CN2746998Y - 一种异形薄板坯连铸用浸入式水口 - Google Patents
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Abstract
一种异形薄板坯连铸用浸入式水口，由碗口直管段、扩张段和分流段组成；其中，碗口直管段与扩张段采用一个扩流嘴相连接，扩流嘴的前壁的扩张曲线成S型，扩流嘴的侧壁成直线型收敛；所述的扩张段的前壁扩张采用线性的小角度渐变方式；侧壁的收敛采用线性的小角度渐变方式。本实用新型具有降低流体速度而避免产生紊流的双重功能；而且，有利于钢流速度的稳定降低，而且使浸入式水口耐火材料壁的加工制造变得简单容易。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种引导金属熔液的水口，特别涉及一种薄板坯连铸用浸入式水口。
背景技术
在连续铸钢作业中，金属溶液用浸入式水口从中间包引入到内有水冷壁的金属结晶器中。浸入式水口的功能有如下几点：(1)用来引导钢水从中间包注入到结晶器中并避免与空气接触。(2)理想的浸入式水口还要求将钢水均匀地引入到结晶器中而无紊流，并保持结晶器中液面的稳定。因为紊流的产生将有可能将保护渣卷入到钢水中，从而产生铸坯表面或内在缺陷。(3)减少或消除结晶器弯月面上出现的驻波振动。在板坯连铸中，钢水引入结晶器通常产生一驻波振动，这一驻波振动有可能将保护渣卷入到钢水中，从而破坏新生坯壳与结晶器之间的润滑，并有可能导致漏钢。
薄板坯连铸用浸入式水口与薄板坯连铸结晶器一同构成了薄板坯连铸工艺的核心技术。满足流场需求的浸入式水口内外型设计和加工制造工艺是薄板坯连铸工艺的特征技术之一。作为薄板坯连铸用浸入式水口(SEN)，由于铸坯薄、漏斗型结晶器的开口度相对较小，外型上要求浸入式水口薄壁扁口，即要求浸入式水口的一对前壁形状以一定的方式从水口碗部的圆形逐步收敛成一扁口，另一方面，由于钢通量自身的需求限制，浸入式水口的另一对前壁形状需从水口碗部的圆形逐渐扩张，以保持浸入式内框面积的不变或增加，有利于钢流速度的降低和稳定。现有薄板坯浸入式水口的一项普遍特征是，水口一对前壁形状的收敛和另一对前壁形状扩张的结果，使水口内腔形状从水口碗部的圆形以某种方式逐步变成长轴和短轴不断变化的一个矩形或一个近似于矩形内切椭圆的形状。
中国专利CN1155858A公开了一种浸没式喷管即通常意义的浸入式水口。该发明的浸没式喷管由三部分组成：(1)一个具有轴向对称的入口管段，(2)一个具有二个或多个前壁和侧壁的过渡段，(3)一个带有偏转管和分流装置的分流段。上述喷管的主要特征是，通过相当大地增加过渡段的横截面积，使钢水的流速在过渡段得到相当大的降低，因此，该喷管前壁的收敛角范围是2.0～8.6度，而侧壁的扩张角范围是16.6～6.0度。该喷管偏转管的偏转角是在每一侧均从垂直方向偏转大约10～80度。从几何图形的角度可知，上述要求变化范围的限制结果是，喷管出流孔部位扩张前壁非常宽，收敛前壁很窄，不仅使水口的制造加工变得过于困难，而且过度扩张的结果是，吐出钢流的涡心向结晶器铜板的窄面太近，不利于铜板热流密度的均衡和新生坯壳的形成。过度收敛前壁，使前壁太窄，结果并不有利于钢流出口速度的降低而是其反。
中国专利CN1072538C公布了一种薄板坯连铸用浸入式水口。该水口由直管管和扩流嘴角两部分组成。二者通过一锥形配合部相连，其特征在于，扩流嘴上部最高横截面的表面积小于直管管的表面积，扩流嘴窄侧面的内侧壁相对于垂直方向形成一个小于或等于7.5度的角。扩流嘴下部有一分流装置称之为分流板，它将扩流嘴内的钢液一分为二，分流板下部向对称轴沿结晶器窄侧壁收缩，由此在其侧壁和该垂直轴之间形成两个小于或等于7.5度的角。
该专利的新颖点是，扩流嘴上部最高横截面的表面积小于直管管的表面积，这一点本质上是将中间包的钢液起始下流点下移，从而降低了钢流的起始出口速度。扩流嘴则将钢流尽可能均匀地沿结结晶器宽面分布。但由于扩流嘴的吐出孔未设侧孔，钢流的涡心将向下移动，冲击深度较大。
中国专利CN1478004A公布了一种薄板坯连铸用浸入式水口，该水口由三部分组成，即入口管段、具有二个前壁和侧壁的过渡段以及一个带有偏转管和分流块的分流段。这一专利从某种意义上讲，可理解成是专利CN1155858A的改进型。它在水口下部的分流块中间再引入二个或更多的钢流通道。使钢流分配更加均匀。但上述水口的制造加工难度更大。水口分流块的整体强度也受影响。另外，分流块内部的较小的钢流通道在浇钢过程中实际上也容易产生堵塞。
业内人士明白，薄板坯连铸用浸入式水口一对前壁的扩张和另一对前壁的收敛，其根本目的是为了让水口能容纳于较窄断面的薄板坯结晶器中。传统板坯结晶器中钢液面的稳定性一般要优于薄板坯连铸结晶器的液面，而传统板坯连铸的结晶器的浸入式水口形状为直管型和二个对称的吐出孔，无须采用水口的主体部分前壁的扩张和侧壁的收敛。受此启发，薄板坯连铸用浸入式水口形状的变化，在实现水口尺寸与结晶器上口的“容纳”协调之后，因尽量减少水口几何尺寸的突变。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种异形薄板坯连铸用浸入式水口，具有降低流体速度而避免产生紊流的双重功能；利于钢流速度的稳定降低，而且使浸入式水口耐火材料壁的加工制造变得简单容易。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种异形薄板坯连铸用浸入式水口，由碗口直管段、扩张段和分流段组成；其中，碗口直管段与扩张段采用一个扩流嘴相连接，扩流嘴的前壁的扩张曲线成S型，扩流嘴的侧壁成直线型收敛。
所述的扩流嘴的内腔为一面积逐渐扩大并拉长的椭圆形。
所述的扩流嘴横向扩展的宽度与扩流嘴完成扩展的高度之比为0.8～0.1，优选为0.25。
所述的扩张段的前壁扩张采用小角度线性扩张方式；侧壁的收敛采用小角度线性收敛方式。
所述的扩张段的前壁的扩张角范围为0～5度，优选4度；侧壁的收敛角度范围为1～2度，优选为1.5～1.8度。
所述的扩张段的前壁为分段扩张形成，总扩张角范围为0～5度。
所述的分流段的分流吐出孔采用双孔方式，水口底部的分流块两个侧壁分别与分流吐出孔内侧壁平行；分流块两个侧壁的倾斜角度采用小角度方式。
所述的分流块的高度与吐出孔的高度之比为2～0.5，优选为0.6∶1。。
所述的分流段的分流块两个侧壁与中心垂直线偏离角度小于等于30度。
所述的分流块两个侧壁与中心垂直线偏离角度等于15度。
进一步，本实用新型的水口的分流段还设有分流翼，该分流翼连接于所述的分流块上，分流翼顶端高于分流吐出孔上沿。
本实用新型的优点在于：
与现有技术的对比，本实用新型的碗口直管段与扩张段采用一个扩流嘴相连接的方式，该扩流嘴具有降低流体速度而避免产生紊流的双重功能，优于现有技术扩流嘴同时显著扩张和同时突变收敛造成的的钢水紊流问题。
本实用新型的主体输送段即扩张段的前壁扩张和侧壁的收敛采用线性的小角度渐变的方式。小角度线性扩张和线性收敛使得钢水流速在主输送段得到均匀的降低，并极大地避免了紊流在主输送段的产生。现有技术采用诸如设置偏转管的方式，采用多角度和外加扩张壁多段式扩张方法，总的扩张壁曲线非线性，总扩张角度和总收敛角度都较大。上述做法不仅不利于钢流速度的稳定降低，而且使浸入式水口耐火材料壁的加工制造变得难以实施。
本实用新型的所述的分流段的分流吐出孔采用双孔方式，水口底部的分流块两个侧壁分别与分流吐出孔内侧壁平行；分流块两个侧壁的倾斜角度采用小角度方式。现有技术此处采用分流块大角度导流，不仅会降低吐出孔的面积，而且导致钢水在吐出孔附近的紊流增加。
附图说明
图1为本实用新型水口实施例1的扩张面剖面图；
图1a为图1的A-A横截面示意图；
图1b为图1的B-B横截面示意图；
图1c为图1的C-C横截面示意图；
图2为本实用新型水口实施例1的收敛面剖面图；
图3为本实用新型水口的扩流嘴扩张面剖面图；
图4为本实用新型水口实施例2的扩张面剖面图；
图4a为图4的D-D横截面示意图；
图4b为图4的E-E横截面示意图；
图4c为图4的F-F横截面示意图；
图5为本实用新型水口实施例2的收敛面剖面图；
图6为本实用新型水口实施例3的扩张面剖面图；
图6a为图6的G-G横截面示意图；
图6b为图6的H-H横截面示意图；
图6c为图6的I-I横截面示意图；
图7为本实用新型水口实施例3的收敛面剖面图；
具体实施方式
下面通过附图及实施例，对本实用新型做详细说明，但本实用新型的内容不局限于实施例。
参见图1、图2，本实用新型所述的的异形薄板坯连铸用浸入式水口实施例1，其由碗口直管段1、扩流嘴2、扩张段3和分流段4组成；薄板坯连铸用浸入式水口直接安装在连铸中间包的底部座砖中，浸入式水口的碗口与控流塞棒直接相连；
如图1、图3所示，扩流嘴2的前壁21的扩张曲线成S型，扩流嘴2的侧壁22成直线型收敛，所述的扩流嘴2的内腔20为一面积逐渐扩大并拉长的椭圆形。
所述的扩流嘴2横向扩展的宽度ΔW(w2-w1)与扩流嘴2完成扩展的高度H2之比为0.25。
再请参见图1～图2、图1A～1C，所述的扩张段2的前壁采用小角度线性扩张方式；侧壁的收敛采用小角度线性收敛方式。
所述的扩张段2的前壁的扩张角α范围为4.0度；侧壁的收敛角度β为1.5～1.8度。
参见图1、图2，所述的分流段4的分流吐出孔41采用双孔方式，水口底部的分流块42两个侧壁分别与分流吐出孔41内侧壁平行；分流块42两个侧壁的倾斜角度采用小角度方式，该分流块42两个侧壁与中心垂直线偏离角度θ为15度；所述的分流块42的高度h1与分流吐出孔41的高度h2之比为0.6∶1。
参见图4～图5，图4D～图4F，其所示为本实用新型的实施例2：它由碗口直管段1、扩流嘴2、扩张段3和分流段4组成。碗口直管段1控流塞棒相连，碗口的开口度曲线与控流塞棒的塞头一致，以保持钢水浇注过程中正常的流量曲线。直管段1碗口下部为圆型的直管部分，其长度由中间包台车的高度在设计时选定。直管段1与扩张段3由扩流嘴2相连，扩流嘴2前壁的扩张曲线成突变S型，但其与上部直管段1和下部扩张段3采用倒圆角度相连，扩流嘴2的高度此处与下部扩张段3的宽度为2∶1，水口前壁的扩张在扩流嘴2全部完成。
参见图6、图7以及图6A～6C，其为本实用新型的实施例3，其也由碗口直管段1、扩流嘴2、扩张段3和分流段4组成。水口侧壁的收敛成直线型，收敛角度为1.6度。水口的扩张段3前壁采用小角度线性扩张方式，前壁的总扩张角为4度，且不分段。分流吐出孔41采用2孔方式，分流吐出孔41底部的分流块42两个侧壁的倾斜角度也采用小角度方式，分流块42两个侧壁与中心垂直线偏离角度15度，并且左右对称；而且，分流段4还设有分流翼43，该分流翼43连接于所述的分流块42上，分流翼43顶端高于分流吐出孔41上沿。
本实用新型的浸入式水口，能稳定输送钢水至结晶器，结晶器液面平稳，弯月面无卷渣现象发生，尤其适宜于宽断面漏斗型结晶器。
Claims (15)
1.一种异形薄板坯连铸用浸入式水口，它由碗口直管段、扩张段和分流段组成；其特征在于，所述的碗口直管段与扩张段采用一个扩流嘴相连接，扩流嘴的前壁的扩张曲线成S型，扩流嘴的侧壁成直线型收敛。
2.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的扩流嘴的内腔为一面积逐渐扩大并拉长的椭圆形。
3.如权利要求1或2所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的扩流嘴横向扩展的宽度与扩流嘴完成扩展的高度之比为0.8～0.1。
4.如权利要求1或2所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的扩流嘴横向扩展的宽度与扩流嘴完成扩展的高度之比为0.25。
5.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的扩张段的前壁采用小角度线性扩张方式；侧壁的收敛采用小角度线性收敛方式。
6.如权利要求1或5所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的扩张段的前壁的扩张角范围为0～5度；侧壁的收敛角度范围为1～2度。
7.如权利要求1或5所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的扩张段的前壁为分段扩张形成，总扩张角范围为0～5度。
8.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的分流段的分流吐出孔采用双孔方式，水口底部的分流块两个侧壁分别与分流吐出孔内侧壁平行；分流块两个侧壁的倾斜角度采用小角度方式。
9.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，还设有分流翼，该分流翼连接于所述的分流块上，分流翼顶端高于分流吐出孔上沿。
10.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的分流块的高度与吐出孔的高度之比为2～0.5。
11.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的分流段的分流块两个侧壁与中心垂直线偏离角度小于等于30度。
12.如权利要求1或5所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的水口整个前壁的扩张角度是4.0度。
13.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的水口整个侧壁的收敛角度是1.5～1.8度。
14.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的分流块的高度与吐出孔的高度之比为0.6∶1。
15.如权利要求1所述的薄板坯连铸用浸入式水口，其特征在于，所述的分流块两个侧壁与中心垂直线偏离角度等于15度。
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