CN108453225A - 一种连铸二冷喷嘴及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了连铸二冷喷嘴及其使用方法，二冷喷嘴的喷嘴本体是管状体，从后端开始依次加工成喷嘴内孔、节流块安装孔、固定用的内螺纹、喷口；节流块安装孔内安装节流块，其是一个中心带有节流孔的圆柱体；喷口为椭圆形；喷嘴本体的前端外表面加工成喷嘴头部上球面、喷嘴头部下球面，并使喷嘴头部上球面的最前端和喷嘴头部下球面的最前端之间形成一个前端突出，还使喷嘴头部上球面沿着喷口方向和喷嘴头部下球面沿着喷口方向之间形成一个喷口方向突出；在喷口的上缘侧和下缘侧分别切削两个弧形的喷嘴导向切面，使椭圆形喷口的外端形成喷口导向切面坡口。本发明可有效提高结晶器铜板的使用寿命，防止喷嘴受熔渣等的影响而导致堵塞。

Description

一种连铸二冷喷嘴及其使用方法

技术领域

本发明涉及连铸机装备的喷嘴技术，尤其是指一种连铸二冷喷嘴及其使用方法。

背景技术

连铸二冷喷嘴是用于连铸机特殊位置的二冷喷淋装置中。连铸二冷喷嘴安装在与铸机结晶器(足辊部分)、扇形段固定在一起的喷淋管端部，其作用在辊子与辊子之间为铸坯提供均匀、合理的水或水、气冷却，防止铸坯在出结晶器后发生鼓肚，因此，连铸二冷喷嘴是确保铸坯在铸机内按一定的温度要求进行冷却、凝固，并确保铸坯在出铸机时完全凝固的一种设备。为达到这个要求，各种各样的连铸二冷喷嘴被开发、应用到铸机上。这些喷嘴从外观上有长有短；与喷淋管的连接有活动的，也有固定的；喷嘴的头部有球型的、平面的；喷口有圆形的、椭圆形的；喷口端部的形状更是各种各样，有扁平的、广角的甚至是双喷口喷嘴；喷嘴内部的设计也各有不同，除不同形状、口径的喷口外，有些喷嘴内部设有转叶，以起到均匀混合气、水的效果。这些喷嘴设计根据不同的板坯二冷工艺控制要求，为铸机的二冷优化发挥不同的功能和作用。

在连铸机的实际生产和设备维护过程中，二冷喷嘴堵塞是一个对铸坯质量控制影响较大且很难克服的问题。为满足铸坯质量控制要求，通常采用扇形段整体更换或人工转到铸机内清理、更换喷嘴。受工况环境和控制的影响，不同区域的二冷喷嘴的堵塞程度不同，导致喷嘴堵塞的主要原因不外乎以下几种：

1、二冷水质、二冷空气质量问题，内含的颗粒物、矿物质、油脂、微生物受铸坯表面高温烤炙后，导致喷嘴结垢堵塞；

2、水、气管道质量和过滤器问题造成氧化物进入喷嘴，导致喷嘴堵塞；

3、喷嘴设计问题导致的堵塞；

4、二冷控制不合理导致的喷嘴堵塞；

5、喷嘴的作业环境不佳，外界的氧化物、灰尘等被吸附到喷嘴上导致喷嘴堵塞。

不同区域的喷嘴堵塞的原因各不相同，其导致的后果也不同，在铸机机头部位的二冷喷嘴更容易受外界灰尘、氧化物的影响，特别是终浇等过程中，结晶器内铸坯坯壳受冷严重收缩后，覆盖在钢液面的熔融保护渣会沿着结晶器铜板缝隙和坯壳之间的间隙大量流到结晶器足辊和相应的喷嘴上方，而后续的颗粒状保护渣和灰尘又粘附在这些熔渣中或直接飞到喷嘴的喷口内，造成喷嘴喷出口的形状出现变化、甚至完全堵塞；而喷嘴喷出口的形状出现变化后，在不影响水或水气喷出量的情况下，会导致二冷水、气喷出的形状改变，在对铸坯质量导致一定影响的同时，还会导致结晶器铜板下端腐蚀等一系列连锁型后遗症。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中板坯连铸机头部位二冷喷嘴容易堵塞、结晶器铜板腐蚀严重等问题，提供一种连铸二冷喷嘴及其使用方法，能够减少喷嘴受连铸终浇过程的熔渣等影响，防止喷嘴堵塞或喷出口形状发生严重的变化，防止由于二冷水反流到结晶器与坯壳之间而导致结晶器铜板下端部腐蚀严重等问题的发生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种连铸二冷喷嘴，用于连铸机的二冷喷淋装置中，其中：二冷喷嘴的喷嘴本体是管状体，从后端开始依次加工成喷嘴内孔、节流块安装孔、固定用的内螺纹、喷口；

所述内螺纹用于将喷嘴连接安装于喷淋架上；

所述节流块安装孔内用粘结剂安装节流块，节流块是调节水流量和喷嘴喷射特性的部件，其是一个中心带有节流孔的圆柱体，节流孔是圆柱形通孔；

所述喷口为椭圆形，喷口的截面积≤节流孔的孔径；

所述喷嘴本体的前端外表面加工成喷嘴头部上球面、喷嘴头部下球面，并使喷嘴头部上球面的最前端和喷嘴头部下球面的最前端之间形成一个前端突出，其前端突出的尺寸为L₂，还使喷嘴头部上球面沿着喷口方向和喷嘴头部下球面沿着喷口方向之间形成一个喷口方向突出，其喷口方向突出的尺寸为L₃；

在所述喷口的上缘侧和下缘侧分别切削两个弧形的喷嘴导向切面，使喷口的外端形成喷口导向切面坡口，其中沿喷口的上缘侧喷嘴导向切面中心形成的喷口上切线与喷嘴中心线形成一个上切角α₁；沿喷口的下缘侧喷嘴导向切面中心形成的喷口下切线与喷嘴中心线形成一个下切角α₂。

所述喷嘴本体由一块铜或不锈钢材质的防磁、耐磨金属材料制成。

所述喷口的截面积≤0.05*节流孔的孔径。

所述喷嘴本体的后端外表面加工成外六角面。

所述前端突出的尺寸L₂为8-10mm，所述喷口方向突出的尺寸L₃为2-3mm。

本发明的另一目的是这样实现的：

一种如权利要求上所述的连铸二冷喷嘴的使用方法，其特征在于：

使用时在连铸机二冷喷淋装置的位置中设数排二冷喷嘴排，每排二冷喷嘴排由若干个所述的二冷喷嘴组成，并根据二冷喷嘴在铸机内的安装位置的不同，使用不同大小节流孔的节流块的二冷喷嘴，各连铸二冷喷嘴保持喷嘴头部上球面中心点朝上，并调节第一排二冷喷嘴的α₁与α₂，其中，α₁为0-3°，α₂为5-30；在保证水量的同时，使二冷水喷射到铸坯的上缘侧基本垂直于铸坯，防止水进入结晶器铜板与铸坯之间的间隙；第二排之后喷嘴的α₁与α₂一致。

本发明的有益效果：

本发明结合了目前板坯连铸机头部位二冷喷嘴容易堵塞、结晶器铜板腐蚀严重等问题，在不改变二冷工艺和基本设备设计的前提下，可有效提高结晶器铜板的使用寿命，防止喷嘴受熔渣等的影响而导致堵塞、喷出形状改变等问题的出现，能够减少人工喷嘴清理的繁重劳动和作业危险性，同时也为减少因二冷水进入结晶器后导致的铸坯角横裂缺陷、铸坯表面微裂纹缺陷的控制打下了基础。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明连铸二冷喷嘴的外形结构示意图；

图2为图1连铸二冷喷嘴的后端视图；

图3为图1连铸二冷喷嘴的前端视图；

图4为图1连铸二冷喷嘴的纵向剖面图。

附图标记说明：

1-喷嘴本体，2-喷嘴内孔，3-节流块，4-节流孔，5-固定外六角面，6-喷嘴头部上球面，7-喷嘴头部下球面，8-喷口，9-固定用内螺纹，10-喷口导向切面坡口。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

参见图1-图4，本发明的连铸二冷喷嘴使用于连铸机的二冷喷淋装置中，连铸二冷喷嘴中的喷嘴本体1的长度L₁根据喷口8到铸坯表面的距离和喷嘴喷出特性值进行加工，通过喷嘴长度1在加工制作过程中的长度控制，调整原喷淋架设计中喷嘴与铸坯表面距离的不足。由于这种喷嘴主要用于对已有的铸机局部喷淋***进行调整，而原有的喷淋架与铸坯表面距离远近各不相同，特别是一些离开铸坯表面距离比较近的，需要缩短喷嘴本体的长度来矫正，配合工艺水量的调整，以达到在满足铸坯冷却的条件下减少喷嘴受熔渣造成堵塞的影响，相反，有些喷淋架离开铸坯表面的距离太远，导致二冷水喷射方向容易偏(水直接喷在辊子上)，可以通过这喷嘴本体1长度的调整减少喷口与铸坯表面的距离，优化喷淋冷却效果。

喷嘴本体1是管状体，从后端开始依次加工成喷嘴内孔2、节流块安装孔、固定用的内螺纹9、喷口8，即，喷嘴的水流方向依次为内孔2-节流孔4-喷口8。其中，内螺纹9用于将喷嘴连接安装于喷淋架上，喷淋架是外螺纹，安装时只要将喷嘴内螺纹9拧到喷淋架外螺纹上，并保持喷口水平，上下突出位置正确即可。整个喷嘴本体1由一块铜或不锈钢材质等的防磁、耐磨金属材料制成，以防止静电吸附金属氧化物造成喷嘴堵塞。

所述节流块安装孔内用粘结剂安装节流块3，节流块3是调节水流量和喷嘴喷射特性的部件，其是一个中心带有节流孔4的圆柱体，节流孔4是圆柱形通孔，每个节流块3的节流孔4孔径大小不同，因为即使在同一台铸机上，根据冷却工艺要求，不同区域、位置的喷嘴的最大、最小流量是有不同的区间范围要求的，而一个区域内的二冷水供水是公用一个支管，管道内的水压是相同的，节流孔的大小可以用于调整该喷嘴的实际水流量，满足各种冷却工艺的要求，为此，在喷嘴的基本外形不变(便于加工)，可以通过该节流块3的节流孔4的孔径大小调节该喷嘴的流量，以满足不同流量范围的需求(各节流块外径不变，均为节流块安装孔的孔径)。

喷口8为椭圆形，其截面积、形状根据二冷喷淋的要求调整，上述节流孔4的功能是调节水的流量，而喷口8的形状主要是调节水量喷出的形状特性，一般为扇形或椭圆形为佳，因此，本发明喷口8采用椭圆形，喷口8的截面积≤节流孔4的孔径，一般，喷口8的截面积≤0.05*节流孔4的孔径(即在5％以内，偏差太大容易导致喷口磨损)。

喷嘴本体1的后端外表面加工成固定用的外六角面5(便于喷嘴安装)，其前端外表面加工成喷嘴头部上球面6、喷嘴头部下球面7，并使喷嘴头部上球面6的最前端和喷嘴头部下球面7的最前端之间形成一个前端突出，其前端突出的尺寸为L₂，L₂为8-10mm，还使喷嘴头部上球面6沿着喷口方向和喷嘴头部下球面7沿着喷口方向之间形成一个喷口方向突出，其喷口方向突出的尺寸为L₃，L₃为2-3mm。

在椭圆形喷口8的上缘侧和下缘侧分别切削两个弧形的喷嘴导向切面，使椭圆形喷口8的外端形成喷口导向切面坡口，其中沿椭圆形喷口8的上缘侧喷嘴导向切面中心形成的喷口上切线X₁与喷嘴中心线X₃形成一个上切角α₁；沿椭圆形喷口8的下缘侧喷嘴导向切面中心形成的喷口下切线X₂与喷嘴中心线X₃形成一个下切角α₂。

本发明的连铸二冷喷嘴使用于连铸机的二冷喷淋装置中，使用时在二冷喷淋装置的位置中设数排二冷喷嘴排，每排二冷喷嘴排由若干个所述的连铸二冷喷嘴组成，并根据二冷喷嘴在铸机内的安装位置的不同，使用不同大小节流孔的二冷喷嘴；各连铸二冷喷嘴保持喷嘴头部上球面6中心点朝上；然后调节第一排喷嘴的α₁与α₂，其中，α₁为0-3°，α₂为5-30°，在保证水量的同时，使二冷水喷射到铸坯的上缘侧基本垂直于铸坯，防止水进入结晶器铜板与铸坯之间的间隙；第二排之后喷嘴的α₁与α₂一致，喷嘴头部上球面6的突出部位用于阻挡熔渣对喷口8、喷口导向切面坡口10及坡口末端的污染，防止喷嘴头部结堵而导致喷水形状、水量、喷射方向的改变。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种连铸二冷喷嘴，用于连铸机的二冷喷淋装置中，其特征在于：

二冷喷嘴的喷嘴本体是管状体，从后端开始依次加工成喷嘴内孔、节流块安装孔、固定用的内螺纹、喷口，其中：

所述内螺纹用于将喷嘴连接安装于喷淋架上；

所述节流块安装孔内用粘结剂安装节流块，节流块是调节水流量和喷嘴喷射特性的部件，其是一个中心带有节流孔的圆柱体，节流孔是圆柱形通孔；

所述喷口为椭圆形，喷口的截面积≤节流孔的孔径；

所述喷嘴本体的前端外表面加工成喷嘴头部上球面、喷嘴头部下球面，并使喷嘴头部上球面的最前端和喷嘴头部下球面的最前端之间形成一个前端突出，其前端突出的尺寸为L₂，还使喷嘴头部上球面沿着喷口方向和喷嘴头部下球面沿着喷口方向之间形成一个喷口方向突出，其喷口方向突出的尺寸为L₃；

在所述喷口的上缘侧和下缘侧分别切削两个弧形的喷嘴导向切面，使喷口的外端形成喷口导向切面坡口，其中沿喷口的上缘侧喷嘴导向切面中心形成的喷口上切线与喷嘴中心线形成一个上切角α₁；沿喷口的下缘侧喷嘴导向切面中心形成的喷口下切线与喷嘴中心线形成一个下切角α₂。

2.如权利要求1所述的连铸二冷喷嘴，其特征在于：

所述喷嘴本体由一块铜或不锈钢材质的防磁、耐磨金属材料制成。

3.如权利要求1所述的连铸二冷喷嘴，其特征在于：

所述喷口的截面积≤0.05*节流孔的孔径。

4.如权利要求1所述的连铸二冷喷嘴，其特征在于：

所述喷嘴本体的后端外表面加工成外六角面。

5.如权利要求1所述的连铸二冷喷嘴，其特征在于：

所述前端突出的尺寸L₂为8-10mm，所述喷口方向突出的尺寸L₃为2-3mm。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的连铸二冷喷嘴的使用方法，其特征在于：

使用时在连铸机二冷喷淋装置的位置中设数排二冷喷嘴排，每排二冷喷嘴排由若干个所述的二冷喷嘴组成，并根据二冷喷嘴在铸机内的安装位置的不同，使用不同大小节流孔的节流块的二冷喷嘴，各连铸二冷喷嘴保持喷嘴头部上球面中心点朝上，并调节第一排二冷喷嘴的α₁与α₂，其中，α₁为0-3°，α₂为5-30；在保证水量的同时，使二冷水喷射到铸坯的上缘侧基本垂直于铸坯，防止水进入结晶器铜板与铸坯之间的间隙；第二排之后喷嘴的α₁与α₂一致。