鑄嘴及鑄造裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及用于鑄造鋼的浸入式鑄嘴(1)，其包含：入口部(1A)；伸長部(1B)，其沿著第一縱軸X1從該入口部(1A)延伸或是與該入口部鄰接地延伸，直至；出口部(1C)，其由外周壁界定且包含在該外周壁上開口的第一出口前端口(35)；澆鑄孔(50)，其與第一縱軸X1平行地延伸，在該入口孔(18)開口且至少部分地在鑄嘴的出口部(1C)內延伸，由此至少通過該第一前端口(35)而開放于大氣，該第一前端口(35)沿著橫越該第一縱軸X1的前端口方向Y1，從與孔(50)相連的前端口入口端(35i)延伸到在鑄嘴的出口部的外周壁開口的前端口出口端(35o)，其中鑄嘴出口部(1C)沿著與第一縱軸X1垂直的平面、通過前端口入口(35i)的平面切面包含：孔(50)的外形，其由孔周緣(50P)、和由以該孔周緣所界定的區域的孔質心(50x)界定；鑄嘴的出口部的外周壁的外形，其由壁周緣(1P)、和以該壁周緣所界定的區域的壁質心(1x)界定；及第一橫軸Y，其經過孔質心(50x)且沿著與前端口方向Y1在切面的平面上的正交投影平行的方向延伸，其特征為，在該平面切面中：孔質心(50x)及壁質心(1x)是不同的，且分開一段距離d≠0，沿著第一橫軸Y從孔質心(50x)延伸到壁周緣(1P)的區段比從壁質心(1X)延伸到在第一橫軸Y與壁周緣(1P)之間的相交點的區段還長。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于鑄造如H型梁及其類似物的金屬梁的鑄嘴。本專利技術的鑄嘴可使進入鑄模內的金屬流得到較佳的控制，由此生產出缺陷少的金屬梁。現有技術在金屬成型工藝中，金屬熔體從一個冶金容器轉移到另一個冶金容器、轉移到鑄模或工具。例如，如第1圖所示，盛桶(11)裝有出自熔爐并轉移至中間罐(10)的金屬熔體。接著，金屬熔體可從中間罐通過灌注鑄嘴(1)澆鑄至鑄模以形成板坯、方坯、梁坯或鑄錠。出自冶金容器的金屬熔體流受重力驅使而流過位于該容器底部的鑄嘴系統(1、111)。尤其是，中間罐(10)在其底壁(10a)設有鑄嘴(1)，所述鑄嘴(1)使中間罐內部與鑄模流體相通)。一些裝置沒有設置中間罐而是直接將盛桶連接至鑄模。在一些情況下，為了確保鑄模的最佳填充以及流入鑄模的金屬的熱分布而對單一鑄模使用兩個鑄嘴。此方案可用于如US3931850中的簡單矩形輪廓(rectangularprofile)，但是它通常用于模制復雜形狀的金屬零部件，如H狀梁或類似物。例如，JPH09122855揭露藉由兩個鑄嘴供料的H型梁鑄模，這些鑄嘴位于H型梁的各凸緣與腹板之間的相交點(注意：「凸緣」指「H」的兩個側面組件而「腹板」指連接兩個凸緣的中間組件；H型梁經常也被稱為I型梁，在此，這兩個用語用作同義字)。對單一鑄模使用兩個鑄嘴產生若干缺點。第一，由于需要兩個鑄嘴而不是單一鑄嘴，因此生產成本增加。第二，必須在鑄造期間很好地協調兩個鑄嘴的流量，以免整體金屬供料流變得不均勻。這是不容易達成的。如例如在JPS58224050、JPH115144、及JPH05146858中所揭示的那樣，每個鑄模包含單一鑄嘴的H型梁鑄造裝置已經被提出，因而解決了上述的關于使用兩個鑄嘴的缺點。在每個前述文獻中，包含端出口、以及在鑄嘴的周壁的數個前端口的單一鑄嘴配置在H型鑄模的僅僅一個凸緣與腹板之間的相交點。因其相對于鑄模的偏移位置，這種鑄嘴具有較復雜的前端口設計：其開口并非(如同數個鑄嘴相對于鑄模對稱地配置的情況)相對于垂直平面對稱地環繞鑄嘴的周緣分布。它們至少包含：第一前端口，其平行于腹板延伸且朝向H型鑄模的相對凸緣開口。為了確保位于鑄嘴側上的凸緣角落的適當填充，前述鑄嘴也包含與第一前端口形成Y形的兩個前端口。前端口通常是朝下延伸的。鑄嘴的尺寸受限于可在H型鑄模的凸緣和腹板的相交點得到的間隙，需牢記的是，應當避免鑄嘴與鑄模壁之間的接觸，以免經固化的金屬橋將形成在鑄嘴與冷卻的鑄模壁之間。這影響由周壁尺寸受到限制的這種鑄嘴所能達到流量，因而也限制了軸向孔及前端口的尺寸。JPH09122855提出一對具有三角形橫截面形狀、帶有圓角的鑄嘴，以便將可在H型鑄模的每個凸緣與腹板之間的相交點得到的間隙優化。所述鑄嘴只設有端出口，形狀也是三角形，并且不包含前端口。填充鑄模的熔融金屬的流體分布及熱分布對確保無缺陷梁的生產當然是非常重要的。H型梁鑄模內的流體分布及熱分布都對這種單一鑄嘴的設計非常敏感，尤其是對前端口的數量、位置、及設計非常敏感。例如，確保及時穩定的鑄模的填充是重要的，其盡可能避免了金屬射流以過度的動量撞擊鑄模壁(這會產生不受控制的紊流且快速侵蝕鑄模，因而減少其使用壽命)。當形成渦流及紊流時，梁的冷卻變得更難以控制并且缺陷出現。本專利技術的目的在于提供適合填充如H型梁、T型梁、L型梁、C型梁、及其類似物的復雜形狀的鑄模的鑄嘴，其可以加強控制穿入這種鑄模的金屬射流，由此導致較順暢的流體分布及熱分布，而最終導致非常低缺陷集中的金屬梁。本專利技術的這個及其他優點將在下文中給出。
技術實現思路
本專利技術定義在隨附的獨立權利要求中。較佳的實施例定義在從屬權利要求中。尤其是，本專利技術涉及用于鑄造鋼的浸入式鑄嘴，其包含：入口部，其位于鑄嘴的第一端且包含入口孔；伸長部，其由外周壁界定且沿著第一縱軸X1從該入口部延伸或是與該入口部鄰接地延伸，直至；出口部，其位置與伸長部相鄰且包括鑄嘴的與第一端相對的第二端，該出口部由外周壁界定且包含在該外周壁開口上的第一出口前端口；孔，其與第一縱軸X1平行地延伸，在該入口孔開口，且沿著鑄嘴的伸長部且至少有部分地鑄嘴的出口部內延伸，由此至少通過該第一前端口向大氣開放，該第一前端口沿著橫越該第一縱軸X1的前端口方向Y1，從與孔相連的前端口入口延伸到在鑄嘴的出口部的外周壁開口的前端口出口，其中鑄嘴出口部的沿著與第一方向X1垂直的平面、通過前端口入口的平面切面包含：孔(50)的外形，其由孔周緣(50P)、和由以該孔周緣所界定的區域的孔質心(50x)界定；鑄嘴的出口部的外周壁的外形，其由壁周緣(1P)、和以該壁周緣所界定的區域的壁質心(1x)界定；以及第一橫軸Y，其經過孔質心(50x)且沿著與前端口方向Y1在切面的平面上的正交投影平行的方向延伸，其特征為，伸長部(1B)和出口部兩者的周壁，其在大致鑄嘴的整個長度上以縱軸X1為中心，且其中至少在第一前端口的水平，孔改變沿著與第一縱軸X1平行且相對于第一縱軸X1偏移的第二縱軸X2、在與第一前端口相反的方向延伸的幾何形狀，鑄嘴不包含如下的前端口：該前端口沿著與第一前端口(35)相對于第一縱軸X1的方向相反的方向延伸，且屬于由縱軸X1、和前端口方向Y1所界定的平面，及其特征為，在該平面切面中，孔質心(50x)及壁質心(1x)是不同的并且分開一段距離d≠0。沿著第一橫軸Y從孔質心(50x)延伸到壁周緣(1P)的區段具有長度L1，該長度L1比從壁質心(1X)延伸到在第一橫軸Y與壁周緣(1P)之間的相交點的區段的長度L2還長。L1/L2比率較佳為至少等于1.05，更佳為至少1.1，最佳為至少1.25。這種幾何形狀實現了前端口通道的大量伸長，這提供了比現今可得的、具有同心的孔及周壁的傳統鑄嘴還穩定的金屬流及其動量耗散。用詞“開放于大氣”指開放至鑄嘴外部周圍的大氣。若鑄嘴前端口是插入鑄模的腔，則“大氣”指由鑄模的圍繞該鑄嘴前端口的腔所界定的空間。在此，“前端口”用于其一般所接受的端口通道的定義：與軸向孔流體相通，且從軸向孔橫向延伸，且包含至少部分地在鑄嘴周壁開口的出口。它包括有一部分在鑄嘴的第二端開口的數個端口，若它們也在周壁開口，例如第3圖中的下部的前端口。平面圖或二維形狀的“質心”被定義為在形狀中全部的點的算術平均(平均值)位置。換言之，它是從該區域剪下的硬紙板可以完美地在筆尖上保持平衡的點(假設均勻的密度及均勻的重力場)。在幾何學中，二維圖的用語“重心”是“質心”的同義字，而在物理學中，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于鑄造鋼的浸入式鑄嘴(1)，包含：入口部(1A)，其位于該鑄嘴的第一端且包含入口孔(18)；伸長部(1B)，其由外周壁界定且沿著第一縱軸(X1)從該入口部(1A)延伸或是與該入口部(1A)鄰接地延伸，直至；出口部(1C)，其布置成相鄰于且包括該鑄嘴的與該第一端相對的第二端，該出口部由外周壁界定且包含在該外周壁上開口的第一出口前端口(35)；孔(50)，其與該第一縱軸(X1)平行地延伸，在該入口孔(18)開口，且沿著該鑄嘴的該伸長部(1B)且至少部分地在該鑄嘴的該出口部(1C)內延伸，由此至少通過該第一前端口(35)而開放于大氣，該第一前端口沿著橫越該第一縱軸(X1)的前端口方向(Y1)，從與該孔(50)相連的前端口入口(35i)延伸到在該鑄嘴的該出口部的該外周壁開口的前端口出口(35o)，其中該鑄嘴出口部(1C)沿著與該第一縱軸(X1)垂直的平面、通過該前端口入口(35i)的平面切面包含：該孔(50)的外形(outline)，其由孔周緣(50P)和由以該孔周緣所界定的區域的孔質心(50x)界定；及該鑄嘴的該出口部的該外周壁的外形，其由壁周緣(1P)和以該壁周緣所界定的區域的壁質心(1x)界定；及第一橫軸(Y)，其經過該孔質心(50x)且沿著與該前端口方向Y1在該切面的平面上的正交投影平行的方向延伸，其特征為，伸長部(1B)和出口部(1C)兩者的周壁，其在該鑄嘴的大致整個長度上以該縱軸(X1)為中心，且其中至少在該第一前端口(35)的水平，該孔(50)改變在與該第一前端口相反的方向沿著與該第一縱軸(X1)平行且相對于該第一縱軸(X1)偏移的第二縱軸(X2)延伸的幾何形狀，該鑄嘴不包含如下的前端口：所述前端口沿著與該第一前端口(35)相對于該第一縱軸X1的方向相反的方向延伸，且屬于由該縱軸(X1)和該前端口方向(Y1)所界定的平面，并且在該平面切面中，該孔質心(50x)及壁質心(1x)是不同的且分開一段距離d≠0，沿著該第一橫軸(Y)從該孔質心(50x)延伸到該壁周緣(1P)的區段具有長度(L1)，該長度(L1)比從該壁質心(1X)延伸到在該第一橫軸(Y)與該壁周緣(1P)之間的相交點的區段的長度(L2)還長。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.11.07 EP 13191871.6;2013.11.07 EP 13191876.51.一種用于鑄造鋼的浸入式鑄嘴(1)，包含：
入口部(1A)，其位于該鑄嘴的第一端且包含入口孔(18)；
伸長部(1B)，其由外周壁界定且沿著第一縱軸(X1)從該入口部(1A)延伸或是與該入口
部(1A)鄰接地延伸，直至；
出口部(1C)，其布置成相鄰于且包括該鑄嘴的與該第一端相對的第二端，該出口部由
外周壁界定且包含在該外周壁上開口的第一出口前端口(35)；
孔(50)，其與該第一縱軸(X1)平行地延伸，在該入口孔(18)開口，且沿著該鑄嘴的該伸
長部(1B)且至少部分地在該鑄嘴的該出口部(1C)內延伸，由此至少通過該第一前端口(35)
而開放于大氣，該第一前端口沿著橫越該第一縱軸(X1)的前端口方向(Y1)，從與該孔(50)
相連的前端口入口(35i)延伸到在該鑄嘴的該出口部的該外周壁開口的前端口出口(35o)，
其中該鑄嘴出口部(1C)沿著與該第一縱軸(X1)垂直的平面、通過該前端口入口(35i)
的平面切面包含：
該孔(50)的外形(outline)，其由孔周緣(50P)和由以該孔周緣所界定的區域的孔質心
(50x)界定；及
該鑄嘴的該出口部的該外周壁的外形，其由壁周緣(1P)和以該壁周緣所界定的區域的
壁質心(1x)界定；及
第一橫軸(Y)，其經過該孔質心(50x)且沿著與該前端口方向Y1在該切面的平面上的正
交投影平行的方向延伸，
其特征為，
伸長部(1B)和出口部(1C)兩者的周壁，其在該鑄嘴的大致整個長度上以該縱軸(X1)為
中心，且其中至少在該第一前端口(35)的水平，該孔(50)改變在與該第一前端口相反的方
向沿著與該第一縱軸(X1)平行且相對于該第一縱軸(X1)偏移的第二縱軸(X2)延伸的幾何
形狀，
該鑄嘴不包含如下的前端口：所述前端口沿著與該第一前端口(35)相對于該第一縱軸
X1的方向相反的方向延伸，且屬于由該縱軸(X1)和該前端口方向(Y1)所界定的平面，并且
在該平面切面中，
該孔質心(50x)及壁質心(1x)是不同的且分開一段距離d≠0，
沿著該第一橫軸(Y)從該孔質心(50x)延伸到該壁周緣(1P)的區段具有長度(L1)，該長
度(L1)比從該壁質心(1X)延伸到在該第一橫軸(Y)與該壁周緣(1P)之間的相交點的區段的
長度(L2)還長。
2.如權利要求1的浸入式鑄嘴(1)，其中該孔(50)和界定該伸長部(1B)的該外周壁在該
伸長部(1B)的大致整個長度上以該第一縱軸(X1)同心地形成。
3.如權利要求1或2的浸入式鑄嘴，其中該孔(50)在大致其整個長度上以該第一縱軸
(X1)為中心，且其中至少在該第一前端口(35)的水平，界定該出口部(1C)的該外周壁相較
于相反的方向在該第一橫軸(Y)的方向上擴大。
4.如前述權利要求中任一項的浸入式鑄嘴，其中該孔(50)的幾何形狀的改變包含至少
沿著該第一橫軸(Y)的方向變細。
5.如前述權利要求中任一項的浸入式鑄嘴，其中該出口部(1C)進一步包含在該鑄嘴的
該第二端開口的端出口(37)，該端出口較佳地與該縱軸(X1)平行地延伸。
6.如前述權利要求中任一項的浸入式鑄嘴，其中該出口部(1C)進一步包含：至少一個
輔助前端口(39a、39b)，其橫越于由該縱軸(X1)及前端口方向(Y1)所界定的平面而從該孔
(50)延伸至該出口部(1C)的該周壁。
7.如前述權利要求中任一項的浸入式鑄嘴，其中該前端口沿著與該第二縱軸(X2)形成
小于90°的角度的前端口方向(Y1)延伸，使得該前端口出口(35o)的該質心比該前端...

【專利技術屬性】
技術研發人員：約翰·里紹，馬丁·科銳爾霍夫，克里斯丁·瓦爾默斯，
申請(專利權)人：維蘇威坩堝公司，
類型：發明
國別省市：美國;US