生產高純度金屬線材的澆口盆和方法技術

為了實現對包含在澆口盆中的異物顆粒的最高可能的分離率，同時使雜質最少，提出該澆口盆（１）的耐熱襯里的內部空間是操作池高（ｈ）的函數，其滿足耐熱襯里的表面積（Ａ↓［ｒｅｆ］）與由該耐熱襯里的表面積確定的填充體積（Ｖ）的無量綱比例（ｋ），由關系式Ｋ＝Ａ↓［ｒｅｆ］／（Ｖ）↑［２／３］得到，ｋ值在３．８３和４．３９之間。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有耐熱襯里的澆口盆(tundish)，用于生產和從澆鑄包向連續鑄造設備的永久鑄模輸送高純度金屬熔料，并涉及利用連續鑄造設備生產高純度金屬線材的方法。
技術介紹
在金屬線材的連續澆鑄期間，特別是在鋼的連續澆鑄期間，澆口盆通常安裝在澆鑄包和連續鑄造永久鑄模之間，以便補償熔料供給和金屬線材從連續鑄造設備中拉出時速率的波動。特別是在連包連鑄的情況下，需要在澆口盆中存放足夠數量的金屬熔料，以延長所需要的時間來變換澆鑄包。熔料通常通過澆口盆基底的流出口和浸沒的澆鑄管或澆鑄噴嘴從澆口盆輸送到連續鑄造設備的永久鑄模，該流出口構造成可控制的封閉件，例如滑塊或止動塊。永久鑄模可以以各種方式構成，例如，可以是擺動管或板式鑄模，由單個澆鑄輥(casting roll)或兩個互作用的澆鑄輥和滑板構成的鑄模，或由旋轉式帶或導軌(track)構成的鑄模。在多股線材鑄造設備的情況下，該澆口盆構造成分配容器，并經過多個熔料流出口供給多個設置成一個挨一個的連續澆鑄永久鑄模。用于兩股線材鑄造設備的V形分配容器是已知的。此外，澆口盆通常用來鎮靜從澆鑄包流進的金屬熔料并且被認為使渣粒和其他非金屬雜質在金屬熔料在該澆口盆中停留的期間能被分離出去。為了確保在相當程度上做到這一點，金屬熔料的流動性質通常應當被該澆口盆中的內部流動引導裝置仔細地影響。以這種方式構成的槽狀澆口盆是已知的，例如在EP-B804306和EP-A376523中。如果考慮在常規的煉鋼工藝和連續鑄造設備中已經使用了數十年的槽狀澆口盆的流動和溫度特性，液態鋼從澆鑄包經殼(shroud)進入分流容器或澆口盆。引入的鋼水流流向澆口盆的基底，在那里撞擊澆口盆的平基底或流動換向裝置，該換向裝置使液體流朝熔池液面(bath level surface)改變方向并通過散逸抽取(extract)動能。在入口區域，液體流通常返回熔池液面，沿后者流動并沿該槽狀澆口盆(trough-shaped tundish)的窄后壁和側壁再一次浸沒(submerged)。結果，根據澆口盆的形狀，引起兩個基本相反的旋轉循環回流(在縱向中心部分的向上流)，其沿流出口的方向流動。由于經過側壁和熔池液面引起的熱損失，結果液流的溫度沿流出口的方向降低，進入位置和流出位置之間的溫度損失取決于產量。盡可能有效地分離出去的金屬熔料中的異物最初來源于煉鋼過程，并在輸送金屬熔料時流出澆鑄包進入澆口盆。其次，異物本身也進入澆口盆中的金屬熔料中。異物來自澆口盆的耐熱襯里材料和/或來自通常被利用的液態鋼覆蓋爐渣，并首先通過作為壁剪應力結果的機械侵蝕或通過來自再氧化工藝的化學腐蝕來磨蝕異物和使之懸浮。另外，考慮到高熔池液面速度和增加的表面紊流，渣中的雜質通過重新懸浮形成
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是避免已經指出的缺點并提出一種澆口盆和用于生產金屬線材的方法，其中，澆口盆內的再引入該金屬熔料中的顆粒最少化，并且總的來說實現對出現在金屬熔料中的所有雜質的最大分離(比)率，使盡可能純的金屬熔料供給永久鑄模。這個目的由根據本專利技術具有耐熱襯里的澆口盆達到，本專利技術的澆口盆，由于作為操作的熔池液面(h)的函數的耐熱襯里內的內部空間滿足下述條件，即被金屬熔料浸潤的耐熱襯里的表面積(Aref)與由該耐熱襯里的表面積和該熔池液面相關的暴露表面積(ATop)確定的填充體積(V)的無量綱比例為(k)，并且由關系式κ=Aref(V)23]]>產生的k值在3.83和4.39之間。優選地，對于這些值而言，無量綱比例k在3.83和4.2之間。限定體積浸潤高度的無量綱比例k表明，對于存放在該澆口盆中的金屬熔料來說，襯里和金屬熔料之間的接觸表面積應當最小化。然而，同時，也不應當忽略用于使顆粒分離最大化所需要的合適的分離表面積。對于澆口盆的形狀的廣泛分析表明，最佳的顆粒分離率可以用澆口盆的形狀達到，其中，比例k在權利要求的范圍內。指出的該范圍限定由半球形幾何形狀(κ=2.π(23π)2/3≅3.83)]]>和直立圓柱形的幾何形狀產生，其中該圓柱形底面積的半徑等于圓柱形的高度(k＝3π1/3≈4.39)。此外，如果作為操作熔池液面高度(h)的函數的該澆口盆的耐熱襯里的內部空間滿足下述條件，即暴露表面積(ATop)與被金屬熔料浸潤的耐熱襯里的表面積(Aref)的比例(ζ)在0.45和1.0之間，則實現高顆粒分離率。，在對用作顆粒產生表面的浸潤襯里表面積的關系中，該無量綱比例ζ能估計用作顆粒分離表面的暴露表面積，該無量綱比例在優選的范圍內能夠平衡相互矛盾的效果。形成有利的顆粒分離率的比例ζ在0.5和0.8之間。上述確定的k和ζ的值沒有考慮澆口盆任何附加的內部裝置，例如流動換向器、溢流口(weirs)等。為了確保高顆粒分離率，操作熔池液面最好在0.5m和1.5m之間。在連包連鑄的情況下，甚至在澆鑄包換相(change phase)期間，如果澆口盆的內部空間的填充體積包含至少5倍優選至少7倍于正常操作時每分鐘澆鑄的金屬熔料的量，從澆口盆中的金屬熔料中高水平分離顆粒的要求被可靠地確保。為了實現有利的分離率，澆口盆的內部空間的填充的體積至少為0.75m3，優選為至少1.0m3。甚至這樣的體積在澆鑄速率為每小時60噸至100噸時確保澆口盆中的金屬足夠的停留時間。較大的最小體積被推薦為更高的澆鑄速率。根據本專利技術要求保護的澆口盆的可能的實施例包含下列相互矛盾的要求·最大的顆粒分離率，這意味著最大的可能分離表面積或熔池液面面積?！け桓g性的金屬熔料浸潤的耐熱材料最小面積，使形成的附加雜質最少?！ぷ钚〉娜鄢匾好嫠俣群捅砻嫖闪?，減少引入渣雜質的形成。·在諸如作為例子的連包連鑄的非穩定操作模式期間熔池液面降低最小?！づc根據現有技術的常規澆口盆相比減少熱損失?！ぴ试S短路操作，即通過澆口盆的大多數金屬熔料在熔料供給和流出口之間流過最短的路徑。如果澆口盆耐熱襯里的內部空間由繞垂直的澆口盆軸線旋轉的母線大體形成，得到澆口盆的優選形式。這產生旋轉對稱的容器內部空間。對于具有用于使雜質分離成熔池覆蓋的渣的最大表面積同時形成被用于機械和化學腐蝕的腐蝕性金屬熔料浸潤的最小可能的表面的給定澆口盆的最佳形狀，由半球形或半球形部分形成。對于半球形部分形狀，可以給出一個一般可用的關系式，用于熔池液面面積對浸潤的耐熱襯里的理論上理想面積比例ζ=11+(hR)2,]]>其中h/R≤1。其中h對應于操作熔池液面，而R對應于熔池液面的半徑。如果h/R＝1，則得到半球幾何形狀并且ζ＝0.5。如果h/R比值減小，例如為0.6，對于同樣的分配容積，熔池液面面積對被液態鋼浸潤的襯里表面積的比例增加到ζ＝0.73。因此對于給定的澆口盆容積如果選擇球形部分幾何形狀(h/R＜1)，那么可能引起凈化作用的另外增加。如果澆口盆的耐熱襯里內部空間以波動的方式由繞垂直的澆口盆軸線旋轉的母線大體形成，優選從垂直的澆口盆軸線和諧地脈動的距離為(r)，那么得到另一個可能的實施例。因此，在與垂直的澆口盆軸線垂直的方向的橢圓形的截面是可能的，而且也可以具有任何其他所希望的外部形狀的截面，例如，具有大圓半徑的方形截本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有耐熱襯里（１６）澆口盆，用于生產和從澆鑄包（２）到連續鑄造設備的永久鑄模（３）輸送優選為鋼熔料的高純度金屬熔料，其特征在于，作為操作熔池液面高度（ｈ）的函數的澆口盆（１）的耐熱襯里的內部空間（１４）滿足下述條件：即被金屬熔料浸潤的耐熱襯里的表面積（Ａ↓［ｒｅｆ］）與由該耐熱襯里的表面積和該池高有關的暴露表面積（Ａ↓［Ｔｏｐ］）所確定的填充體積（Ｖ）的無量綱比例（ｋ）由關系式Ｋ＝Ａ↓［ｒｅｆ］／（Ｖ）↑［２／３］得出，ｋ值在３．８３和４．３９之間。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：馬爾庫什布魯梅爾，杰拉爾德艾克斯托夫，杰拉爾德漢比切利，海因茨赫德爾，卡爾莫瓦德，
申請(專利權)人：奧地利鋼鐵聯合企業阿爾卑斯工業設備制造有限公司，
類型：發明
國別省市：AT[奧地利]