(nèi)腔構(gòu)成的內(nèi)表面的截面形狀分別為圓形、帶有倒角的矩形或前后面為平面、左右兩側(cè)為弧面的馬鞍型。所述位于側(cè)壁上的側(cè)孔中心線與水平面間的夾角為-25° 15°。本實(shí)用新型在工作時(shí)，所述側(cè)孔四周的壁面設(shè)置成高低起伏的波浪形曲面，這種波浪形曲面相對于平面而言，能夠大幅度的增加側(cè)孔的表面積，使得鋼液與側(cè)孔的接觸面積增大，當(dāng)鋼液流過側(cè)孔壁面時(shí)，側(cè)孔壁面會(huì)對鋼液產(chǎn)生反向摩擦力，從而進(jìn)一步消耗了鋼液的動(dòng)能，達(dá)到了對高速流動(dòng)鋼液的阻尼作用，降低了鋼液的沖擊強(qiáng)度和速度，達(dá)到適用于高拉速澆注的要求。采用上述技術(shù)方案后的有益效果是一種帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，通過本技術(shù)方案，側(cè)孔四周壁面上的波浪形曲面，可以加大鋼液與側(cè)孔壁面的接觸面積，增大壁面對鋼液的反向摩擦力，是鋼液在側(cè)孔周圍產(chǎn)生更多的低流速附面層，降低鋼液的流動(dòng)速度和強(qiáng)度，避免了鋼液對初生凝固坯殼的沖擊破壞和對液面保護(hù)渣的過渡擾動(dòng)，非常有利于鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量的改善。

圖1為本實(shí)用新型雙側(cè)孔實(shí)施例剖視示意圖。圖2為圖1的側(cè)視剖視圖。圖3為本實(shí)用新型四側(cè)孔實(shí)施例剖視示意圖。圖中，I側(cè)壁、2封底、3渣線、4內(nèi)腔、5側(cè)孔、6波浪形曲面。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1-圖3所示，本實(shí)用新型涉及的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，包括有側(cè)壁I和封底2，所述側(cè)壁I的外表面上設(shè)置有渣線3 ;所述封底2封裝在側(cè)壁I下端上，所述側(cè)壁I圍成具有垂直方向上開口的內(nèi)腔4，靠近封底2上方的側(cè)壁I上開設(shè)有二個(gè)或四個(gè)側(cè)孔5，所述側(cè)孔5與側(cè)壁I內(nèi)腔4相連通，所述側(cè)壁I內(nèi)腔4的底部表面低于任意一個(gè)側(cè)孔5下沿，所述側(cè)壁I上的側(cè)孔5孔壁設(shè)置成高低起伏的波浪形曲面6。所述波浪形曲面6的波峰與波谷之間以圓滑的弧面相連，二者高度落差為4 IOmm0所述波浪形曲面6的相鄰波峰和相鄰波谷之間均是等間距分布，兩個(gè)相鄰的波峰間的距離范圍為5 15mm。所述側(cè)壁I構(gòu)成的外表面和側(cè)壁I內(nèi)腔4構(gòu)成的內(nèi)表面的截面形狀分別為圓形、帶有倒角的矩形或前后面為平面、左右兩側(cè)為弧面的馬鞍型。所述位于側(cè)壁I上的側(cè)孔5中心線與水平面間的夾角為-25° 15°。本實(shí)用新型中，所述渣線3深度為10 25mm，高度為100 160mm，渣線3下端離水口底部2下表面距離為30 IOOmm ;在實(shí)際應(yīng)用中，側(cè)壁I和封底2 —般是由鋁碳質(zhì)或石英質(zhì)耐火材料通過等靜壓成形，渣線3采用耐渣侵蝕性較好的氧化鋯復(fù)合材料，這種配料和制造工藝在現(xiàn)場應(yīng)用普遍；所述封底2上表面離側(cè)孔5的下沿距離為10 40mm，所述側(cè)孔5四周為波浪形曲面6，所述波浪形曲面6的波峰與波谷之間以圓滑的弧面相連，二者高度落差為4 10mm，所述波浪形曲面6的相鄰波峰和相鄰波谷之間均是等間距分布，距離范圍為5 15mm，據(jù)估算，相對于平面，波浪形曲面7可使水口側(cè)孔四周壁面面積增大1.5-2. 5 倍。實(shí)施例1澆注拉速為1. 5m/min的板坯時(shí)，可以采用如圖1和圖2所示的雙側(cè)孔實(shí)施例，在進(jìn)行澆注時(shí)，所述側(cè)壁I和內(nèi)腔4的橫截面均是圓形，所述封底2上表面以上20mm處的側(cè)壁I上設(shè)置兩個(gè)大小形狀相同的側(cè)孔5，兩側(cè)孔5沿水口內(nèi)腔4的中心線呈軸對稱，側(cè)孔5中心線與水平面呈-15°的傾角；所述側(cè)孔5四周設(shè)置成波浪形曲面6，所述波浪形曲面6的波谷與波峰高度差為8mm，相鄰的波谷和波峰之間的間距均為IOmm ;采用該水口澆注時(shí)，鋼液從內(nèi)腔4的上開口進(jìn)入，從側(cè)孔5流出，由于側(cè)孔5的波浪形曲面7對鋼液產(chǎn)生反向作用力，因此鋼液沖擊強(qiáng)度進(jìn)一步削弱，從而降低的高速鋼液對結(jié)晶器液面和坯殼的沖擊，并有利于夾雜物和氣泡的上浮，保證了良好的鑄坯質(zhì)量。實(shí)施例2澆注拉速為2m/min大方坯時(shí)，可以采用如圖3所示的四側(cè)孔實(shí)施例進(jìn)行澆注，所述側(cè)壁I和內(nèi)腔3的橫截面設(shè)置成圓形，所述浸入式水口的封底2上表面以上20mm處的側(cè)壁I上設(shè)置四個(gè)大小形狀相同的側(cè)孔5，相鄰兩側(cè)孔5橫向間距相等，相對兩側(cè)孔5沿水口內(nèi)腔4的中心線呈軸對稱，側(cè)孔5中心線與水平面呈-15°的傾角；所述側(cè)孔5四周設(shè)置成波浪形曲面6，所述波浪形曲面6的波谷與波峰高度差為6mm，相鄰的波谷和波峰之間的間距均為8mm ;采用該水口澆注時(shí)，鋼液從內(nèi)腔4的上開口進(jìn)入，從側(cè)孔5流出，由于側(cè)孔5四周的波浪形曲面6對鋼液的摩擦阻力加大，因此鋼液的沖擊強(qiáng)度和速度進(jìn)一步降低，這樣可顯著減少液面擾動(dòng)和坯殼的重熔，有利于夾雜和氣泡的出去，提高了鑄坯的最終質(zhì)量。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳可行實(shí)施例而已，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，包括有側(cè)壁和封底，所述側(cè)壁的外表面上設(shè)置有渣線，所述封底封裝在側(cè)壁下端上，所述側(cè)壁圍成具有垂直方向上開口的內(nèi)腔，其特征在于，靠近封底上方的側(cè)壁上開設(shè)有一個(gè)以上的側(cè)孔，所述側(cè)孔與側(cè)壁內(nèi)腔相連通，所述側(cè)壁內(nèi)腔的底部表面低于任意一個(gè)側(cè)孔下沿，所述側(cè)壁上的側(cè)孔孔壁設(shè)置成高低起伏的波浪形曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，其特征在于，所述波浪形曲面的波峰與波谷之間以圓滑的弧面相連，二者高度落差為4 10_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，其特征在于，所述波浪形曲面的相 鄰波峰和相鄰波谷之間均是等間距分布，兩個(gè)相鄰的波峰間的距離范圍為5 15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，其特征在于，所述側(cè)壁構(gòu)成的外表面和側(cè)壁內(nèi)腔構(gòu)成的內(nèi)表面的截面形狀分別為圓形、帶有倒角的矩形或前后面為平面、左右兩側(cè)為弧面的馬鞍型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，其特征在于，所述位于側(cè)壁上的側(cè)孔中心線與水平面間的夾角為-25° 15°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的帶有阻尼側(cè)孔的高拉速連鑄浸入式水口，包括有側(cè)壁和封底，所述側(cè)壁的外表面上設(shè)置有渣線，所述封底封裝在側(cè)壁下端上，所述側(cè)壁圍成具有垂直方向上開口的內(nèi)腔，靠近封底上方的側(cè)壁上開設(shè)有一個(gè)以上的側(cè)孔，所述側(cè)孔與側(cè)壁內(nèi)腔相連通，所述側(cè)壁內(nèi)腔的底部表面低于任意一個(gè)側(cè)孔下沿，所述側(cè)壁上的側(cè)孔孔壁設(shè)置成高低起伏的波浪形曲面，通過本技術(shù)方案，側(cè)孔四周壁面上的波浪形曲面，可以加大鋼液與側(cè)孔壁面的接觸面積，增大壁面對鋼液的反向摩擦力，是鋼液在側(cè)孔周圍產(chǎn)生更多的低流速附面層，降低鋼液的流動(dòng)速度和強(qiáng)度，避免了鋼液對初生凝固坯殼的沖擊破壞和對液面保護(hù)渣的過渡擾動(dòng)，非常有利于鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量的改善。
文檔編號(hào)B22D41/50GK202910265SQ20122030077
公開日2013年5月1日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者徐海倫, 青雪梅, 馬春武, 幸偉, 徐永斌 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司