CN102189251A - 板坯连铸用浸入式水口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板坯连铸用浸入式水口，包括竖直的钢液通道，所述钢液通道的末端为封闭结构，所述钢液通道的末段侧壁设置有钢液出孔，所述钢液出孔的中心线向斜下方倾斜，钢液出孔的横截面积与钢液通道末段的横截面面积比为1.8～2.2；进一步，所述钢液出孔的横截面的高宽比为2.0～2.5；进一步，钢液出孔的中心线与水平面的夹角为12°～15°。本发明板坯连铸用浸入式水口，可保证钢液流速不会使钢液表面产生过大波动，结晶器角部不会产生卷渣现象；同时可增加钢液流股在向前流动时与周围钢液的能量交换增加，提高结晶器钢液表面温度，促进保护渣均匀熔化、减少卷渣，提高铸坯表面和内部质量，减少漏钢，保证生产顺行。

Description

板坯连铸用浸入式水口

技术领域

本发明涉及一种铸造时引导金属钢液的水口，特别涉及一种浸入式水口。

背景技术

连铸是将钢液连续冷凝成铸坯的技术，其中水冷铜制模具称为结晶器，由耐火材料制成的浸入式水口将其与中间包连接在一起，钢液通过水口被连续不断地注入结晶器中接受冷却从而凝固成具有一定厚度初生坯壳。由于进入结晶器的高温钢液具有较大的动能，所以对卷渣、凝固传热、结晶器内的温度场分布、凝固壳厚度分布都有重要影响，从而最终影响到连铸坯的质量。

板坯连铸一般采用双侧孔水口进行浇注，使用双侧孔水口进行浇注时，钢液流股垂直向下到达水口底部后，受水口底部结构的影响而改变方向，由水口侧孔流出，形成倾斜向下的射流。钢液射流到达结晶器窄面后，受到结晶器窄面的阻挡而分成上下两股，形成上下两个循环区。受水口***深度的影响，上循环区的区域较小，钢液流速较快，钢液流股到达钢液表面后使钢液表面产生一定的波动；下循环区的区域较大，流速明显小于上循环区。

结晶器内的钢液流场是影响铸坯质量和连铸顺行的重要因素，其中对铸坯质量和连铸顺行影响最显著的是钢液流股对结晶器液面的扰动情况。钢液对结晶器液面的扰动或波动存在两种情形：钢液表面波动过大会将覆盖在钢液表面上保护渣卷入结晶器中，会造成铸坯表面出现渣坑以及铸坯内部的夹杂物含量提高，影响铸坯的质量；反之，钢液表面的流速过小，会使钢液表面过于平静，上回流区钢液向钢液表面提供的热量不足，造成保护渣熔化不良，无法形成均匀的液渣膜，从而导致结晶器与铸坯之间传热和润滑的不均匀，严重时还会发生粘结甚至造成粘结漏钢。

一般情况下，结晶器内的钢液流场主要通过水口的侧孔面积和倾角来控制，使用传统水口进行浇注时，从水口侧孔流出的钢液流股到达结晶器窄边后沿上循环区钢液表面流向结晶器中部的过程中，由于结晶器宽度较大，流股经过较长距离的流动，速度衰减较大，使得结晶器中部表面的钢液流速较慢，钢流传递出的热量较少，从而造成保护渣熔化不良。为了增加结晶器中部表面的钢液流速，需要减小侧孔的面积，增加钢液流股的速度，但这样又会使结晶器角部液面波动过大，造成结晶器角部的卷渣。

为了解决生产过程中结晶器流场不合理的问题，提高产品质量，保证生产顺行，设计适合的浸入式水口十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能控制结晶器角部和中部钢液表面的波动大小，提高结晶器钢液表面温度，满足板坯连铸工艺要求的浸入式水口。

本发明板坯连铸用浸入式水口，包括竖直的钢液通道，所述钢液通道的末端为封闭结构，所述钢液通道的末段侧壁设置有钢液出孔，所述钢液出孔的中心线向斜下方倾斜，钢液出孔的横截面积与钢液通道末段的横截面面积比为1.8～2.2。

进一步，所述钢液出孔的横截面的高宽比为2.0～2.5；

进一步，钢液出孔的中心线与水平面的夹角为12°～15°；

进一步，所述水口包括进口段、出口段和连接进口段与出口段的过渡段，进口段的钢液通道横截面为圆形，出口段的钢液通道横截面为腰形，过渡段的钢液通道横截面由进口端的圆形圆滑过渡到出口端的腰形；所述钢液出孔设置于出口段的钢液通道腰形窄边壁上。

本发明的有益效果：本发明板坯连铸用浸入式水口，其钢液出孔的设置位置，以及钢液出孔和钢液通道的横截面面积比例选择范围，可保证其流速不会使钢液表面产生过大波动，结晶器角部不会产生卷渣现象；同时，钢液出孔的高宽比较大，可增加钢液流股的外表面积，外表面积增加使得钢液流股在向前流动时与周围钢液的能量交换增加，从而增加了结晶器中部的温度；同时，通过侧孔的下倾角度来控制侧孔钢液流股的出流倾角，从而控制钢液流股的流动路径长度。在钢液流股的流动过程中，本发明水口的钢液出孔可以使钢液流股与周围钢液之间的能量交换增加，使得钢液流股流向窄边的过程中速度衰减增加，从而可以避免窄边出现卷渣现象。因而本发明水口，通过控制侧孔面积、侧孔倾角和侧孔高宽比，可很好地控制结晶器角部和中部钢液表面的波动大小，提高结晶器钢液表面温度，促进保护渣均匀熔化、减少卷渣，提高铸坯表面和内部质量，减少漏钢，保证生产顺行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明板坯连铸用浸入式水口的俯视图；

图2为图1沿A-A的剖视图；

图3为图1沿B-B的剖视图；

图4为图2沿C-C的剖视图；

图5为图2中钢液出孔的D向视图。

具体实施方式

图1为本发明板坯连铸用浸入式水口的俯视图；图2为图1沿A-A的剖视图；图3为图1沿B-B的剖视图；图4为图2沿C-C的剖视图；图5为图2中钢液出孔的D向视图。

如图所示，本实施例板坯连铸用浸入式水口，包括竖直的钢液通道1，所述钢液通道1的末端为封闭结构，所述钢液通道1的末段侧壁设置有钢液出孔2，所述钢液出孔2的中心线向斜下方倾斜，钢液出孔2的横截面积与钢液通道1末段的横截面面积比为1.8～2.2。本发明板坯连铸用浸入式水口，其钢液出孔向斜下方倾斜设置，可增大钢液向上流动的路途，同时钢液出孔2的横截面积与钢液通道1末段的横截面面积比较大，均可减小钢液向上流动的流速，从而保证钢液表面不产生过大波动，结晶器角部不会产生卷渣现象。

作为对本实施方案的改进，所述钢液出孔1的横截面的高宽比为2.0～2.5；本实施例中横截面形状为矩形，当然在具体实施中还可以为腰形；钢液出孔的高宽比较大，可增加钢液流股的外表面积，外表面积增加使得钢液流股在向前流动时与周围钢液的能量交换增加，从而增加了结晶器中部的温度，可促进保护渣熔化，且使得钢液流股流向窄边的过程中速度衰减增加，从而可以避免窄边出现卷渣现象，提高铸造质量。

作为对本实施方案的改进，钢液出孔1的中心线与水平面的夹角a为12°～15°，钢液出孔的倾斜角度为这个范围内，可保证钢液表面既不会发生较大波动，还可钢液在流动中交换的热量使保护熔渣熔化。

作为对本实施方案的改进，所述水口包括进口段3、出口段4和连接进口段与出口段的过渡段5，进口段3的钢液通道横截面为圆形，出口段4的钢液通道横截面为腰形，过渡段5的钢液通道横截面由进口端的圆形圆滑过渡到出口端的腰形；所述钢液出孔1设置于出口段4的钢液通道腰形窄边壁上。本结构的水口，钢液在水口中的流速可被加快，可降低钢液热量散失，保证铸造温度；同时可加快钢液流出钢液出口向两侧流动的流速衰减，避免卷渣现象。

并且在实际运用，针对浇铸断面190mm×1530mm的铸坯，拉速1.25m/min，本发明板坯连铸用浸入式水口的参数为：出口段的钢液通道横截面尺寸为45mm×90mm，钢液出孔的横截面尺寸为42mm×95mm，钢液出孔倾角为15°，水口***深度为140mm，氩气流量为5～10L/min。从现场的使用情况看，整个浇铸过程中，结晶器中部和角部的钢液表面波动适中，既能保证保护渣熔化良好，又不会出现卷渣现象。浇铸过程中液渣层平均厚度10～12mm，未出现粘结报警，铸坯下线对其表层夹杂物进行大样电解及SEM分析检验，未发现有保护渣卷入铸坯表层，产品合格率明显提高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种板坯连铸用浸入式水口，包括竖直的钢液通道，其特征在于：所述钢液通道的末端为封闭结构，所述钢液通道的末段侧壁设置有钢液出孔，所述钢液出孔的中心线向斜下方倾斜，钢液出孔的横截面积与钢液通道末段的横截面面积比为1.8～2.2。

2.根据权利要求1所述的板坯连铸用浸入式水口，其特征在于：所述钢液出孔的横截面的高宽比为2.0～2.5。

3.根据权利要求2所述的板坯连铸用浸入式水口，其特征在于：钢液出孔的中心线与水平面的夹角为12°～15°。

4.根据权利要求3所述的板坯连铸用浸入式水口，其特征在于：所述水口包括进口段、出口段和连接进口段与出口段的过渡段，进口段的钢液通道横截面为圆形，出口段的钢液通道横截面为腰形，过渡段的钢液通道横截面由进口端的圆形圆滑过渡到出口端的腰形；所述钢液出孔设置于出口段的钢液通道腰形窄边壁上。

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