專利名稱：一種無旋渦鋼包及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無旋渦鋼包及其工作方法，屬于鋼鐵冶煉技術領域。
背景技術：
通過鋼包向中間包輸出鋼液是現代煉鋼廠連鑄連軋生產的一個典型步驟，操作道 次多，鋼液物流量大，但每一包次的輸出由于旋渦卷渣等因素的干擾，都需要鋼包內一定的 鋼液殘余以保證輸出的鋼液質量可控，否則，鋼渣大量卷入鋼水會造成鋼水中夾雜物增加、 影響鋼水質量，因此在該過程中造成了很大的鋼液浪費。從1970年開始，世界各國冶金工 作者就鋼水卷渣問題進行了大量工作，其中就包括改善鋼包旋流方面的研究，然而，鋼水卷 渣問題一直是個難以解決的問題。鋼液卷渣是鋼液物流過程中常見的問題，鋼液從轉爐到鋼包的出鋼末期會產生卷 渣，造成鋼包中渣量增加以及鋼水回磷回硫；鋼水從鋼包輸出到中間包的末期因渦流等因 素的影響會造成卷渣，使鋼液夾雜物增加；鋼水從中間包輸出到結晶器過程中因渦流造成 卷渣時，會造成鋼坯質量問題，使成品率降低。針對上述問題，國內外采用了多種方式來減少下渣量，如采用出鋼擋渣的方式，使 用密度介于鋼水和鋼渣之間的耐火材料擋渣球或擋渣塞，使其在出鋼末期堵塞出鋼口，使 鋼渣留在轉爐內；采用氣動擋渣法，在出鋼末期用高壓氣體向出鋼口逆向吹，使鋼渣不能下 來；當鋼渣混入鋼水時，通過電信號的改變，及時關閉水口，防止卷渣，等等。隨著鋼鐵冶金工藝進步，鋼液從轉爐到鋼包的出鋼末期卷渣量已得到較好的控 制，而隨著連澆技術的逐漸成熟連澆爐數的不斷增加，鋼水從中間包輸出到結晶器末期所 占比例相應減少，因此該過程的卷渣問題也相應得到了控制。但是，鋼水從鋼包輸出到中間 包的末期因渦流等因素造成的卷渣一直缺乏有效地技術手段加以克服。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術的不足，提供一種無渦流的鋼包及其工作方法，它能有效的 抑制鋼包中旋流的形成，減少鋼包中鋼液輸出時的下渣量，減少鋼水回磷回硫，提高合金收 得率，保證鋼水精煉的成果，提高鋼水質量。一種無渦流鋼包，包括滑動水口和水口，鋼包底部設置環(huán)形引流凸臺，滑動水口和 水口上部設置螺旋形擾流凸臺，鋼包底部的環(huán)形引流凸臺與滑動水口和水口上部的螺旋形 擾流凸臺旋向相反。作為該鋼包的改進，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺包括8-12條凸臺，8-12條凸臺 以鋼包出水口為中心呈環(huán)形散射狀分布，凸臺高度為鋼包出水口半徑的0. 5-2倍，其頂部 做圓角處理，凸臺靠近鋼包出水口一側的端部距離鋼包出水口邊沿的距離等于凸臺高度， 凸臺靠近鋼包內側的端部距離鋼包內側邊沿的距離為2-5倍的凸臺高度，每個凸臺環(huán)形弧 度的半徑為鋼包底部內側半徑的0. 5-1倍；俯視情況下，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺呈 順時針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺呈逆時針方向設置。
作為該鋼包的進一步改進，位于滑動水口及水口上部的螺旋形擾流凸臺，包括對 稱分布的2-3條凸臺，凸臺高度為鋼包出水口半徑的0. 2-0. 4倍，凸臺頂部做圓角處理，2-3 條凸臺分布在滑動出水口的整個內壁及水口內壁上側起0. 2-1個水口長度的范圍，俯視情 況下，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺呈逆時針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾 流凸臺呈順時針方向設置。上述無渦流鋼包的工作方法，鋼包包括滑動水口和水口，鋼包底部設置環(huán)形引流 凸臺，滑動水口和水口上部設置螺旋形擾流凸臺，鋼包底部的環(huán)形引流凸臺與滑動水口和 水口上部的螺旋形擾流凸臺旋向相反，鋼液從鋼包底部的環(huán)形引流凸臺通過鋼包出水口流 入滑動水口和水口，經滑動水口和水口的螺旋形擾流凸臺流出。鋼液在鋼包底部的環(huán)形引 流凸臺作用下形成一定的流向，該流向的鋼液流經滑動水口和水口后，在反向設置的螺旋 形擾流凸臺的作用下流向得以修正，消除了鋼液中的渦流。作為該方法的改進，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺包括8-12條凸臺，8-12條凸臺 以鋼包出水口為中心呈環(huán)形散射狀分布，高度為鋼包出水口半徑的0. 5-2倍，其頂部做圓 角處理，凸臺靠近鋼包出水口一側的端部距離鋼包出水口邊沿的距離等于凸臺高度，凸臺 靠近鋼包內側的端部距離鋼包內側邊沿的距離為2-5倍的凸臺高度，每個凸臺環(huán)形弧度的 半徑為鋼包底部內側半徑的0. 5-1倍；俯視情況下，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺呈順時 針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺呈逆時針方向設置。作為該方法的進一步改進，位于滑動水口及水口上部的螺旋形擾流凸臺，包括對 稱分布的2-3條凸臺，凸臺高度為鋼包出水口半徑的0. 2-0. 4倍，凸臺頂部做圓角處理，2-3 條凸臺分布在滑動出水口的整個內壁及水口內壁上側起0. 2-1個水口長度的范圍，俯視情 況下，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺呈逆時針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾 流凸臺呈順時針方向設置。旋渦形成的動力學因素比較復雜，但考慮鋼包環(huán)境時，主要受鋼包內側形狀的影 響。當在鋼包中合理設置導流卡槽即可顯著影響鋼包中旋渦的產生和發(fā)展。該無旋渦鋼包， 由位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺和位于滑動水口及水口上部的螺旋形擾流凸臺構成，結構 簡單。當鋼液輸出時受位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺、位于滑動水口及水口上部的逆向分 布的螺旋形擾流凸臺共同作用，根據角動量守恒原理，兩條不同方向的鋼液流動動量互相 抵消，抑制或消除了渦流的產生，減少鋼包中鋼液輸出時的下渣量，減少鋼水回磷回硫，提 高合金收得率，保證鋼水精煉的成果，提高鋼水質量。本發(fā)明技術方案簡單、易行，沒有改變 鋼包主體結構就能有效抑制渦旋的產生；使用該無渦流鋼包的工作方法，經水口輸出的鋼 液有一定的切向速度，可以降低對中間包的直接沖擊；并可使鋼包底部鋼液對流增強，可以 促進鋼包內部鋼液成分、溫度均勻化。


圖1為本發(fā)明鋼包縱向剖結構示意2為本發(fā)明鋼包內側底部俯視結構示意3為本發(fā)明中環(huán)形引流凸臺縱向剖結構示意4為本發(fā)明中水口橫向剖結構示意5為本發(fā)明中水口內側透視圖
其中1、鋼包2、滑動出水口 3、水口 4、鋼液5、凸臺6、鋼包出水口 7、凸臺 具體實施方案下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。實施例1 如圖1、圖2、圖5所示，一種無渦流鋼包，包括滑動水口 2和水口 3，鋼包1底部設 置環(huán)形引流凸臺5，滑動水口 2和水口 3上部設置螺旋形擾流凸臺7，鋼包底部的環(huán)形引流 凸臺5與滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺7旋向相反。如圖2、圖3所示，位于鋼包1底部的環(huán)形引流凸臺5包括8條凸臺，8條凸臺5以 鋼包出水口 6為中心呈環(huán)形散射狀分布，凸臺5高度為鋼包出水口 6半徑的0. 5倍，凸臺5 頂部做圓角處理，凸臺5靠近鋼包出水口 6—側的端部距離鋼包出水口 6邊沿的距離等于 凸臺5的高度，凸臺5靠近鋼包內側的端部距離鋼包內側邊沿的距離為2倍的凸臺高度，凸 臺5每個凸臺的環(huán)形弧度半徑為鋼包內側底部半徑的0. 5倍；俯視情況下，位于鋼包底部的 環(huán)形引流凸臺呈順時針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺呈逆時針方向設 置。如圖4、圖5所示，位于滑動水口 2及水口 3上部的螺旋形擾流凸臺7，包括對稱分 布的2條凸臺，凸臺7高度為鋼包出水口 6半徑的0. 2倍，凸臺7頂部做圓角處理，2條凸臺 7分布在滑動出水口 2的整個內壁及水口 3內壁上側起0. 2個水口 3長度的范圍。實施例2 與實施例1相同，不同之處在于，位于鋼包1底部的環(huán)形引流凸臺5包括12條凸 臺，凸臺5高度為鋼包出水口 6半徑的2倍，凸臺5靠近鋼包1內側的端部距離鋼包1內側 邊沿的距離為5倍的凸臺5的高度，每個凸臺環(huán)形弧度的半徑為鋼包底部內側半徑的1倍。 位于滑動水口 2及水口 3上部的螺旋形擾流凸臺7包括3條凸臺，凸臺7高度為鋼包出水 口 6半徑的0. 4倍，凸臺7分布在滑動出水口 2的整個內壁及水口 3內壁上側起0. 4個水 口長度的范圍。俯視情況下，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺呈逆時針分布，位于滑動水口和 水口上部的螺旋形擾流凸臺呈順時針方向設置。實施例3 實施例1和2所述的無渦流鋼包的工作方法，鋼包1包括滑動水口 2和水口 3，鋼 包1底部設置環(huán)形引流凸臺5，滑動水口 2和水口 3上部設置螺旋形擾流凸臺7，鋼包1底 部的環(huán)形引流凸臺5與滑動水口 2和水口 3上部的螺旋形擾流凸臺7逆向設置，鋼液從鋼 包1底部的環(huán)形引流凸臺5經鋼包出水口 6流入滑動水口 2和水口 3，經滑動水口 2和水口 3逆向設置的螺旋形擾流凸臺7流出。實施例1所示結構鋼包的工作方法，鋼液在鋼包1底部的環(huán)形引流凸臺5作用下 形成順時針方向的液流，該流向的鋼液流經滑動水口 2和水口 3后，在逆時針方向設置的螺 旋形擾流凸臺7的作用下，鋼液流向得以修正，消除或者減輕了鋼液中的渦流。實施例2所示結構鋼包的工作方法，鋼液在鋼包1底部的環(huán)形引流凸臺5作用下 形成逆時針方向的液流，該流向的鋼液流經滑動水口 2和水口 3后，在順時針方向設置的螺 旋形擾流凸臺7的作用下，鋼液流向得以修正，消除或者減輕了鋼液中的渦流。
權利要求
一種無渦流鋼包，包括滑動水口和水口，其特征在于，鋼包底部設置環(huán)形引流凸臺，滑動水口和水口上部設置螺旋形擾流凸臺，鋼包底部的環(huán)形引流凸臺與滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺旋向相反。
2.根據權利要求1所述的無渦流鋼包，其特征在于，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺包 括8-12條凸臺，8-12條凸臺以鋼包出水口為中心呈環(huán)形散射狀分布，凸臺高度為鋼包出水 口半徑的0. 5-2倍，其頂部做圓角處理，凸臺靠近鋼包出水口一側的端部距離鋼包出水口 邊沿的距離等于凸臺高度，凸臺靠近鋼包內側的端部距離鋼包內側邊沿的距離為2-5倍的 凸臺高度，每個凸臺環(huán)形弧度的半徑為鋼包底部內側半徑的0. 5-1倍；俯視情況下，位于鋼 包底部的環(huán)形引流凸臺呈順時針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺呈逆時 針方向設置。
3.根據權利要求1或者2所述的無渦流鋼包，其特征在于，位于滑動水口及水口上部的 螺旋形擾流凸臺，包括對稱分布的2-3條凸臺，凸臺高度為鋼包出水口半徑的0. 2-0. 4倍， 凸臺頂部做圓角處理，2-3條凸臺分布在滑動出水口的整個內壁及水口內壁上側起0. 2-1 個水口長度的范圍。
4.一種無渦流鋼包的工作方法，鋼包包括滑動水口和水口，其特征在于，鋼包底部設置 環(huán)形引流凸臺，滑動水口和水口上部設置螺旋形擾流凸臺，鋼包底部的環(huán)形引流凸臺與滑 動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺逆向設置，鋼液從鋼包底部的環(huán)形引流凸臺鋼包出水 口流入滑動水口和水口，經滑動水口和水口逆向設置的螺旋形擾流凸臺流出。
5.根據權利要求4所述的無渦流鋼包的工作方法，其特征在于，位于鋼包底部的環(huán)形 引流凸臺包括8-12條凸臺，8-12條凸臺以鋼包出水口為中心呈環(huán)形散射狀分布，高度為 鋼包出水口半徑的0. 5-2倍，其頂部做圓角處理，凸臺靠近鋼包出水口一側的端部距離鋼 包出水口邊沿的距離等于凸臺高度，凸臺靠近鋼包內側的端部距離鋼包內側邊沿的距離為 2-5倍的凸臺高度，每個凸臺環(huán)形弧度的半徑為鋼包底部內側半徑的0. 5-1倍；俯視情況 下，位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺呈順時針分布，位于滑動水口和水口上部的螺旋形擾流 凸臺呈逆時針方向設置。
6.根據權利要求4或者5所述的無渦流鋼包的工作方法，其特征在于，位于滑動水口 及水口上部的螺旋形擾流凸臺，包括對稱分布的2-3條凸臺，凸臺高度為鋼包出水口半徑 的0. 2-0. 4倍，凸臺頂部做圓角處理，2-3條凸臺分布在滑動出水口的整個內壁及水口內壁 上側起0. 2-1個水口長度的范圍。
全文摘要
一種無渦流鋼包及其工作方法，屬于鋼鐵冶煉技術領域，包括滑動水口和水口，鋼包底部設置環(huán)形引流凸臺，滑動水口和水口上部設置螺旋形擾流凸臺，鋼包底部的環(huán)形引流凸臺與滑動水口和水口上部的螺旋形擾流凸臺逆向設置。當鋼液輸出時受位于鋼包底部的環(huán)形引流凸臺、位于滑動水口及水口上部的逆向分布的螺旋形擾流凸臺共同作用，根據角動量守恒原理，兩條不同方向的鋼液流動動量互相抵消，抑制或消除了渦流的產生。
文檔編號B22D41/02GK101972845SQ20101029294
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權日2010年9月27日
發(fā)明者劉美, 張冠鋒, 王洪軍, 董丙成, 許榮昌 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司