專利名稱：：一種圓桶形連鑄中間包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及連鑄中間包設(shè)備，特別涉及一種圓桶形連鑄中間包。
背景技術(shù)：
：鋼的連續(xù)澆鑄生產(chǎn)過程作為聯(lián)結(jié)澆鑄鋼包與連鑄結(jié)晶器的重要冶金容器——中間包的形狀可謂千姿百態(tài)，有矩形、三角形、V形、T形、H形等，主要是根據(jù)連鑄機(jī)與車間的具體情況而設(shè)計(jì)的。小方坯連鑄機(jī)中間包為適應(yīng)多流澆注的需要，一般沿矩形中間包的長(zhǎng)度方向布置多個(gè)出鋼口(水口)，有4個(gè)、6個(gè)甚至8個(gè)。這樣各出鋼口離注入中間包鋼液流的水平距離不同，從而造成離注流近的出鋼口鋼液(內(nèi)側(cè))與遠(yuǎn)離的出鋼口鋼液(外側(cè))溫度相差較大，內(nèi)、外側(cè)注流鋼液溫度有明顯的差別，影響了鑄機(jī)正常順利的操作；由于內(nèi)外側(cè)鋼流的水平S日臠荖助lS效細(xì)被沐由間句.*的信囪時(shí)間？2審的不齒銜.w至干毎小.屮棚□的細(xì)誠(chéng)求雜物會(huì)量和成分都有很大的不同，這樣澆鑄出的鑄坯質(zhì)量也相差較大。對(duì)于以上存在的問題，許多研究者都進(jìn)行了大量研究，《鋼鐵研究學(xué)報(bào)》雜志2006年1月(第18巻第1期第11-15頁(yè)，六流方坯中間包流場(chǎng)的物理模擬和冶金效果，齊新霞等)報(bào)道了通過在中間包內(nèi)砌筑墻和壩，改變中間包內(nèi)鋼水的流動(dòng)狀態(tài)，對(duì)安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司六流方坯中間包內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),建立良好的中間包流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，解決了該廠連鑄生產(chǎn)過程中的漏鋼、套眼等問題,為降低鋼水過熱度、提高鋼水可澆性、促進(jìn)夾雜物上浮及開發(fā)新產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，該雜志2008年11月(第20巻第11期第10-14頁(yè)，六流方坯中間包結(jié)構(gòu)優(yōu)化水模實(shí)驗(yàn)，鄭淑國(guó)等)報(bào)道了通過六流方坯連鑄中間包水模實(shí)驗(yàn)，研究了不同控流裝置對(duì)其流動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明，帶橫墻和不帶橫墻的"V"型擋墻均能明顯改善各流流動(dòng)特性的一致性，與不帶橫墻的"V"型擋墻組合擋壩的數(shù)量、高度均對(duì)流動(dòng)特性有影響,在較優(yōu)的"V"型擋墻與擋壩組合控流裝置基礎(chǔ)上加入抑湍器后控流效果更佳?！朵撹F》雜志1998年5月(第33巻第5期第24-28頁(yè)，六流T形連鑄中間包內(nèi)控流裝置優(yōu)化的水模型研究，樊俊飛等)報(bào)道了通過水力學(xué)模擬六流連鑄中間包后發(fā)現(xiàn),原設(shè)計(jì)的中間包在夾雜物的上浮及溫度的均勻性方面還存在不足,不能很好地滿足生產(chǎn)工藝要求，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了促進(jìn)夾雜物上浮和均^I中間包內(nèi)鋼水溫度的設(shè)計(jì)方案。在上述研究中，研究思路均是通過設(shè)置中間包內(nèi)部不同控流裝置組合來達(dá)到改變中間包內(nèi)流場(chǎng)，進(jìn)而縮小每個(gè)出鋼口鋼液的溫差和停留時(shí)間的差別。但是，對(duì)于多流中間包來說，不論采取什么樣的控流結(jié)構(gòu)仍未根本上解決各個(gè)出鋼口鋼液溫差大，停留時(shí)間差別大的問題:而且由于設(shè)置了較多較復(fù)雜的擋墻擋壩等內(nèi)部控流結(jié)構(gòu)，增加了成本，同時(shí)也增加了耐火材料侵蝕，鋼液二次污染的可能性也隨之增大。綜上所述，從巳發(fā)表的文獻(xiàn)、專利與公開資料來看，尚未有從根本上解決多流方坯連鑄中間包內(nèi)外側(cè)鋼液溫差較大，鋼水成分及夾雜物含量分布嚴(yán)重不均的問題。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有的多流連鑄中間包存在的內(nèi)外側(cè)鋼液溫差較大，鋼水成分及夾雜物含量分布嚴(yán)重不均的問題，本發(fā)明提供一種圓桶形連鑄中間包。本發(fā)明的圓桶形連鑄中間包由一個(gè)圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個(gè)筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有412個(gè)出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個(gè)圓周上。筒形擋壩底端連接圓形底面。上述的各出鋼口的直徑相等，各出鋼口的中心所在的圓周的軸線與筒形擋壩的軸線為同一直線。出鋼口的直徑根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。上述的筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一直線。上述的圓桶形連鑄中間包的容積根據(jù)需要設(shè)置，其筒形側(cè)壁的高度與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑的比例為1:1.8~2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1:1.5~2，筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1:3.2~3.8，各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1細(xì)~1/130。為減少中間包表面的熱量損失，可以在上述的圓桶形連鑄中間包設(shè)置包蓋，包蓋直徑大于筒形側(cè)壁內(nèi)徑。'采用本發(fā)明的圓挿形連鑄中間包進(jìn)行連續(xù)澆鑄時(shí)，由于連鑄中間包是中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，各出鋼口中心分布在同一個(gè)圓周上，所以由擋壩內(nèi)流到每個(gè)出鋼口的鋼水流過的距離相等，能夠保證每個(gè)出鋼口的鋼水溫度、夾雜物含量以及鋼水停留時(shí)間相同，能夠解決矩形中間包無法解決的問題，有利于連鑄機(jī)正常順利操作及提高鑄坯質(zhì)量；在圓形底面內(nèi)設(shè)置圓形擋壩，能夠防止鋼水進(jìn)入中間包后直接流向出鋼口；在圓桶形連鑄中間包上設(shè)置包蓋，能夠減少鋼水表面的熱量損失。本發(fā)明的裝置能夠通過設(shè)置簡(jiǎn)單的擋壩，達(dá)到鋼水均勻分布的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，節(jié)約了裝置的成本，減少了耐火材料的腐蝕，從而較少了鋼液在中間包內(nèi)二次污染的可能性，有利于高品質(zhì)鋼材的生產(chǎn)，從根本上解決了矩形或T形連鑄中間包無論采用何種控流結(jié)構(gòu)都無法解決的冶金問題，具有廣泛的發(fā)展前景和巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。圖1為本發(fā)明的圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本發(fā)明的圓桶形連鑄中間包與連鑄機(jī)連接時(shí)的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中l(wèi)、圓形底面，2、筒形側(cè)壁，3、擋壩，4、出鋼口，5、連鑄機(jī)，6、鑄坯存放區(qū)。圖4為矩形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時(shí)間-濃度曲線圖5為本發(fā)明的圓桶形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時(shí)間-濃度曲線圖；圖中zonel為1#出鋼口，zone2為2#出鋼口，zone3為3#出鋼口。具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例中采用的圓桶形連鑄中間包的內(nèi)徑(筒形側(cè)壁的內(nèi)徑)根據(jù)相鄰出鋼口之間的數(shù)目設(shè)置，保證相鄰出鋼口之間距離滿足相鄰連鑄機(jī)輥道所需距離。本發(fā)明實(shí)施例中的擋壩為采用連鑄中間包常規(guī)使用的擋壩，采用常規(guī)方式砌筑在中間包的圓形底面上。實(shí)施例1圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括圓形底面和筒形側(cè)壁，圓形底面的中部設(shè)有筒形擋壩，筒形擋壩底端與圓形底面連接，筒形擋壩外圍的圓形底面上設(shè)有6個(gè)出鋼口，各出鋼口在圓形底面上均勻分布且直徑相等，各出鋼口的中心位于一個(gè)與圓形擋壩同軸的圓上；筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一軸線。筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.635m，筒形側(cè)壁的高度為0.85m，高度與內(nèi)徑的比例為1:1.92，筒形擋壩的內(nèi)徑為0.9m，與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1:1.82;筒形擋壩的高度為0.25m，與筒形側(cè)壁的高度比例為1:3.4;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為0.135m，該水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/121。進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時(shí)，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機(jī)連接，連鑄機(jī)分為左右兩組，每組由三個(gè)連鑄機(jī)組成，如圖3所示，該設(shè)置方法能夠解決圓形連鑄中間包在廠房中的布置問題。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為l、2、3、4或6個(gè)，其中打開出鋼口的數(shù)目為2、3或4個(gè)時(shí)，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。采用上述裝置進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長(zhǎng)水口進(jìn)入連鑄中間包的擋壩內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口，通過塞棒調(diào)節(jié)出鋼口內(nèi)鋼液的流量，鋼液經(jīng)出鋼口進(jìn)入連鑄機(jī)結(jié)晶器。由于圓桶形連鑄中間包為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每個(gè)出鋼口內(nèi)鋼液的流場(chǎng)、溫度、成分、停留時(shí)間和夾雜物含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液的活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)提高7%，鋼液的死區(qū)體積分?jǐn)?shù)降低5%。選擇連鑄中間包的三個(gè)出鋼口，采用刺激響應(yīng)法分析圓桶形連鑄中間包各出鋼口的平均停留時(shí)間和平均響應(yīng)時(shí)間，獲得的無因次時(shí)間-濃度曲線圖(停留時(shí)間分布曲線圖)分別如圖4和圖5所示，其中圖4為矩形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時(shí)間-濃度曲線圖；圖5為圓桶形連鑄中間包條件下，各出鋼口的示蹤劑的無因次時(shí)間-濃度曲線圖。根據(jù)無因次時(shí)間-濃度曲線圖分別測(cè)得各出鋼口的平均停留時(shí)間和平均響應(yīng)時(shí)間，以及活塞區(qū)平均體積分?jǐn)?shù)和死區(qū)平均體積分?jǐn)?shù)，并采用矩形連鑄中間包進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表l所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>其中Tmim—W出鋼口的響應(yīng)時(shí)間，Tmin2^2^出鋼口的響應(yīng)時(shí)間，Tmin3—3弁出鋼口的響應(yīng)時(shí)間，所述的響應(yīng)時(shí)間為示蹤劑隨鋼液從進(jìn)入中間包到出鋼口所用的時(shí)間；Tai—l弁出鋼口的實(shí)際停留時(shí)間，Ta2—2#出鋼口的實(shí)際停留時(shí)間，Ta3—3#出鋼口的實(shí)際停留時(shí)間，所述的實(shí)際停留時(shí)間為示蹤劑隨鋼液進(jìn)入中間包到全部離開出鋼口的平均時(shí)間；Vp為中間包內(nèi)活塞區(qū)平均體積分?jǐn)?shù)，Vd為中間包內(nèi)死區(qū)體積分?jǐn)?shù)。通過上述試驗(yàn)，證明采用圓桶形連鑄中間包進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時(shí)，中間包內(nèi)的溫度更加均勻采用矩形中間包時(shí)，各出鋼口溫度差達(dá)到810'C，溫度分層現(xiàn)象比較嚴(yán)重，表面溫度與出鋼口溫差為7~8°C;圓桶形中間包內(nèi)溫度分布比較均勻，每個(gè)出鋼口溫度相同，沒有溫度分層現(xiàn)象，表面溫度與出鋼口溫度差別為23'C。實(shí)施例2圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于筒形擋壩外圍的圓形底面上設(shè)有4個(gè)出鋼口，各出鋼口的中心位于一個(gè)與圓形擋壩同軸的圓上。筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.68m，筒形側(cè)壁的高度與內(nèi)徑的比例為1:2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1:2;筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1:3.2;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100。進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時(shí)，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機(jī)連接，連鑄機(jī)分為左右兩組，每組由兩個(gè)連鑄機(jī)組成。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為l、2、或4個(gè)，其中打開出鋼口的數(shù)目為2個(gè)時(shí)，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。采用上述裝置進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長(zhǎng)水口進(jìn)入連鑄中間包的擋壩內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口。由于圓桶形連鑄中間包為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每個(gè)出鋼口內(nèi)鋼液的流場(chǎng)、溫度、成分、停留時(shí)間和夾雜物含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，'鋼液的活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)提高，鋼液的死區(qū)體積分?jǐn)?shù)降低。實(shí)施例3圓桶形連鑄中間包結(jié)構(gòu)同實(shí)施例l，不同點(diǎn)在于圓形底面上設(shè)有12個(gè)出鋼口，各出鋼口的中心位于一個(gè)與圓形擋壩同軸的圓上。筒形側(cè)壁的內(nèi)徑為1.7m，筒形側(cè)壁的高度與內(nèi)徑的比例為1:1.8，筒形擋壩的內(nèi)徑筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1:1.5;筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1:3.8;各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/120。為減少鋼液表面的熱量損失，在圓桶形連鑄中間包設(shè)有包蓋，包蓋的下端面與筒形側(cè)壁頂端連接，包蓋為圓板形，直徑為1.72m。進(jìn)行連鑄生產(chǎn)時(shí)，圓桶形連鑄中間包的各出鋼口分別與連鑄機(jī)連接，連鑄機(jī)分為左右兩組，每組由6個(gè)連鑄機(jī)組成。根據(jù)生產(chǎn)要求，打開出鋼口的數(shù)目為l、2、3、4、6或12個(gè)，其中打開出鋼口的數(shù)目為2、3、4或6個(gè)時(shí)，打開的各出鋼口以圓形底面中心為中心均勻分布。'采用上述裝置進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，鋼液從連鑄鋼包的長(zhǎng)水口進(jìn)入連鑄中間包的擋壩內(nèi)，在圓形底面上均勻向四周散開，積滿擋壩后，鋼液從擋壩溢出流向各出鋼口。由于圓桶形連鑄中間包為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每個(gè)出鋼口內(nèi)鋼液的流場(chǎng)、溫度、成分、停留時(shí)間和夾雜物含量均一致。并且圓桶形連鑄中間包內(nèi)沒有明顯的溫度分層現(xiàn)象，與矩形中間包相比，鋼液的活塞區(qū)體積分?jǐn)?shù)提高，鋼液的死區(qū)體積分?jǐn)?shù)降低。權(quán)利要求1、一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于由一個(gè)圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個(gè)筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4～12個(gè)出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個(gè)圓周上。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述旳在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有412個(gè)出鋼口，各出鋼口的直徑相等，各出鋼口的中心所在的圓周的軸線與筒形擋壩的軸線為同一直線。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的筒形擋壩的軸線與圓形底面的軸線為同一直線。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述所的一種圓桶形連鑄中間包，其特征在于所述的圓桶形連鑄中間包的筒形側(cè)壁的高度與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑的比例為1:1.8~2.2，筒形擋壩的內(nèi)徑與筒形側(cè)壁的內(nèi)徑比例為1:1.5~2，筒形擋壩的高度與筒形側(cè)壁的高度比例為1:3.2~3.8,各出鋼口的中心與筒形側(cè)壁的水平距離為筒形側(cè)壁內(nèi)徑的1/100~1/130。全文摘要一種圓桶形連鑄中間包，由一個(gè)圓形底面和筒形側(cè)壁構(gòu)成，圓形底面的中部設(shè)有一個(gè)筒形擋壩，在筒形擋壩的外圍，圓形底面上均勻分布有4～12個(gè)出鋼口，各出鋼口的中心位于圓形底面上的同一個(gè)圓周上。本發(fā)明的裝置能夠通過設(shè)置簡(jiǎn)單的擋壩節(jié)約了裝置的成本，減少了耐火材料的腐蝕，有利于高品質(zhì)鋼材的生產(chǎn)，從根本上解決了矩形或T形連鑄中間包無論采用何種控流結(jié)構(gòu)都無法解決的冶金問題，具有廣泛的發(fā)展前景和巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。文檔編號(hào)B22D41/08GK101658924SQ20091018758公開日2010年3月3日申請(qǐng)日期2009年9月24日優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日發(fā)明者磊曹,朱苗勇,胡建東,路東柱申請(qǐng)人:東北大學(xué)