專利名稱：高拉速ftsc薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金連鑄設(shè)備水口領(lǐng)域，尤其涉及一種高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口。
背景技術(shù)：
意大利達(dá)捏利公司開發(fā)的the Flexible Thin Slab Caster (FTSC)薄板還連鑄生產(chǎn)的鑄坯厚度一般在65 92mm之間，寬度約為900 1650mm。FTSC薄板坯連鑄機(jī)有別于常規(guī)板坯連鑄機(jī)常用的平板式結(jié)晶器，F(xiàn)TSC薄板坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器和CSP薄板坯連鑄機(jī)相似，其寬面銅板都具有由連續(xù)弧線過渡組成的曲面，整個結(jié)晶器呈“漏斗狀”，但兩種結(jié)晶器的“漏斗”曲面形狀大小尺寸不同。漏斗型結(jié)晶器內(nèi)鋼液熔池上部空間增大，使得薄板坯連鑄采用浸入式水口和連鑄保護(hù)渣成為可能，但漏斗型結(jié)晶器內(nèi)上部空間增大幅度是有限度的，因此薄板坯連鑄機(jī)用浸入式水口的鋼液流出端一般要加工成扁平形狀，即其沿結(jié)晶器寬度方向的尺寸要明顯大于沿厚度方向的尺寸。浸入式水口與中間包相連接的鋼液流入端通常為圓管形，因而連接流入端和流出端的是一個截面形狀光滑連續(xù)過渡的管狀通道。為了防止連鑄生產(chǎn)過程中鋼液發(fā)生二次氧化，需要向結(jié)晶器鋼液熔池液面上添加固體顆粒保護(hù)渣，使其與高溫鋼液接觸要吸收熱量而熔化，這樣才可能使連鑄保護(hù)渣起到防止鋼液二次氧化的保護(hù)劑的作用，流入凝固坯殼與結(jié)晶器銅板之間的渣膜能起到降低拉坯阻力以及吸收從鋼液中上浮的非金屬夾雜物等作用。由于連鑄保護(hù)渣熔化狀況和喂入結(jié)晶器銅板與凝固坯殼之間渣膜的好壞對連鑄生產(chǎn)順行和鑄坯內(nèi)外質(zhì)量有重要影響，這就要求來自浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)形成的鋼液回旋流能把高溫鋼液合理的帶到結(jié)晶器熔池上部，以利于保證連鑄保護(hù)渣的合理熔化和喂入；同時，也要防止因來自浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)形成的鋼液回旋流造成熔池液面的起伏和波動過大而使保護(hù)渣卷入凝固坯殼或鋼液，進(jìn)而造成鑄坯質(zhì)量問題和生產(chǎn)事 故。因此，浸入式水口的整體結(jié)構(gòu)(尤其內(nèi)流通道截面積變化和鋼液流出端結(jié)構(gòu))在此就起到極其重要作用。根據(jù)上述對FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)熔池鋼液運(yùn)動行為的研究和認(rèn)識，目前，國內(nèi)外生產(chǎn)FTSC薄板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器用的浸入式水口多采用四開孔扁平水口(參見附圖7、附圖8)。圖7所示四孔浸入式水口通過兩個向上吐出孔(7)直接將高溫鋼液輸送到水口周圍的熔池液面，較好地實現(xiàn)了熔池鋼液高溫區(qū)上移，但由于上吐出孔鋼液射流對結(jié)晶器鋼液熔池液面的沖擊波動較為嚴(yán)重，而且熔池鋼液面高溫區(qū)也僅僅集中在水口周圍，使整個鋼液面溫度分布不均勻。圖8所示屬于改進(jìn)的四孔浸入式孔水口，依靠上部的向上吐出孔
(7)形成的基本水平流出的鋼液射流壓制了向下吐出孔(8)的鋼液射流引起的結(jié)晶器內(nèi)循環(huán)流，而使熔池鋼液面波動有一定幅度改善，但同時也造成了非金屬夾雜物上浮不利的負(fù)面作用，故不適宜對鋼坯潔凈度要求高的品種鋼連鑄生產(chǎn)。FTSC薄板坯連鑄的拉坯速度當(dāng)由目前4.0 4.5m/min提高到5.0 6.0m/min進(jìn)行高拉速生產(chǎn)時，上述現(xiàn)有浸入式水口的不利影響問題更嚴(yán)重，因而現(xiàn)有四孔浸入式水口不能適應(yīng)FTSC薄板坯高拉速連鑄生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口，用于FTSC薄板坯連鑄機(jī)長漏斗型結(jié)晶器，通過減小從浸入式水口吐出口流出鋼液射流速度，降低高拉速生產(chǎn)時結(jié)晶器內(nèi)熔池液面的起伏和波動；使結(jié)晶器內(nèi)鋼液熔池高溫區(qū)上移，促進(jìn)初生凝固坯殼的均勻性，并有利于鋼液中的非金屬夾雜物上浮被連鑄保護(hù)渣吸收；同時能提高浸入式水口下部流出端的材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抵抗高溫鋼液沖刷使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口，包括上部的鋼液流入端、中部流道、下部流出端依次相連，所述中部流道的截面從上部入口到下部出口越來越扁、越來越寬，所述下部流出端上設(shè)有兩側(cè)對稱的吐出孔，所述吐出孔內(nèi)設(shè)有中間導(dǎo)流體，在下部流出端形成四路吐出通道，吐出孔之間設(shè)有分流體，所述吐出孔的側(cè)傾角α為25 26°、高h(yuǎn)為110 112mm、寬d為34 35mm ;所述分流體的導(dǎo)流角β為13 14°、上寬cl為36 38mm、下寬c2為58 60mm、高h(yuǎn)i為40 42mm、分流體頂面設(shè)有弧形凹陷，凹陷半徑R 為 15 1 Bmnin所述中間導(dǎo)流體是彎曲的，其上導(dǎo)流角Y為15 16°、下導(dǎo)流角δ為34 35°、寬度c3為17 19mm、長度c4為86 87mm ;兩個中間導(dǎo)流體相對水口中心軸線對稱分布，兩中間導(dǎo)流體的上端間距c5為106 108mm、下端間距c6為156 158mm,下端距水口底端距離h2為61 63_。所述中部流道的截面從上部入口到下部出口是連續(xù)過渡的，中部流道的入口截面為圓管形，內(nèi)徑dl為78 80mm,外徑Dl為130 132mm ;中部流道的控制截面一為扁圓管形，內(nèi)徑長軸b2為187 188mm，內(nèi)徑短軸d2為41 42mm，外徑長軸B2為250 252mm，外徑短軸D2為102 103mm;中部流道的控制截面二為扁圓管形，內(nèi)徑長軸b3為227 228mm,內(nèi)徑短軸d3為37 38mm，外徑長軸B3為287 289mm，外徑短軸D3為95 97mm ；中部流道的控制截面三為帶兩條筋的扁圓管形，內(nèi)徑長軸b4為293 295mm，內(nèi)徑短軸d4為34 35_，外徑長軸B4為318 `320_，外徑短軸D4為78 80_ ;入口截面距控制截面一的距離為410 412mm，控制截面一距控制截面二的距離為98 100mm，控制截面二距控制截面三的距離為130 132mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:I)本水口適應(yīng)FTSC薄板坯連鑄機(jī)在5.0 6.0m/min高拉速生產(chǎn)情況，水口在浸入深度130 200mm工作范圍內(nèi)具有不超過±3mm的鋼液面波動幅度，能有效避免結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生鋼液面卷渣現(xiàn)象；2)本水口采用了優(yōu)化設(shè)計合適開口度且方向基本向下的四個吐出孔的下部扁平類型結(jié)構(gòu)，在拉坯速度5.0 6.0m/min及浸入130 200mm深度工作范圍內(nèi)連鑄生產(chǎn)時，結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固形成的初生坯殼四周厚度更均勻，進(jìn)而保證薄板坯的表面質(zhì)量；3)本水口采用了重新優(yōu)化設(shè)計的鋼液內(nèi)通道及特殊結(jié)構(gòu)的分流體和中間導(dǎo)流體的流出端，使其工作時從工作端吐出口流出的鋼水射流速度減小，在其四路通道的吐出口下方形成的兩個對稱的回旋區(qū)的渦心位置比較高，有利于鋼液中非金屬夾雜物的上浮被保護(hù)渣吸收去除；
4)本水口在流出端內(nèi)設(shè)置了中間導(dǎo)流體，提高浸入式水口下部流出端的材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抵抗高溫鋼液沖刷使用壽命。


圖1是本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的仰視圖；圖3是圖1中沿D-D線剖視圖；圖4是圖1中沿E-E線剖視圖；圖5是圖1中沿F-F線剖視圖；圖6是圖1中沿G-G線剖視圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)水口一 ；圖8是現(xiàn)有技術(shù)水口二。圖中:1-鋼液流入端 2-中部流道 3-下部流出端 4-吐出孔 5-分流體6-中間導(dǎo)流體7-向上吐出孔8-向下吐出孔
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步說明:見圖1、圖2，是本發(fā)明高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口實施例結(jié)構(gòu)示意圖，包括上部圓管狀鋼液流入端1、中部流道2、下部流出端3依次相連，中部流道2的截面從上部入口到下部出口越來越扁、越來越寬，下部流出端3上設(shè)有兩側(cè)對稱的吐出孔4，吐出孔之間設(shè)有分流體5，吐出孔4內(nèi)設(shè)有中間導(dǎo)流體6，在下部流出端3分成四路吐出通道，改變了目前FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器多數(shù)采用的四孔結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明在FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)能形成以兩個對稱的主要回旋流為特征的更合理的鋼液流場和溫度場。經(jīng)過水力學(xué)模型和計算機(jī)仿真模擬分析優(yōu)化設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)和尺寸如下:吐出孔4側(cè)傾角α為25 26°、高h(yuǎn)為110 112mm、寬d為34 35_ ;分流體5導(dǎo)流角β為13 14。、上寬cl為36 38mm、下寬c2為58 60mm、高h(yuǎn)i為40 42mm、分流體頂面設(shè)有弧形凹陷，凹陷半徑R為15 16mm，分流體的作用是分流和減緩?fù)鲁隹趦?nèi)鋼液流速。中間導(dǎo)流體6是彎曲形狀的，其上導(dǎo)流角Y為15 16°、下導(dǎo)流角δ為34 35°、寬度c3為17 19mm、長度c4為86 87mm;兩中間導(dǎo)流體6相對水口中心軸線對稱分布，其上端間距c5為106 108mm、下端間距c6為156 158mm,下端距水口底端距離h2為61 63mm，中間導(dǎo)流體是作用是在下部流出端形成四路吐出通道，并且進(jìn)一步分散并降低鋼液流出速度。見圖3至圖6，中部流道2的截面從上部入口到下部出口是連續(xù)過渡的，中部流道的入口截面(D-D剖面)為圓管形，內(nèi)徑dl為78 80mm，外徑Dl為130 132mm;中部流道的控制截面一(E-E剖面)為扁圓管形，內(nèi)徑長軸b2為187 188mm，內(nèi)徑短軸d2為41 42_，外徑長軸B2為250 252_，外徑短軸D2為102 103_ ；中部流道的控制截面二(F-F剖面)為扁圓管形，內(nèi)徑長軸b3為227 228mm，內(nèi)徑短軸d3為37 38mm，外徑長軸B3為287 289臟，外徑短軸D3為95 97mm ；中部流道的控制截面三(G-G 剖面)為帶兩條筋的扁圓管形，內(nèi)徑長軸b4為293 295mm,內(nèi)徑短軸d4為34 35mm，外徑長軸B4為318 320mm，外徑短軸D4為78 80mm ；入口截面(D-D剖面)距控制截面一(E-E剖面)的距離為410 412mm，控制截面一(E-E剖面)距控制截面二(F-F剖面)的距離為98 100mm，控制截面二(F-F剖面)距控制截面三(G-G剖面) 的距離為130 132mm。
權(quán)利要求
1.高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口，包括上部的鋼液流入端、中部流道、下部流出端依次相連，所述中部流道的截面從上部入口到下部出口越來越扁、越來越寬，所述下部流出端上設(shè)有兩側(cè)對稱的吐出孔，所述吐出孔內(nèi)設(shè)有中間導(dǎo)流體，在下部流出端形成四路吐出通道，吐出孔之間設(shè)有分流體，其特征在于，所述吐出孔的側(cè)傾角α為25 26°、高h(yuǎn)為110 112_、寬d為34 35mm;所述分流體的導(dǎo)流角β為13 14°、上寬cl為36 38_、下寬c2為58 60_、高h(yuǎn)i為40 42_、分流體頂面設(shè)有弧形凹陷，凹陷半徑R為15 16mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口，其特征在于，所述中間導(dǎo)流體是彎曲的，其上導(dǎo)流角Y為15 16°、下導(dǎo)流角δ為34 35°、寬度c3為17 19mm、長度c4為86 87mm ;兩個中間導(dǎo)流體相對水口中心軸線對稱分布，兩中間導(dǎo)流體的上端間距c5為106 108mm、下端間距c6為156 158mm,下端距水口底端距離h2為61 63_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口，其特征在于，所述中部流道的截面從上部入口到下部出口是連續(xù)過渡的，中部流道的入口截面為圓管形，內(nèi)徑dl為78 80mm,外徑Dl為130 132mm ;中部流道的控制截面一為扁圓管形，內(nèi)徑長軸b2為187 188mm，內(nèi)徑短軸d2為41 42mm，外徑長軸B2為250 252mm，外徑短軸D2為102 103mm ;中部流道的控制截面二為扁圓管形，內(nèi)徑長軸b3為227 228mm，內(nèi)徑短軸d3為37 38mm，外徑長軸B3為287 289mm，外徑短軸D3為95 97mm ;中部流道的控制截面三為帶兩條筋的扁圓管形，內(nèi)徑長軸b4為293 295mm,內(nèi)徑短軸d4為34 35mm，外徑長軸B4為318 320mm，外徑短軸D4為78 80mm ;入口截面距控制截面一的距離為410 412mm，控制截面一距控制截面二的距離為98 100mm，控制截面二距控制截面三的距離為130 132mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金連鑄設(shè)備水口領(lǐng)域，尤其涉及一種高拉速FTSC薄板坯連鑄結(jié)晶器用四孔式浸入式水口，包括上部的鋼液流入端、中部流道、下部流出端依次相連，所述下部流出端上設(shè)有兩側(cè)對稱的吐出孔，所述吐出孔內(nèi)設(shè)有中間導(dǎo)流體，在下部流出端形成四路吐出通道，吐出孔之間設(shè)有分流體，其特征在于，分流體頂面設(shè)有弧形凹陷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)四個吐出孔的下部扁平類型結(jié)構(gòu)，有利于水口周圍鋼水的流動和防止凝固中的坯殼與水口粘連；2)水口的鋼液內(nèi)通道和流出端的結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，在其兩個吐出口的四路通道下方形成的兩個對稱的回旋區(qū)的渦心位置比較高，特別有利于鋼液中非金屬夾雜物的上浮被保護(hù)渣吸收去除。
文檔編號B22D41/50GK103231048SQ20131018544
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者陳永范, 李波, 李軾保, 李濤 申請人:遼寧科技大學(xué), 遼寧科大東方巨業(yè)高級陶瓷有限公司