電磁旋流水口制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種電磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在浸入式水口或鋼包長水口的外部施加至少一個旋轉(zhuǎn)電磁場，即在水口周圍安裝至少一個電磁旋流裝置，電磁旋流裝置內(nèi)外裝有水冷套且整體固定在一個可移動的機械裝置上。電磁旋流裝置的結(jié)構(gòu)是整體３６０度環(huán)型結(jié)構(gòu)、１８０度半圓環(huán)型或分體３６０度環(huán)型，浸入式水口可以是單口直筒型水口、側(cè)孔水平型水口、側(cè)孔傾斜型水口、或者是箱形水口。本發(fā)明專利技術(shù)對于圓坯、方坯和板坯各種工藝條件可以普遍使用。采用本發(fā)明專利技術(shù)，當(dāng)鋼水流經(jīng)水口時受強大電磁場作用產(chǎn)生渦流，可觀察到鋼水注入結(jié)晶器后其偏流情況會有明顯改善，有利于提高連鑄拉錠工藝中鋼坯的質(zhì)量。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鋼的冶煉和連續(xù)鑄造
即專利技術(shù)一種新型浸入式水口及新型鋼包長水口-“電磁旋流水口”裝置。
技術(shù)介紹
在鋼的生產(chǎn)工藝流程中，精煉后的鋼液經(jīng)中間包處理后，由滑動水口控制進入浸入式水口，并通過浸入在結(jié)晶器內(nèi)的水口下部出流口(單口或雙口)而流入結(jié)晶器，不斷凝固成鋼坯。水口出流影響結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動狀態(tài)。而結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場，溫度場以及液面的波動等，直接影響到拉坯速度和鑄坯質(zhì)量。由于下述原因，目前，鋼鐵
內(nèi)的科技人員一般認為浸入式水口內(nèi)的鋼液偏流難以避免(1)滑動水口通常都處于半開的狀態(tài)，所以造成向下注入浸入式水口的鋼液流動方向不是鉛直的，而是斜向下的。因為這個原因，浸入式水口內(nèi)鋼液會象蛇行一樣一邊左右擺動一邊向下流動進入結(jié)晶器。并且這個流動不是定常流動，即鋼液通過非定常的流路被注入到結(jié)晶器中。(2)浸入式水口內(nèi)側(cè)夾雜物的粘結(jié)；(3)操作上的經(jīng)常存在滑動水口不對中等等問題。浸入式水口內(nèi)鋼液的偏流，例如對于板坯連鑄來說，將導(dǎo)致水口兩側(cè)出流口的出流不均勻，并且擺動。結(jié)晶器內(nèi)流動和溫度不均勻，液面波動，都將導(dǎo)致出現(xiàn)卷渣、液面冷卻、漏鋼、表面裂紋等一系列問題。特別是隨著連鑄拉坯速度的提高，水口出流不均勻性加劇，液面波動加劇，從而限制拉速的提高，產(chǎn)生鑄坯的嚴重質(zhì)量缺陷。對于圓坯和方坯連鑄，也存在著同樣的問題。為了改善浸入式水口內(nèi)的鋼液偏流，獲得結(jié)晶器內(nèi)穩(wěn)定、均勻的鋼液流動，目前所采用的技術(shù)手段主要有(1)改進滑動水口結(jié)構(gòu)，例如采用三瓣式滑動水口等。三瓣式水口雖然得到應(yīng)用，但該技術(shù)復(fù)雜、要求高，耐火材料消耗大而且對于偏流的改善效果也不大； (2)改進浸入式水口的內(nèi)型設(shè)計。例如采用收縮型、環(huán)形臺階型、變徑內(nèi)螺紋型等浸入式水口，這些方案對不同工藝條件的適應(yīng)性差，改善流動的程度也很有限；(3)日本住友金屬公司等在近年開發(fā)了機械式旋流水口。即在浸入式水口的內(nèi)部放置耐火材料制旋轉(zhuǎn)葉片。利用鋼液從水口上部流入的勢能，在通過葉片時形成旋轉(zhuǎn)流動。試驗證明，旋流狀態(tài)的鋼液水口出流均勻、穩(wěn)定，改善了結(jié)晶器內(nèi)流動和溫度分布，并明顯降低了液面波動。從而可以獲得提高拉速，改善表面和內(nèi)部質(zhì)量的顯著效果。但這種方法有嚴重缺陷。一是耐火材料螺旋葉片由于鋼液的沖刷壽命低，鋼液夾雜物易在螺旋葉片上發(fā)生粘結(jié)堵塞，經(jīng)常更換水口不僅成本提高，更嚴重影響生產(chǎn)。二是這種方法下，鋼液的回旋速度和下降速度成正比，在低速流動(如低速鑄造)時，不能得到有效的回旋流動。即在開澆階段，換鋼包階段及澆鑄末期，鋼液不能得到必要的回旋流動，其均勻溫度場，去除夾雜物等功能會急劇惡化。還有，這種旋流方式不可調(diào)節(jié)，難以適應(yīng)不同工藝要求，因此應(yīng)用受到限制。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是要尋求一種能夠產(chǎn)生旋流的浸入式水口，它能使水口內(nèi)的鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動，獲得均勻的水口出流，從而提高結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動和溫度分布的均勻性，減少液面波動，提高連鑄拉速，改善鑄坯凝固質(zhì)量。本專利技術(shù)提出一種“電磁旋流水口”，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部施加至少一個旋轉(zhuǎn)電磁場，即在水口周圍安裝至少一個電磁旋流裝置，且電磁旋流裝置內(nèi)外安有水冷套，且整體固定在可移動的機構(gòu)上。本專利技術(shù)不僅僅適用于中間包與結(jié)晶器之間的浸入式水口，也適用于鋼包與中間包間的長水口，從而達到潔凈鋼液，提到鋼水收得率，節(jié)約耐火材料的效果。本專利技術(shù)所說的可移動機構(gòu)安在電磁旋流裝置上，電磁旋流裝置通過可移動式機構(gòu)，根據(jù)生產(chǎn)過程的要求，作垂直和水平移動。本專利技術(shù)所提出的“電磁旋流水口”，重要的是帶有旋轉(zhuǎn)電磁場裝置的浸入式水口。利用在浸入式水口外部所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場作用在水口內(nèi)鋼液的洛倫茲力，使鋼液向下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動。這樣，不僅可以獲得上述“機械式旋流水口”的良好效果，而且非接觸的旋流方式能夠完全避免“機械式旋流水口”的缺陷，獲得實際應(yīng)用。此外，“電磁旋流水口”可以針對不同型式鑄坯和不同鋼種的工藝要求，靈活精確地設(shè)計電磁場，得到最佳的旋流狀態(tài)。浸入式水口周圍的旋轉(zhuǎn)電磁場可以是固定的或者可移動的整體環(huán)型(360度)結(jié)構(gòu)。為了更換水口等生產(chǎn)操作需要，也可以是半圓環(huán)型(180度)或分體環(huán)型(360度)等可移動式結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)可適用各種浸入式水口，例如單口直筒型水口、側(cè)孔水平型水口、側(cè)孔傾斜型(向上傾斜或向下傾斜)水口、箱形水口等等。本專利技術(shù)的電磁旋流水口，其電磁場的磁感應(yīng)強度為10-4-1T(特斯拉)。本專利技術(shù)的電磁場可以準確、優(yōu)化的設(shè)計，故對于圓坯、方坯和板坯各種工藝條件可以普遍使用。采用本專利技術(shù)的“電磁旋流水口”，由于是以非接觸的方式使浸入水口內(nèi)的鋼液產(chǎn)生旋流，可以不用改造原有的設(shè)備，既能保持機械旋流的優(yōu)點(防止偏流、防止彎月面擾動，防止卷渣，去除夾雜物等)，而又能克服其缺點(耐火材料消耗大，水口易堵塞等)，而且還能發(fā)揮機械旋流所達不到的效果。即針對于機械旋流下，回旋流動的產(chǎn)生依賴于鋼液的下降速度而在開澆階段，換鋼包階段及澆鑄末期，鋼液不能得到必要的回旋流動，本專利技術(shù)的“電磁旋流水口”可以不依賴于鋼液的下降速度，只需要任意的調(diào)整電流即能保證并維持適當(dāng)?shù)幕匦鲃印＿@就是超過機械式旋流水口的優(yōu)點。并且本專利技術(shù)的“電磁旋流水口”能采用半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，適合于現(xiàn)場的操作。附圖說明圖1是連鑄工藝示意圖，圖中1為鋼液、2為鋼包、3為長水口、4為中間包、5為中間包擋墻、6為堰、7為滑動水口、8為浸入式水口、9為結(jié)晶器。圖2是電磁旋流水口簡圖。圖中4為中間包、7為滑動水口、8為浸入式水口、9為結(jié)晶器、10為電磁旋流裝置、11為電磁場移動機構(gòu)。電磁旋流浸入式水口由8，10和11組成。圖3是圖2中的電磁旋流裝置的A-A剖面圖。圖中(a)為整體環(huán)型電磁旋流裝置(360度)，(b)為半圓環(huán)型電磁旋流裝置(180度)，(c)分體環(huán)型電磁旋流裝置(360度)。圖4為浸入式水口分類示意圖，圖中(a)為單孔直筒形水口；(b)為側(cè)孔傾斜形(向上或向下)水口；(c)為側(cè)孔水平形水口；(d)為箱形水口圖5為實施例1的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖6為實施例2的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖7為實施例3的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖8為實施例4的結(jié)構(gòu)分解示意圖； 圖9為實施例5的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖10為實施例6的結(jié)構(gòu)分解示意圖；具體實施方式下面結(jié)合附圖以具體實施例來對本專利技術(shù)的內(nèi)容作進一步的說明和補充。實施例1為適用于圓坯連鑄工藝的電磁旋流水口。圓坯連鑄結(jié)晶器為圓形(圖5c)，多采用單孔直筒形水口(圖5b)。移動式電磁旋流裝置可采用半圓環(huán)型(180度，圖5a)。其磁感應(yīng)強度為10-4特斯拉。實施例2也為適用于圓坯連鑄工藝的電磁旋流水口。圓坯連鑄結(jié)晶器為圓形(圖6c)，多采用單孔直筒形水口(圖6b)。移動式電磁旋流裝置可采用分體環(huán)型電磁旋流裝置(360度，圖6a)。其磁感應(yīng)強度為10-2特斯拉。實施例3適用于方坯連鑄工藝。方坯連鑄結(jié)晶器為正方形(圖7c)，多采用圓筒形雙側(cè)出口(圖7b)。該實施例的移動式電磁旋流裝置可采用半圓環(huán)型(180度，圖7a)。其磁感應(yīng)強度為10-1特斯拉。實施例4也適用于方坯連鑄工藝。方坯連鑄結(jié)晶器為正方形(圖8c)，也可采用單孔直筒形水口(圖8b)。該實施例的移動式電磁旋流裝置可采用分體環(huán)形電磁旋流裝置(360度，圖8a)。其磁感應(yīng)強度為10-3特斯拉。實施例5適用于板坯連鑄工藝。板坯連鑄結(jié)晶器為矩形本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部環(huán)境施加至少一個旋轉(zhuǎn)電磁場，即在水口外周安裝至少一個電磁旋流裝置，裝置內(nèi)外安裝有水冷套且整體固定在一個移動的機構(gòu)上。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部環(huán)境施加至少一個旋轉(zhuǎn)電磁場，即在水口外周安裝至少一個電磁旋流裝置，裝置內(nèi)外安裝有水冷套且整體固定在一個移動的機構(gòu)上。2.按權(quán)利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的水口是中間包和結(jié)晶器之間的浸入式水口。3.按權(quán)利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的水口是鋼包和中間包之間的長水口。4.按權(quán)利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的電磁旋流裝置采取360度整體環(huán)型結(jié)構(gòu)。5.按權(quán)利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的電磁旋流...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：赫冀成，丸川雄凈，
申請(專利權(quán))人：赫冀成，丸川雄凈，蘇志堅，
類型：發(fā)明
國別省市：89[中國|沈陽]