專利名稱：用于將熔融金屬引入到錠模中以便進(jìn)行金屬連續(xù)鑄造的帶有桿的噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬的連續(xù)鑄造。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及由耐火材料制成的噴嘴，待澆鑄的液態(tài)金屬例如鋼可通過噴嘴進(jìn)入到連續(xù)鑄造設(shè)備特別是雙輥鑄造設(shè)備的錠模中。
背景技術(shù)：
這些噴嘴的上端與用作液態(tài)金屬存儲(chǔ)罐被稱為中間罐的容器相連，其下端浸入到位于錠模中的液態(tài)金屬池中，鑄造產(chǎn)品的凝固是在錠模中開始的。這些噴嘴的主要作用是防止液態(tài)金屬射流在容器和錠模之間通過時(shí)被空氣氧化。由于其下端所具有的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，它們也使得流入到錠模中的液態(tài)金屬受到很好的導(dǎo)向，從而在可能最好的條件下進(jìn)行產(chǎn)品的凝固。
在所謂的“雙輥鑄造”設(shè)備上可將液態(tài)金屬(例如鋼或銅)直接鑄造成厚度為幾毫米的薄金屬帶。該設(shè)備包括錠模，其鑄造空間在其長邊側(cè)由一對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行限定，輥?zhàn)邮莾?nèi)部冷卻的，其具有平行的水平軸線，并可繞這些軸線沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而在其短邊側(cè)通過由靠著輥?zhàn)佣瞬客扛驳哪突鸩牧现瞥傻姆忾]板(被稱為橫向側(cè)面)進(jìn)行限定。輥?zhàn)右部捎衫鋮s環(huán)帶代替。
在雙輥鑄造過程中，通常采用被分成兩個(gè)部分的噴嘴(參見EP0771600A)。第一部分由圓筒形管構(gòu)成，管的上端與中間罐底部上的孔相連，中間罐構(gòu)成進(jìn)入錠模的鋼液的存儲(chǔ)罐。該孔可由操作者根據(jù)需要利用塞棒或可調(diào)整金屬流速的滑動(dòng)水口裝置部分或完全地進(jìn)行封閉?？闪魅雵娮斓慕饘俚淖畲罅魉偃Q于該孔的橫截面。第二部分通過螺紋連接或者通過在制造過程中與前述管制造成一體而固定到前述管的下端，第二部分可浸入到錠模的液態(tài)金屬池中。其由中空元件構(gòu)成，前述圓筒形管的下部孔通向中空元件內(nèi)。根據(jù)噴嘴所要安裝到的設(shè)備鑄造空間的尺寸，該中空元件的內(nèi)部空間可具有很細(xì)長或不細(xì)長的基本形狀。其取向大致垂直于管。當(dāng)噴嘴工作時(shí)，中空元件設(shè)置成平行于輥?zhàn)?，且液態(tài)金屬通過設(shè)置在中空元件側(cè)面上通常是在其每個(gè)端部上的出口流入到錠模中。因此，在后者情況下，離開噴嘴的金屬流最好是沿橫向側(cè)面取向，以便于將熱金屬帶到其表面上并防止在此發(fā)生不希望有的金屬凝固(所謂的“派生凝固”)，而這種凝固會(huì)嚴(yán)重干擾設(shè)備的運(yùn)行。出口可具有水平或向下傾斜的取向。還可在噴嘴的橫向側(cè)壁和/或底部設(shè)置小于這些出口的各種孔，以便于將熱金屬直接注入到位于噴嘴側(cè)部和/或其下方的錠模區(qū)域中。因此，其目的是提高金屬在錠模中的熱均勻度。
在使用這些噴嘴過程中所遇到的一個(gè)主要困難是液態(tài)金屬通常不會(huì)完全充滿其內(nèi)部空間，且金屬通常以無規(guī)律和湍流的方式流動(dòng)。特別是在中間罐的孔未完全打開時(shí)出現(xiàn)這種情況。這會(huì)導(dǎo)致離開出口的金屬流極度不穩(wěn)定，且錠模內(nèi)的金屬流動(dòng)與其噴嘴理論推測(cè)的最佳流態(tài)不相同。在產(chǎn)品的凝固部分上就會(huì)出現(xiàn)凸凹不平的無規(guī)則外形表面，這會(huì)嚴(yán)重影響其最終的質(zhì)量，澆鑄薄帶時(shí)尤為如此。
通過將障礙物插入到噴嘴的內(nèi)部空間中可解決這一問題，障礙物會(huì)使金屬產(chǎn)生壓力損失，妨礙其自然流動(dòng)。對(duì)于相同的液態(tài)金屬流速，限制了流動(dòng)速度，因此改善了噴嘴內(nèi)部空間的注入性。這樣就減少了噴嘴外部金屬流動(dòng)的不穩(wěn)定變化。在上述的分成兩部分的噴嘴的情況下，這些障礙物可插入到圓筒形第一部分中或其延伸部分中(參見EP0765702A)。它們還可包括一個(gè)“桿”，也就是一個(gè)設(shè)置在構(gòu)成噴嘴第二部分的中空元件內(nèi)部的由多孔或帶孔的耐火材料制成的細(xì)長平行六面體元件(參見EP0950451A)。該桿還使得可更均勻地進(jìn)入設(shè)置在噴嘴底部或橫向側(cè)壁上的金屬出口孔。
在后者類型的噴嘴中，桿大致設(shè)置在中空元件中部高度位置上，并支承在中空元件的肩部上。它將每個(gè)出口分成兩個(gè)區(qū)域—一個(gè)上部區(qū)域，液態(tài)金屬可流動(dòng)通過上部區(qū)域，而不必首先通過該桿；—一個(gè)下部區(qū)域，已通過桿的金屬不流經(jīng)該下部區(qū)域。
經(jīng)驗(yàn)表明這種結(jié)構(gòu)具有很多缺陷。首先，由于桿的存在迫使要生產(chǎn)具有相對(duì)較大直徑的出口，以便于可將桿放入到位，從流體動(dòng)力性能的角度出發(fā)，這不總是理想的。實(shí)際上，由于必須在出口頂部和輥?zhàn)又g所存在的液態(tài)金屬表面之間保持最小的距離，因此，其自身較大的直徑使得噴嘴的第二部分較深地浸入到鑄造空間中。如果該最小距離不能滿足，就會(huì)使所述表面存在過度攪動(dòng)的危險(xiǎn)，從而使帶不規(guī)律地開始凝固。另外，在輥?zhàn)又g液態(tài)金屬的回流環(huán)影響下，液態(tài)金屬可能會(huì)流回到出口的上部區(qū)域，這會(huì)干擾噴嘴的正常工作。最后，噴嘴浸入得較深意味著耐火材料有很大質(zhì)量與輥?zhàn)又g的液態(tài)金屬相接觸，從熱力的角度看是不利的，特別是在噴嘴還未與金屬達(dá)到熱平衡時(shí)開始澆鑄的時(shí)候。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種裝有桿的噴嘴，該桿不具有前述的缺陷。
為此，本發(fā)明涉及一種用于將液態(tài)金屬引入到錠模中以便進(jìn)行金屬連續(xù)鑄造的噴嘴，該噴嘴包括第一管形部分，該部分的一端可與容納所述液態(tài)金屬的容器相連，其另一端通向細(xì)長形第二中空部分中，所述細(xì)長形第二中空部分的至少一部分內(nèi)部空間的取向大致垂直于所述第一管形部分，所述中空部分在其每一端具有一個(gè)出口，帶有孔的桿設(shè)置在所述中空部分的內(nèi)部空間中，其特征在于所述中空部分的出口在所述桿上方被封閉。
所述中空部分的出口可通過設(shè)置在桿上表面上的凸起來進(jìn)行封閉。
所述凸起具有朝噴嘴內(nèi)部傾斜的壁。
所述桿在其上表面的至少一部分寬度上具有凸起部分，所述凸起部分的頂部位于桿的縱向軸線上。
所述桿在其上表面具有橫向凸起，橫向凸起之間設(shè)有孔。
所述橫向凸起的橫截面大致為三角形形狀。
位于桿中央的橫向凸起的橫截面大致為等腰三角形形狀，其它橫向凸起的橫截面基本上為任何種類的三角形形狀。
噴嘴第二中空部分可具有一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在其底部和/或其橫向側(cè)壁上的孔。
可以理解，通過將桿上方的噴嘴第二部分的出口上部區(qū)域完全封閉就可構(gòu)成本發(fā)明。


通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的描述可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1a是本發(fā)明噴嘴一個(gè)實(shí)施例的縱向橫截面正視圖，該噴嘴裝有一個(gè)桿，圖1b是桿的透視圖；
圖2是桿的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖，本發(fā)明的噴嘴裝有這種桿；圖3是桿的又一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖4是圖3所示桿的一種變型方式的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的本發(fā)明噴嘴1具有窄且細(xì)長的形狀，其特別適合用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在兩個(gè)內(nèi)部冷卻且轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)又g澆鑄薄帶的設(shè)備中。正如前述的現(xiàn)有技術(shù)，其包括由圓筒形管2構(gòu)成的第一部件，該部件的上端(未示出)可與中間罐的出口相連。該圓筒形管2通向噴嘴1的第二部件的內(nèi)部空間3中，第二部件由細(xì)長的中空元件4構(gòu)成，并窄得足以允許其插入到設(shè)備的鑄造空間中。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，該中空元件4具有各種孔，液態(tài)金屬可通過這些孔離開噴嘴1，即-兩個(gè)出口5、6，這里圖示的是一種非限定性的例子，這兩個(gè)出口具有矩形橫橫截面，每個(gè)出口分別設(shè)置在中空元件4的一個(gè)端部位置處，并朝向鑄造空間的短邊側(cè)，流經(jīng)噴嘴1的大部分液態(tài)金屬可通過這兩個(gè)出口流出；在圖1a所示實(shí)施例中，這些出口5、6是水平取向的，但是，它們同樣可以是傾斜取向的，通常它們還可具有不同形狀的橫橫截面(例如圓形、橢圓形或其它更復(fù)雜的形狀)；-一排小直徑圓柱形出口孔7-17豎直取向，并設(shè)置在中空元件4的底部18的正中面上，其可將熱金屬直接注入到位于噴嘴下方的鑄造空間區(qū)域中；作為一種變型方式，就象EP0771600A所描述的那樣，可設(shè)有不只一排而是兩排這樣的孔，每排分別設(shè)置在中空元件4的底部18正中面的一側(cè)。
另一種變型實(shí)施方式是由附加到出口孔7-17(或者代替它們)上的設(shè)置在中空元件4的長橫向壁上的孔構(gòu)成，這些孔朝向鑄造空間的長側(cè)面方向(換句話說，在雙輥鑄造設(shè)備的情況下，是朝向輥?zhàn)拥姆较?。這些孔7-17也可不是嚴(yán)格的圓柱形，例如，其橫橫截面可以是橢圓形的。它們也可是傾斜取向的(具體地是在EP0771600A的一個(gè)變型實(shí)施例中)。最后，它們可由多個(gè)槽來代替，每個(gè)槽在中空元件4的底部18的整個(gè)長度上或一部分長度上延伸，在此情況下，重要的是在它們的整個(gè)長度上以均勻的方式進(jìn)行供應(yīng)。必須理解的是，除了出口5、6以外不設(shè)置任何液態(tài)金屬出口孔也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
噴嘴1還具有設(shè)置在內(nèi)部空間3中的帶孔的桿19，桿19支承在位于中空元件4的側(cè)壁上并在中空元件4的整個(gè)長度上延伸的肩部20上。正如所知的那樣，其作用是在液態(tài)金屬中產(chǎn)生壓力損失，從而可獲得良好的內(nèi)部空間注入性，并因此而調(diào)整液態(tài)金屬在噴嘴1外側(cè)的流動(dòng)。如圖1a和1b所示，該桿具有大致平行六面體的形狀。其具有從其一側(cè)穿透到另一側(cè)也就是從其上表面22穿透到下表面23的孔21。在圖示實(shí)施例中，這些孔21成兩排設(shè)置并分布在桿19縱向軸線的兩側(cè)，且具有嚴(yán)格的圓柱形形狀。必須理解，這種布置和形狀僅僅是一種非限定性的例子。具體地說，也可設(shè)有唯一的一排孔21。
根據(jù)本發(fā)明，出口5、6位于桿19上方的部分被封閉，從而迫使流經(jīng)噴嘴1的所有液態(tài)金屬穿過桿19。在圖1a和1b所示的實(shí)施例中，這種封閉是通過在制造過程中與桿19的端部整體地形成的凸起24、25來實(shí)現(xiàn)的。但是，根據(jù)本發(fā)明，還可在將桿放入到噴嘴1中之前或之后通過固定在桿19上的輔助部件來實(shí)現(xiàn)這種封閉，或者在桿19放置就位之后通過涂覆易加工的耐火材料來實(shí)現(xiàn)封閉。
在此情況下，中空元件4的內(nèi)部空間被分隔為由桿19分開的兩個(gè)連通的部分上部26和下部27，下部27單獨(dú)地通過出口5、6的下部未封閉部分和孔7-17通向噴嘴1的外部。
本發(fā)明比裝有桿且出口上部未封閉的已知噴嘴具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
可很好地調(diào)節(jié)并更加嚴(yán)格地引導(dǎo)噴嘴1內(nèi)的鋼液流動(dòng)，從而在整個(gè)時(shí)間內(nèi)流動(dòng)更穩(wěn)定。因此，不僅在噴嘴1而且在連鑄機(jī)的鑄造空間中，液態(tài)金屬離開中間罐的流速變化對(duì)鋼液的流體動(dòng)力性能影響極小。特別是，保證了兩個(gè)出口5、6之間的金屬流量分布均衡。
可避免來自鑄造空間的液態(tài)金屬在出口5、6內(nèi)回流，這不僅有助于在噴嘴1中而且在鑄造空間中形成良好的流動(dòng)規(guī)律。
可使噴嘴1插入到鑄造空間中的深度減小，因?yàn)椴迦肷疃炔辉購闹锌赵?的內(nèi)部空間頂部開始計(jì)算，而是從桿19的下表面23開始計(jì)算。因此，只有少量的耐火材料浸入到鋼液中，從熱力的角度說這是有利的。如果選擇與現(xiàn)有技術(shù)的出口不進(jìn)行局部封閉的噴嘴的插入深度相同，這就會(huì)導(dǎo)致金屬到達(dá)更深的平均深度，從而減小了鑄造空間中液態(tài)金屬表面的攪動(dòng)作用。因此，經(jīng)常會(huì)很有規(guī)律地發(fā)生固化。
由于凸起24、25或者基本上是保證了出口5、6的上部被封閉的材料，從而使與中空元件4接觸的表面增大，因此保證了桿19有良好的密封。
作為一種變型方式，桿19可具有各種的形狀，圖2-4示出了非限定性的例子。
正如從EP0950451A所知的那樣，桿27可設(shè)有一個(gè)凸起部分，該凸起部分在桿19的整個(gè)長度上且在其至少一部分寬度上沿縱向延伸。在圖2所示的實(shí)施例中，該凸起部分28在桿27的整個(gè)長度和整個(gè)寬度上延伸，并具有均勻的三角形橫截面，三角形頂點(diǎn)與桿27的縱向軸線重合。該凸起部分28的作用是使來自噴嘴1圓筒形管2的金屬射流“被沖開”，將其以對(duì)稱的方式分配在噴嘴1中空元件4的整個(gè)橫截面上。與純粹平行六面體桿相比，在整個(gè)時(shí)間內(nèi)可以更均勻、更恒定地注入。根據(jù)本發(fā)明封閉出口5、6的上部可使由桿27的類型所獲得的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步得到強(qiáng)化。EP0950451A所描述的帶有中間凸起部分的桿的其它實(shí)施例也可用于本發(fā)明，對(duì)這些實(shí)施例更為詳細(xì)的描述請(qǐng)參見該文件。
圖3示出了桿的另一種變型結(jié)構(gòu)。這里，桿29大致為平行六面體形狀，并在其上表面22上設(shè)有三角形橫截面的橫向凸起30，在橫向凸起之間穿有孔21。這些橫向凸起30構(gòu)成液態(tài)金屬的流動(dòng)障礙物，從而使液態(tài)金屬在各個(gè)孔21之間形成良好均勻的分布。噴嘴1出口上部封閉可使存在這些橫向凸起30所獲得的優(yōu)點(diǎn)更得到增強(qiáng)。實(shí)際上，中空元件4的上部26的良好注入性有助于在整個(gè)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)，從而保證以可靠而恒定的方式獲得橫向凸起30所帶來的效果。如果噴嘴1的出口在其上部是暢通的，噴嘴1內(nèi)部的液流就會(huì)非常易變不可靠，且不能控制橫向凸起30的效果。
作為一種變型方式，如圖4所示，可建議橫向凸起30在桿27的整個(gè)長度上的橫截面具有不同的形狀。
在此結(jié)構(gòu)中，中間的橫向凸起31的橫截面為等腰三角形形狀，這樣就可將液態(tài)金屬均勻地分布在噴嘴1的右側(cè)和左側(cè)之間，而其它的橫向凸起32的三角形橫截面為任何種類的三角形形狀，以使得液態(tài)金屬在不同的孔21之間均勻分布。在該實(shí)施例中，封閉了噴嘴1的出口上部的凸起24、25的壁具有轉(zhuǎn)向噴嘴1內(nèi)部并且不是豎直的傾斜表面33、34。該結(jié)構(gòu)可避免在桿29的凸起24、25和其上表面22之間的交叉平面上的液態(tài)金屬中形成死區(qū)。當(dāng)然，該特征也可轉(zhuǎn)用于上面已描述的其它結(jié)構(gòu)的桿中。
在已進(jìn)行描述和圖示的變型實(shí)施方式中，橫向凸起30、31、32的夾角是銳角，但將它們倒圓以避免在與液態(tài)金屬摩擦作用下其可能出現(xiàn)的不可控制的磨損，這也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將液態(tài)金屬引入到錠模中以便進(jìn)行金屬連續(xù)鑄造的噴嘴(1)，該噴嘴包括第一管形部分(2)，該部分的一端與容納所述液態(tài)金屬的容器相連，其另一端通向細(xì)長形第二中空部分(4)中，所述細(xì)長形第二中空部分的至少一部分內(nèi)部空間(3)的取向大致垂直于所述第一管形部分(2)，所述中空部分(4)在其每一端具有一個(gè)出口(5、6)，帶有孔(21)的桿(19、27、29)設(shè)置在所述中空部分(4)的內(nèi)部空間(3)中，其特征在于所述中空部分(4)的出口(5、6)在所述桿(19、27、29)上方被封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于所述中空部分(4)的出口(5、6)通過設(shè)置在桿(19、27、29)上表面上的凸起(24、25)被封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其特征在于所述凸起(24、25)具有朝噴嘴(1)內(nèi)部傾斜的壁(33、34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的噴嘴，其特征在于所述桿(27)在其上表面(22)的至少一部分寬度上具有凸起部分(28)，所述凸起部分(28)的頂部位于桿(27)的縱向軸線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的噴嘴，其特征在于所述桿(29)在其上表面(22)具有橫向凸起(30、31、32)，橫向凸起之間設(shè)有孔(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴嘴，其特征在于所述橫向凸起(30、31、32)的橫截面大致為三角形形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴，其特征在于位于桿(29)中央的橫向凸起(31)的橫截面大致為等腰三角形形狀，其它橫向凸起(32)的橫截面基本上為任何種類的三角形形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的噴嘴，其特征在于第二中空部分(4)具有一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在其底部(18)和/或其橫向側(cè)壁上的孔(7-17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將熔融金屬引入到錠模中進(jìn)行金屬連續(xù)鑄造的噴嘴(1)，該噴嘴包括第一管形部分(2)，該部分的一端與容納所述熔融金屬的容器相連，其另一端浸入到細(xì)長形第二中空部分(4)中，細(xì)長形第二中空部分的至少一部分內(nèi)部空間(3)的取向大致垂直于所述第一管形部分(2)，所述中空部分(4)在其每一端具有一個(gè)出口孔(5、6)，帶有孔(21)的桿(19、27、29)設(shè)置在所述中空部分(4)的內(nèi)部空間(3)中。本發(fā)明的特征在于所述中空部分(4)的出口孔(5、6)在所述桿(19、27、29)上方被封閉。
文檔編號(hào)B22D11/10GK1482951SQ0182125
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者讓-米歇爾·達(dá)馬斯, 洛朗·加什, 加什, 讓-米歇爾 達(dá)馬斯 申請(qǐng)人:烏西諾公司, 蒂森·克魯伯鋼鐵有限公司, 弗斯特·阿爾卑斯工業(yè)有限公司