CN102398004A - 防止旋涡产生的滑动水口装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的防止旋涡产生的滑动水口装置，所述上滑板和下滑板相对固定不动，所述中间滑板设置在上滑板和下滑板之间，并且可沿水平方向在上滑板和下滑板之间往复移动，在上水口的顶部两侧对称位置开设有与上水口内相连通的旁通侧孔，所述上水口内中间为中空，通过上滑板、中间滑板和下滑板上的钢液流动通道与下水口相连通；通过本方案，可阻止钢液的垂直流入，使钢液从侧孔进入上水口，有效的抑制汇流旋涡，防止液面覆盖渣和空气的卷入，有效改善了铸坯质量；可以减少浇注容器内的残钢量，提高金属收得率；结构简单可靠，制作方便，不需要借助其它装置即可有效的抑制汇流旋涡，减少了耐火材料消耗、降低了生产成本。

Description

防止旋涡产生的滑动水口装置

技术领域

本发明属于钢的连续铸造技术领域，特别是涉及在连铸中间包上应用的防止旋涡产生的滑动水口装置。

背景技术

在进行钢水的连续浇注时，首先是要将精炼好的钢水用钢包运送至大包回转台的浇注区域，再通过大包长水口将钢包内的钢液注入到连铸中间包内，然后使中间包内的钢水通过底部的水口不断的分配至对应的结晶器内连续冷却凝固成具有一定厚度的液芯坯壳，并在后续的二次冷却区域内逐渐冷却成全固态的钢坯；在此过程中，钢包和中间包都是通过用耐火材料制作的垂直安装的水口将钢液输送至下游的冶金反应器中，水口的上口与钢包或中间包底部相连，并形成直通型钢水通道；因此，在钢包和中间包的浇注末期，随着钢液面的降低，会产生一种重要的流动现象，这就是水口处钢液流出时产生的汇流旋涡。由经验可知，液体由垂直出口向下流动时，当液面低于某一临界高度时，在出口的上方会形成旋涡漏斗，即汇流旋涡。钢液流出过程形成的汇流旋涡，能把液面的覆盖渣和钢中夹杂物卷入钢液内部，甚至卷入空气，增加二次氧化，严重恶化钢坯的质量。在连续浇注并更换钢包时，经常发生前后钢包连接区的钢坯中夹杂物指标上升，这和汇流旋涡卷渣及二次氧化有密切关系。在中间包浇注终了时，也会产生汇流旋涡，并出现钢渣混卷的现象，致使浇注的尾坯严重降级或判废，降低金属收得率。

迄今为止，已有诸多研究围绕冶金容器内的汇流旋涡现象而展开，研究表明，影响汇流旋涡的因素有以下几方面：1）静置时间；注入熔池的液体经过一段时间静置后，出现旋涡时间推迟、临界高度下降。2）注入流方向；静置时间较短时，轴向注入时流体形成旋涡的临界高度较低，切向注入临界高度大，静置时间较长时，二者差别不大。3）出流口偏心度；中心流出生成旋涡较早，偏心流出较难形成旋涡。4）出口直径；出口直径增大能显著增加出现旋涡的趋势。5）液面的上升或下降；液面上升时更容易出现旋涡；6）塞棒的形状；用塞棒浇注比用滑动水口浇注时的旋涡临界高度略小，这是因为塞棒增加对切向流动的阻力，但作用有限，旋涡仍将沿塞棒周围产生。7）水口吹气；在水口周围沿轴向引入气体射流，能推迟旋涡的产生。8）水平出流；由于粘滞力的作用，水平出流只在出口中心线所在水平面及上下壁面有较大速度梯度，垂直方向速度梯度小，因此不会产生旋涡。实际上也从未观察到水平出流时出口上方有旋涡现象。

现有技术条件下，大包浇注时是通过水口上安装滑板的滑动水口来控制钢液流量和阻止大包下渣。中间包浇注时既可以采用塞棒来控制流量，也可以采用滑动水口来控制流量，两种情况在现场都有大量应用，但是，使用滑板时中间包内更容易产生旋涡。针对采用滑动水口装置进行控流的大包和中间包，很难准确判断水口出现旋涡卷渣的临界液位，为了防止下渣，在生产现场往往采取过量余钢的消极措施，在容器内钢液面高于旋涡产生的临界液位时就关闭水口，这样会剩下大量的残余钢水，降低金属收得率。也有采用下渣检测的手段，待检测到旋涡卷渣时再关闭水口，但是此举依然会留下不少的残钢，金属收得率不高。目前较好的办法是采用旋涡控制装置从根本上降低汇流旋涡产生的临界高度，推迟旋涡的出现或抑制贯通式漏斗状旋涡的形成，其中，较为常见的一种办法就是浮游阀法，即在浇注水口上方放一个浮游阀，阀体密度介于钢液和熔渣之间，阀体随液位不断降低，可抑制旋涡的形成和阻止渣子的卷入；当然，也可以在水口上方添加固定装置来抑制旋涡的形成，如公开号为CN 101844223A的发明公开的一种防止中间包产生旋流的结构、公开号为CN1067597A的发明专利公开的一种防止盛钢桶和中间罐水口出流中卷渣的装置、以及公开号为CN201140272和CN201735774U的两个实用新型公开的消除旋涡的装置，其基本原理是都在水口上方或斜上方设置阻挡装置，来抑制汇流旋涡的形成，减少渣子和空气的吸入，但是，包含浮游阀法在内的这些抑制法，都不能完全阻挡住水口正上方钢液的垂直流入，因此抑制汇流旋涡的效果并非十分理想，并且，这些方法都需要在钢液中添加额外的装置，必然会增加耐火材料购买成本和制造成本，同时，这些耐火材料制作的装置在钢液中经过不断的冲刷，还会增加钢中的夹杂物含量，影响生产铸坯的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种防止旋涡产生的滑动水口装置，通过本技术方案，针对现有技术中下连铸用滑动水口装置所存在的上述不足，可以明显消除钢包和中间包出口的汇流旋涡，减少钢渣的混卷和空气的吸入，促进钢中夹杂物的上浮，提高浇注的铸坯质量，增加金属收得率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术解决方案：一种防止旋涡产生的滑动水口装置，主要由上水口、上滑板、中间滑板、下滑板和下水口构成，所述上水口与中间包或大包底部的座砖连接并固定在一起，其下端与上滑板紧密相连，上滑板下方为中间滑板，中间滑板下方为下滑板，所述上滑板和下滑板相对固定不动，所述中间滑板设置在上滑板和下滑板之间，并且可沿水平方向在上滑板和下滑板之间往复移动，所述上滑板、中间滑板和下滑板上设置有竖直方向的钢液流动通道，所述中间包或者大包的底部设置有滑动机构，所述中间滑板与滑动机构相连接，所述上水口顶面为封闭状，在上水口的顶部两侧对称位置开设有与上水口内相连通的旁通侧孔，所述上水口内中间为中空，通过上滑板、中间滑板和下滑板上的钢液流动通道与下水口相连通。 

所述上水口两侧设置的旁通侧孔为方形、圆形或椭圆形，所述旁通侧孔的两侧端面上设置有导角。

所述上水口两侧设置的旁通侧孔两侧端面的上沿和下沿处设置有45°导角。

所述旁通侧孔上沿最高点与上水口封闭的顶面内侧平面相平齐。

所述旁通侧孔下沿最低点高于座砖的上平面。

所述上水口内位于中空处的截面形状为圆形、扁形或椭圆形。

所述上滑板和下滑板上设置的钢液流动通道直径比中间滑板上钢液流动通道的直径大5～20mm。

本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：

1 本滑动水口装置顶面封闭，阻止钢液的垂直流入，迫使钢液从水平方向的侧孔进入上水口，非常有效的抑制水口出口上方的汇流旋涡，能防止液面覆盖渣和空气的卷入，有效改善了铸坯质量。

2 采用该滑动水口浇注时，在液面较低时仍然不会产生汇流旋涡，可以减少浇注容器内的残钢量，提高金属收得率。

3 本滑动水口结构简单可靠，制作方便，不需要借助其它装置即可有效的抑制汇流旋涡，减少了耐火材料消耗、降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中上水口的侧面剖视图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图中，1上水口、2上滑板、3中间滑板、4下滑板、5下水口、6旁通侧孔、7钢液流动通道、8座砖、9中间包或大包。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，本发明涉及的防止旋涡产生的滑动水口装置，主要包括有上水口1、上滑板2、中间滑板3、下滑板4和下水口5，所述上水口1与中间包或大包9底部的座砖8连接固定在一起，其下端与上滑板2紧密相连，上滑板2下方为中间滑板3，中间滑板3下方为下滑板4，所述上滑板2和下滑板4相对固定不动，所述中间滑板3设置在上滑板2和下滑板4之间，其所述中间滑板3可沿水平方向在上滑板2和下滑板4之间往复移动，所述上滑板2、中间滑板3和下滑板4上设置有竖直方向的钢液流动通道7，所述中间包或大包9的底部设置有滑动机构，所述中间滑板3与滑动机构相连接，所述上水口1顶面为封闭状，在上水口1的顶部两侧对称位置开设有与上水口1内相连通的旁通侧孔6，所述上水口1内中间为中空，通过上滑板2、中间滑板3和下滑板4上的钢液流动通道7与下水口5相连通。 

所述上水口1两侧设置的旁通侧孔6为方形、圆形或椭圆形，所述旁通侧孔6的两侧端面上设置有导角。

所述上水口1两侧设置的旁通侧孔6两侧端面的上沿和下沿处设置有45°导角。

所述旁通侧孔6上沿最高点与上水口1封闭的顶面内侧平面相平齐。

所述旁通侧孔6下沿最低点高于座砖8的上平面。

所述上水口1内位于中空处的截面形状为圆形、扁形或椭圆形。

所述上滑板2和下滑板4上设置的钢液流动通道7直径比中间滑板3上钢液流动通道7的直径大5～20mm。

本发明的实施例中，上滑板2和下滑板4的连接处是采用倾斜面啮合在一起；在进行浇注时，可以通过水平往复移动的中间滑板3来控制上下钢液流动通道7的面积，并达到截流和节流的目的；所述上水口1、上滑板2、中间滑板3、下滑板4和下水口5之间均是紧密相连，不允许钢液的流入；所述上水口1、上滑板2、中间滑板3、下滑板4、下水口5和座砖8均是由不同的耐火材料通过静压成形制成；所述座砖8铺垫在上水口1的旁通侧孔6的下方的四周，可以铺垫成长方形或者圆形；所述上水口1与座砖8之间如有缝隙，可以用耐火材料填充压实，防止钢液的渗入。

本发明中的滑动机构，为现有技术，在此不在赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的范围。

Claims (7)

1.一种防止旋涡产生的滑动水口装置，主要包括有上水口、上滑板、中间滑板、下滑板和下水口构成，所述上水口与中间包或大包底部的座砖连接固定在一起，其下端与上滑板紧密相连，上滑板下方为中间滑板，中间滑板下方为下滑板，所述上滑板和下滑板相对固定不动，所述中间滑板设置在上滑板和下滑板之间，其所述中间滑板可沿水平方向在上滑板和下滑板之间往复移动，所述上滑板、中间滑板和下滑板上设置有竖直方向的钢液流动通道，所述中间包或者大包的底部设置有滑动机构，所述中间滑板与滑动机构相连接，其特征在于：所述上水口顶面为封闭状，在上水口的顶部两侧对称位置开设有与上水口内相连通的旁通侧孔，所述上水口内中间为中空，通过上滑板、中间滑板和下滑板上的钢液流动通道与下水口相连通。

2.根据权利要求1所述的防止旋涡产生的滑动水口装置，其特征在于，所述上水口两侧设置的旁通侧孔为方形、圆形或椭圆形，所述旁通侧孔的两侧端面上设置有导角。

3.根据权利要求2所述的防止旋涡产生的滑动水口装置，其特征在于，所述上水口两侧设置的旁通侧孔两侧端面的上沿和下沿处设置有45°导角。

4.根据权利要求1所述的防止旋涡产生的滑动水口装置，其特征在于，所述旁通侧孔上沿最高点与上水口封闭的顶面内侧平面相平齐。

5.根据权利要求1所述的防止旋涡产生的滑动水口装置，其特征在于，所述旁通侧孔下沿最低点高于座砖的上平面。

6.根据权利要求1所述的防止旋涡产生的滑动水口装置，其特征在于，所述上水口内位于中空处的截面形状为圆形、扁形或椭圆形。

7.根据权利要求1所述的防止旋涡产生的滑动水口装置，其特征在于， 所述上滑板和下滑板上设置的钢液流动通道直径比中间滑板上钢液流动通道的直径大5～20mm。

Images