薄板坯連鑄用浸入式水口制造技術(shù)

一種從澆包（３）重力送出熔融合金或金屬液（２）的浸入式水口（１），板坯（４）在帶冷卻壁的薄壁結(jié)晶器（５）中形成，水口有與上澆包（３）相連其下端有兩水口孔（９，９’）的扁平狀擴(kuò)流嘴（８）的豎直管段（６）。擴(kuò)流嘴（８）有一塊構(gòu)成兩水口孔（９，９’）分流道（６，６’）的中心分流板（１４），其最高高度上的液流橫截面積（１０）小于管（６）的橫截面積（１１）。指向結(jié)晶器窄側(cè)壁的擴(kuò)流嘴內(nèi)側(cè)壁（１２，１２’）向下遠(yuǎn)離垂直軸（１３）時(shí)與該軸形成角α≤７．５°。分流板（１４）的下部縮窄與垂直軸（１３）形成角β≤７．５°。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種薄板坯連鑄用浸入式水口。確切地說(shuō)，本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種從澆包中以盡可能最佳的方式導(dǎo)流出熔融合金或金屬液的浸入式水口，其中所述澆包具有一個(gè)幾乎固定不變的且無(wú)旋渦流地將金屬液送往一個(gè)在板坯頭或板坯彎液面下方的水平面的塞口，而所述板坯是在一個(gè)冷卻結(jié)晶器中凝固成型的。薄壁結(jié)晶器是眾所周知的，它是由四塊垂直延伸的且在其橫截面上的兩個(gè)側(cè)面長(zhǎng)度明顯大于另外兩個(gè)側(cè)面長(zhǎng)度的壁板構(gòu)成的。人們還知道，為了將從熔煉容器中向下輸出的熔融金屬尤其是鋼水注入結(jié)晶器中而采用了一根被稱(chēng)為“浸入式水口”的連接管，之所以稱(chēng)其為“浸入式水口”是因?yàn)樗谙露顺两诮Y(jié)晶器內(nèi)的熔池中，并且盡可能地使所述水口適應(yīng)于同一結(jié)晶器的薄的尺寸以保持與冷卻壁有一段足夠的距離。因此，在技術(shù)上通常采用薄板坯連鑄用浸入式水口，其下部具有矩形、多邊形或橢圓形的水平橫截面且其水口孔板指向窄側(cè)壁和/或向下指。但是，這些現(xiàn)有技術(shù)中的浸入式水口沒(méi)有解決本領(lǐng)域文獻(xiàn)所廣泛記載的、由于各種原因引起的這類(lèi)技術(shù)的各種典型缺陷。特別是，流出浸入式水口的液流有僅僅外部凝固而在成型的板坯的液芯內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的趨勢(shì)，因此它呈現(xiàn)出反流向表面的態(tài)勢(shì)，因而在熔池表面特別是薄壁結(jié)晶器窄側(cè)壁附近產(chǎn)生了駐波。因此，結(jié)晶器潤(rùn)滑渣通常將聚集在波形液面的下部而沒(méi)有蓋住波峰，結(jié)果造成缺乏潤(rùn)滑或者潤(rùn)滑渣分布狀況不好，從而引起結(jié)晶器磨損以及板坯表面質(zhì)量差以及可能造成裂紋的成型板坯在結(jié)晶器內(nèi)的不良熱交換。另外，渦流又返回熔池的區(qū)域呈現(xiàn)出了明顯的彎液面，粉末顆粒和潤(rùn)滑渣顆粒很容易裹在成型板坯內(nèi)，這又是引起裂紋和其它表面缺陷的原因。在結(jié)晶器液面內(nèi)的渦流還是引起水口磨損并由此縮短了水口使用壽命的重要原因。在水口孔處可能出現(xiàn)的液流擾動(dòng)與旋渦對(duì)板坯中發(fā)生的凝固過(guò)程有著負(fù)面影響，其中所述板坯應(yīng)該沿平行于結(jié)晶器窄側(cè)壁的方向逐步且盡可能均勻地凝固。相反地，人們希望獲得金屬液輸送穩(wěn)定性并希望液流相對(duì)板坯縱軸盡可能對(duì)稱(chēng)地分布且在水平橫截面內(nèi)具有最大的均勻性。還要注意這樣的不便之處，即由于氧化物存在于熔融合金或金屬液中且它們有沉積在水口內(nèi)表面上的趨勢(shì)，這樣一來(lái)就改變了水口形狀且不利地影響了流道橫截面。除了上面提到的不便之處外(當(dāng)液流在各流道橫截面中緩慢流動(dòng)時(shí)，它將更變得更麻煩)，當(dāng)熔融合金或金屬液流動(dòng)加快時(shí)即在結(jié)晶器內(nèi)成型板坯的高拉坯速率下和/或板坯橫截面較大的情況下，其它上述不便之處變得更糟糕，因而在各流道橫截面中特別是在水口孔處出現(xiàn)了高流速。無(wú)論如何，以上提到的所有麻煩在任何已知的浸入式水口或澆口中都存在，它們以不同方式不利地影響著成型板坯的連鑄和冷卻的正確發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)果造成最終產(chǎn)品質(zhì)量變差。因此，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種浸入式水口或澆口，通過(guò)根據(jù)逐漸縮短的離水口孔的距離而逐漸地且盡可能地降低經(jīng)過(guò)橫截面的液流流速的方式克服了上述缺點(diǎn)，由此獲得了相對(duì)垂直軸對(duì)稱(chēng)的且能夠更容易地在成型板坯的液芯內(nèi)消散其動(dòng)能的穩(wěn)定液流，并將液面中的旋渦流減少到最低程度。在浸入式水口內(nèi)使液流流動(dòng)加快，直到橫截面縮小到一定程度后，在保持?jǐn)U流嘴下部充滿金屬液的狀態(tài)下，使液流平靜地緩慢下來(lái)。通過(guò)具有權(quán)利要求1所述特征的浸入式水口或澆口可實(shí)現(xiàn)上述專(zhuān)利技術(shù)目的。后續(xù)權(quán)利要求的目標(biāo)是本專(zhuān)利技術(shù)特殊方案的優(yōu)選替換實(shí)施例。根據(jù)以下參見(jiàn)附圖地對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)非限定實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)更透徹地理解本專(zhuān)利技術(shù)的浸入式水口或澆口的上述這些和其它的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和目的，其中附圖說(shuō)明圖1示出浸入薄壁結(jié)晶器中的本專(zhuān)利技術(shù)水口的縱截面，其中所述截面是平行于結(jié)晶器寬側(cè)面的中央平面。圖2示出浸入結(jié)晶器中的水口的縱截面，所述截面是一個(gè)平行于結(jié)晶器窄側(cè)面的表面Ⅱ-Ⅱ。圖3示出沿圖2的Ⅲ-Ⅲ線的截面。參見(jiàn)圖1，浸入式水口1通過(guò)重力送入盛放在上澆包3中的熔融合金或金屬液2，所述澆包具有一個(gè)幾乎固定不變的塞口，在薄壁結(jié)晶器5內(nèi)形成了一塊板坯4，所述結(jié)晶器具有冷卻壁且它是由四塊垂直延伸的壁板構(gòu)成的，而在水平橫截面內(nèi)，兩塊壁板比另外兩塊壁板長(zhǎng)許多。盡管圖3示出了結(jié)晶器具有標(biāo)準(zhǔn)矩形的橫截面，但是結(jié)晶器可以具有微凸形或多角形壁板，在不脫離本專(zhuān)利技術(shù)浸入式水口特征的情況下，它的縱走向甚至可以略微偏離圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)垂直方向。浸入式水口具有一段豎直圓管6，它通過(guò)已知方式與上澆包3相連。可以在浸入式水口的上部設(shè)置一個(gè)液流控制面7，所述水口向下延伸并在以下所稱(chēng)的擴(kuò)流嘴8中經(jīng)過(guò)一個(gè)帶扁平分流部的配合區(qū)18，所述擴(kuò)流嘴8具有下水口孔9、9’。擴(kuò)流嘴8保證與結(jié)晶器壁保持預(yù)定距離地在結(jié)晶器5內(nèi)成型的板坯內(nèi)并在液面17下送入熔融材料(這就是浸入式水口的由來(lái))。板坯4是如此形成的，即其凝固壁從上到下地增厚，而其內(nèi)芯必須仍然是液態(tài)的或者是尚未完全凝固的。在擴(kuò)流嘴8內(nèi)還設(shè)有一個(gè)中心分流板14，它與擴(kuò)流嘴的寬側(cè)壁形成一體用于在兩個(gè)隔開(kāi)的分流道16內(nèi)分送金屬液流，所述分流道16的末端是兩個(gè)用于向下排出鋼水的水口孔9、9’。在擴(kuò)流嘴的最高高度上即在與圓管6相接的配合部18的末端上，最好流道橫截面10與分流板14的上端橫截面相同，盡管這并不是本專(zhuān)利技術(shù)的主要技術(shù)特征。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，這樣的橫截面10的面積小于那個(gè)等于上管6橫截面區(qū)的面積11。圖2中清楚地示出了這一條件。值得注意的是，盡管配合部18的側(cè)壁在圖1中即在平行于結(jié)晶器寬側(cè)壁的橫截面內(nèi)看起來(lái)是向下擴(kuò)展的，但它們?cè)谄渌孛鎯?nèi)是收縮的，由此形成橫截面向下縮小。另外，擴(kuò)流嘴8的內(nèi)側(cè)壁12、12’向著薄壁結(jié)晶器5窄側(cè)壁地向下擴(kuò)展并分別與一個(gè)其所偏離的垂直軸13形成了一個(gè)小于或等于7.5°的角α。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，分流板14的下部15、15’沿著面對(duì)薄壁結(jié)晶器5窄側(cè)壁的側(cè)面收縮，由此與垂直軸13形成了一個(gè)小于或等于7.5°的角β。應(yīng)該理解的是，假設(shè)滿足上述條件的話，則角β可能等于或不等于角α。由分流板14的對(duì)置側(cè)形成的兩條分流道16、16’，它們具有一個(gè)垂直于向下增強(qiáng)的液流的橫截面，但沒(méi)有使液流更容易離開(kāi)側(cè)壁。由于對(duì)角α、β的限制，避免了液流分散。結(jié)果，在這兩條分流道16、16’內(nèi)的流速是在技術(shù)上相對(duì)所需的水口孔9、9’的流出速率能夠獲得的最高速率。在流體動(dòng)力方面，本專(zhuān)利技術(shù)的浸入式水口或澆口在金屬液流面前實(shí)際上就象一個(gè)對(duì)應(yīng)于橫截面11的收縮腔，確切地說(shuō)，它就象一個(gè)在橫截面11和收縮橫截面10之間的收縮腔。因而，液流具有最大的加速度。然后，液流從其橫截面10開(kāi)始逐漸沿著兩條分流道16、16’減速向下流動(dòng)，但液流始終保持與側(cè)壁接觸。但有利的是，沿具有分流板14擴(kuò)展面的上部流速仍在增大以使兩條分流道16、16’中沒(méi)有氧化物沉積，而當(dāng)液流流動(dòng)過(guò)緩或者太早減速流動(dòng)時(shí)，這樣的氧化物沉積已經(jīng)出現(xiàn)在這個(gè)區(qū)域內(nèi)。為此，這兩條分流道16、16’的橫截面面積最好在擴(kuò)流嘴的最高橫截面10和分流板的最寬橫截面之間繼續(xù)縮小。假設(shè)如圖1所示的那樣設(shè)置所述邊緣19、19’且這些邊緣以一個(gè)等于或等于角α的角度傾斜，則例如可以通過(guò)如此設(shè)置上述分流板14的上部區(qū)域來(lái)獲得上述條件。這樣一來(lái)，由于離開(kāi)分流板14的上邊緣19、19’而開(kāi)始形成的分流道16、16’的兩個(gè)上部區(qū)域?qū)⒃谖挥谟行U(kuò)流嘴8內(nèi)的擴(kuò)展區(qū)起點(diǎn)之前略微收縮。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)以上所述的本專(zhuān)利技術(shù)浸入式水口實(shí)施例并在不超出本專(zhuān)利技術(shù)范圍的前提下做出可能的補(bǔ)充內(nèi)容和/或修改方案。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種通過(guò)重力從一個(gè)具有幾乎固定不變的塞口的澆包（３）中送出熔融合金或金屬液（２）的浸入式水口，板坯（４）在帶冷卻壁的結(jié)晶器（５）中由具有液面高度（１７）的熔池形成，所述結(jié)晶器是由四塊基本垂直延伸的且其水平橫截面的兩個(gè)側(cè)面的長(zhǎng)度明顯大于另外兩個(gè)側(cè)面的長(zhǎng)度的壁板構(gòu)成的，浸入式水口（１）包括一段與上澆包（３）相連的且向下與底部帶水口孔（９，９’）的扁平分流部或擴(kuò)流嘴（８）相連的豎直上管（６），所述水口孔開(kāi)口距離結(jié)晶器（５）壁一定距離地形成的板坯（４）的表面（１７）下方的由一道分流板（１４）形成的相對(duì)兩條隔斷的分流道（１６，１６’），其特征在于，在最高橫截面（１０）內(nèi)的擴(kuò)流嘴（８）表面積小于上管（６）表面積；擴(kuò)流嘴（８）具有面向結(jié)晶器（５）窄側(cè)壁的內(nèi)側(cè)壁（１２，１２’），所述內(nèi)側(cè)壁相對(duì)垂直軸（１３）從上向下地偏離對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展而與該軸形成了一個(gè)小于或等于７．５°的角α，分流板（１４）的下部向結(jié)晶器窄側(cè)壁收縮，由此在其側(cè)壁（１５，１５’）和該垂直軸之間形成了兩個(gè)小于或等于７．５°的角β。

【技術(shù)特征摘要】
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬維尼阿維迪，盧恰諾馬尼尼，安德列亞比安基，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：喬維尼阿維迪，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：IT[意大利]