矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結(jié)構(gòu)，浸入式水口包括：呈環(huán)體狀，形成有中空內(nèi)腔的側(cè)壁，所述側(cè)壁的上端面形成有呈圓形的第一開口，所述側(cè)壁的下端面形成有呈十字形的第二開口，所述第一開口的圓心與所述第二開口的中心均位于所述側(cè)壁的軸線上，所述第一開口的面積與所述第二開口的面積相等；所述中空內(nèi)腔由所述第一開口的邊緣沿準(zhǔn)母線的方向?qū)?yīng)延伸至所述第二開口的邊緣貫通形成。本實(shí)用新型通過(guò)上述方案能在結(jié)晶器內(nèi)形成穩(wěn)定均勻的流場(chǎng)，提高鋼液的熱中心和結(jié)晶器斷面，尤其是橫向方向的溫度和成分均勻性，利于鋼液中非金屬夾雜物的上浮去除和初生坯殼的生長(zhǎng)，改善鑄坯組織和表面質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，屬于鋼坯澆鑄過(guò)程，特別涉及一種矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)鑄鋼是將鋼液連續(xù)冷凝呈鋼坯的技術(shù)。中間包中的鋼液通過(guò)由耐火材料制備的浸入式水口連續(xù)不斷的注入結(jié)晶器中，冷卻后形成鑄坯。浸入式水口可以將鋼液和空氣隔絕開來(lái)，防治鋼水在澆鑄過(guò)程中的二次氧化，提高鋼水純凈度；設(shè)計(jì)合理的水口和水口的布置結(jié)構(gòu)、可以得到穩(wěn)定、均勻的結(jié)晶器流場(chǎng)，以確保初生坯殼的正常生長(zhǎng)，并促使鋼水中夾雜物迅速上浮，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)鋼的連續(xù)、低成本生產(chǎn)。
[0003]矩型坯結(jié)晶器內(nèi)腔斷面呈矩型，要獲得更好的結(jié)晶器流場(chǎng)，就須針對(duì)矩型坯結(jié)晶器特點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)浸入式水口和布置結(jié)構(gòu)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，矩型坯的浸入式水口及澆鑄方式主要有二種:
[0005]一是采用一個(gè)直通型半浸入式水口進(jìn)行半敞開式澆鑄，水口下端插入結(jié)晶器內(nèi)，水口上端呈漏斗形，與中間包底面有一定距離。這種方式可以降低注流的沖擊，但是不能實(shí)現(xiàn)鋼水的全保護(hù)澆鑄，導(dǎo)致部分鋼液被氧化，降低了鋼水純凈度。
[0006]二是在此基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，使水口上端與中間包底部相連，依然采用一個(gè)直通型浸入水口進(jìn)行澆鑄，可實(shí)現(xiàn)全保護(hù)澆鑄。然而，直通型水口中鋼水沖擊深度較大，鋼液熱中心下移，不利于夾雜物的上浮和初生坯殼的的生長(zhǎng)。同時(shí)，直通型水口流出的鋼液較為集中，使整個(gè)矩型坯橫向溫度、成分差異較大，容易導(dǎo)致裂紋和偏析等質(zhì)量缺陷。
[0007]基于上述原因可知，現(xiàn)有技術(shù)下矩型坯結(jié)晶器浸入式水口及其布置結(jié)構(gòu)難以滿足矩型坯生產(chǎn)過(guò)程中的低成本和穩(wěn)定生產(chǎn)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例一方面提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口，其包括:呈環(huán)體狀，形成有中空內(nèi)腔的側(cè)壁，所述側(cè)壁的上端面形成有呈圓形的第一開口，所述側(cè)壁的下端面形成有呈十字形的第二開口，所述第一開口的圓心與所述第二開口的中心均位于所述側(cè)壁的軸線上，所述第一開口的面積與所述第二開口的面積相等；所述中空內(nèi)腔由所述第一開口的邊緣沿準(zhǔn)母線的方向?qū)?yīng)延伸至所述第二開口的邊緣貫通形成；其中，所述準(zhǔn)母線為所述第一開口邊緣上的一點(diǎn)與所述第二開口邊緣上的一點(diǎn)的連線，所述第一開口邊緣上的一點(diǎn)由準(zhǔn)軸線截面與所述第一開口邊緣相交形成，所述第二開口邊緣上的一點(diǎn)由所述準(zhǔn)軸線截面與所述第二開口邊緣相交形成，所述準(zhǔn)軸線截面為以所述浸入式水口的軸線為邊且垂直于所述上端面和所述下端面的平面。
[0009]在如上所述的浸入式水口中，優(yōu)選地，所述第二開口的邊緣包括:左邊緣、上邊緣、右邊緣和下邊緣，所述左邊緣、所述上邊緣、所述右邊緣和所述下邊緣依次連接以圍成第二開口，所述左邊緣和所述右邊緣關(guān)于所述下端面所在的平面內(nèi)的Y軸方向?qū)ΨQ，所述上邊緣和所述下邊緣關(guān)于所述下端面所在的平面內(nèi)的X軸方向?qū)ΨQ，X軸方向和Y軸方向相互垂直且均通過(guò)所述第二開口的中心。
[0010]在如上所述的浸入式水口中，優(yōu)選地，所述左邊緣包括左上段、左下段和位于所述左上段和所述左下段之間的第一中心段，所述左上段的一端、所述第一中心段的一端和另一端、和所述左下段的一端依次連接，所述第一中心段為豎直線段；上邊緣包括上左段、上右段和位于所述上左段和所述上右段之間的第二中心段，所述上左段的一端、所述第二中心段的一端和另一端、和所述上右段的一端依次連接，所述左上段的另一端與所述上左段的另一端連接，所述第二中心段為水平線段。
[0011]在如上所述的浸入式水口中，優(yōu)選地，所述左下段與所述第一中心段的連接處、所述第一中心段和所述左上段的連接處、所述左上段與所述上左段的連接處、所述上左段與所述第二中心段的連接處、所述第二中心段與所述上右段的連接處均倒圓角。
[0012]在如上所述的浸入式水口中，優(yōu)選地，垂直于所述側(cè)壁軸線的水平面與所述側(cè)壁相交形成的截面含有第三開口，所述第三開口的邊緣楞角處倒圓角。
[0013]在如上所述的浸入式水口中，優(yōu)選地，所述側(cè)壁的上端面為環(huán)形，所述側(cè)壁的下端面為外圓內(nèi)十字狀組合形。
[0014]本實(shí)用新型實(shí)施例另一方面還提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其如下:在結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域放置一個(gè)浸入式水口 ；所述浸入式水口的軸線與所述結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域的中心線重合，其中，所述浸入式水口為前述浸入式水口。
[0015]在如上所述的布置結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述浸入式水口的上端面與中間包的底部相連。
[0016]在如上所述的布置結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述浸入式水口的下端面插入鋼液后，深入至所述結(jié)晶器的上部鋼液液面下的距離范圍為20mm?80mm。
[0017]在如上所述的布置結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述浸入式水口的軸線與矩型坯的中心線重八口 ο
[0018]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0019](I)、通過(guò)采用上下通透的變截面水口，不僅可以穩(wěn)定浸入式水口內(nèi)鋼液的流動(dòng)性，還可以分散浸入式水口下部流動(dòng)鋼液的沖擊力度，在結(jié)晶器內(nèi)形成穩(wěn)定均勻的流場(chǎng)，提高鋼液的熱中心，也可提高結(jié)晶器斷面，尤其是橫向方向的溫度和成分均勻性，有利于鋼液中非金屬夾雜物的上浮去除和初生坯殼的生長(zhǎng)，可以降低鑄坯柱狀晶比例和偏析，改善鑄坯組織和表面質(zhì)量，也可提高鋼水純凈度，從而提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
[0020](2)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，可降低浸入式水口加工難度。
[0021](3)、使用壽命長(zhǎng)，可降低生產(chǎn)成本。
[0022](4)、浸入式水口的下端為通孔，更換浸入式水口過(guò)程時(shí)，浸入式水口中不存留鋼液，可保證操作人員的安全生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為沿圖1的A-A線剖切后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的上端面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的下端面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種浸入式水口布置于結(jié)晶器內(nèi)的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0029]參見圖1-4，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口，其包括:側(cè)壁1，該側(cè)壁I呈環(huán)體狀，沿其軸線方向Z在側(cè)壁I的中部形成有上下通透的通孔，即側(cè)壁I的上下端均敞開。側(cè)壁I包括上端面11、下端面12、外側(cè)面13和內(nèi)側(cè)面14，上端面11形成有第一開口 110，換言之第一開口由通孔與上端面11所在的平面相交形成，第一開口呈圓形；下端面12形成有第二開口 120，換言之第二開口由通孔與下端面12所在的平面相交形成，第二開口呈十字形，第二開口的中心與第一開口的圓心均在側(cè)壁I的軸線方向Z上(或在側(cè)壁I的軸線方向上呈投影對(duì)應(yīng)關(guān)系)；通孔內(nèi)為中空內(nèi)腔10，即側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面14與上、下端面分別所在的平面圍成的空間為中空內(nèi)腔10，應(yīng)用時(shí)，中空內(nèi)腔10用于作為中間包內(nèi)的鋼液流入結(jié)晶器內(nèi)的通道。具體地，中空內(nèi)腔10由第一開口 110的邊緣上的所有點(diǎn)沿與所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)母線的方向延伸至第二開口 120的邊緣貫通形成，其中，與第一開口 110的邊緣上的某一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)母線指的是該某一點(diǎn)和第二開口的邊緣上的一點(diǎn)的連線，該某一點(diǎn)由準(zhǔn)軸線截面與第一開口邊緣相交形成，該第二開口邊緣上的一點(diǎn)由準(zhǔn)軸線截面與第二開口邊緣相交形成，該準(zhǔn)軸線截面為以浸入式水口的軸線(側(cè)壁的軸線)為邊且垂直于上端面和下端面的平面，即該某一點(diǎn)和第二開口邊緣上的一點(diǎn)分別由以軸線為邊的準(zhǔn)軸線截面與第一開口邊緣和第二開口邊緣相交形成，也就是說(shuō)在準(zhǔn)軸線截面上呈對(duì)應(yīng)關(guān)系的第一邊緣上的某一點(diǎn)和第二邊緣上的一點(diǎn)連接形成準(zhǔn)母線。參見圖1，以第一開口的邊緣上的C點(diǎn)為例，側(cè)壁的軸線為第二開口的中心O1和第一開口的圓心O2的連線，以軸線為邊且過(guò)C點(diǎn)的準(zhǔn)軸線截面與第二開口的邊緣相交于B點(diǎn)，則B點(diǎn)和C點(diǎn)之間的連線為與C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)母線。與第一開口的邊緣上其他點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)母線可以按照與第一開口的邊緣上的該某一點(diǎn)(例如C點(diǎn))對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)母線形成的方式形成。中空內(nèi)腔10在水平方向上的任一截面的形狀(或水平面與內(nèi)側(cè)面相交形成的截面)與第一開口 110的形狀不同，為變截面，因此該浸入式水口稱為變截面的浸入式水口。為了使內(nèi)腔內(nèi)流通的鋼液流速穩(wěn)定均勻，第一開口110的面積與第二開口 120的面積相等。
[0030]為了操作方便，側(cè)壁I的外側(cè)面13呈圓柱形，即上端面11由第一外圓形和第一開口圍成，換句話說(shuō)上端面呈環(huán)形，第一外圓形的半徑大于第一開口的半徑；側(cè)壁I的下端面12由第二外圓形和第二開口圍成，換句話說(shuō)下端面為外圓內(nèi)十字狀組合形，第二外圓形的半徑大于第二開口的內(nèi)徑。優(yōu)選地，第一外圓形的圓心和第一開口的圓心重合(同心圓)，第二外圓形的圓心和第二開口的中心重合。
[0031]第二開口 120的邊緣包括左邊緣121、右邊緣123、上邊緣122和下邊緣124，左邊緣121的一端、上邊緣12的一端和另一端、右邊緣123的一端和另一端、下邊緣124的一端和另一端、和左邊緣121的另一端依次連接形成封閉的形狀以圍成第二開口，左邊緣121和右邊緣123關(guān)于下端面所在的水平面內(nèi)的Y軸方向?qū)ΨQ，上邊緣122和下邊緣124關(guān)于下端面所在的水平面內(nèi)的X軸方向?qū)ΨQ，位于下端面內(nèi)的X軸方向和Y軸方向相互垂直且均通過(guò)第二開口的中心。此時(shí)以平行于由Y軸方向和軸線形成的平面的任一平面截包含上邊緣和下邊緣的側(cè)壁，得到的內(nèi)側(cè)面的斷面形狀為等腰梯形；以平行于由X軸方向和軸線形成的平面的任一平面截包含左邊緣和右邊緣的側(cè)壁，得到的內(nèi)側(cè)面的斷面形狀也為等腰梯形。
[0032]由于左邊緣和右邊緣的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，上邊緣和下邊緣的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，下面以左邊緣和上邊緣為例對(duì)第二開口的邊緣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，參見圖4，左邊緣121包括左上段1210、左下段1211和第一中心段1212,左上段1210的一端、第一中心段1212的一端和另一端、和左下段1211的一端依次連接形成向左的凹口(右側(cè)開口)，進(jìn)一步地，第一中心段1212為豎直線段即與Y軸方向平行。左上段和左下段優(yōu)選均為弧形線段。上邊緣122包括上左段1221、上右段1222和第二中心段1220，上左段1221的一端、第二中心段1220的一端和另一端、和上右段1222的一端依次連接形成向上的凹口(下側(cè)開口)，進(jìn)一步地，第二中心段為水平段即與X軸方向平行。上左段和上右段優(yōu)選均為弧形線段。第二開口的邊緣的棱角處均倒圓角。
[0033]為了進(jìn)一步在結(jié)晶器內(nèi)形成穩(wěn)定均勻的流場(chǎng)，中空內(nèi)腔10沿水平方向的任一截面的邊緣楞角處倒圓角，換句話說(shuō)側(cè)壁I的內(nèi)側(cè)面沿水平方向的任一截面的邊緣楞角處倒圓角。
[0034]由于浸入式水口的中空內(nèi)腔內(nèi)流通的鋼液溫度極高，為了提到浸入式水口的耐溫性能，浸入式水口的材質(zhì)為耐火材料。
[0035]本實(shí)用新型還提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，參見圖5，應(yīng)用上述的浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)澆鑄時(shí)，一個(gè)上述浸入式水口放置在結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域(澆注點(diǎn))，且該浸入式水口的軸線與結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域(澆注點(diǎn))的軸線重合(該浸入式水口的軸心與結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域的軸心重合)。承載鋼液的中間包位于浸入式水口的上部，澆鑄時(shí)，中間包內(nèi)的鋼液經(jīng)浸入式水口流入結(jié)晶器內(nèi)，在結(jié)晶器的作用下形成矩型坯2，該結(jié)晶器可稱為矩型坯結(jié)晶器。
[0036]為使鋼液澆鑄深度合理，在澆鑄時(shí)，浸入式水口的上端面與中間包的底部相連，浸入式水口的下端面插入鋼液后，下端面距離鋼液液面的距離為20?80mm，優(yōu)選為60mm。
[0037]浸入式水口的軸線與矩型坯豎直方向上的中心線(即經(jīng)過(guò)圖5中矩型坯2的中心點(diǎn)且垂直于紙面的法線方向)重合(即技術(shù)人員常說(shuō)的浸入式水口的軸心O1與矩型坯的中心重合)以得到溫度和成分均勻的矩型坯。
[0038]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果如下:
[0039](I)、通過(guò)采用上下通透的變截面水口，不僅可以穩(wěn)定浸入式水口內(nèi)鋼液的流動(dòng)穩(wěn)定性，還可以分散浸入式水口下部流動(dòng)鋼液的沖擊力度，在結(jié)晶器內(nèi)形成穩(wěn)定均勻的流場(chǎng)，提高鋼液的熱中心，也可提高結(jié)晶器斷面，尤其是橫向方向的溫度和成分均勻性，有利于鋼液中非金屬夾雜物的上浮去除和初生坯殼的生長(zhǎng)，可以降低鑄坯柱狀晶比例和偏析，改善鑄坯組織和表面質(zhì)量，也可提高鋼水純凈度。
[0040](2)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，可降低浸入式水口加工難度。
[0041](3)、使用壽命長(zhǎng)，可降低生產(chǎn)成本。
[0042](4)、浸入式水口的下端為通孔，更換浸入式水口過(guò)程時(shí)，浸入式水口中不存留鋼液，可保證操作人員的安全生產(chǎn)。
[0043]由技術(shù)常識(shí)可知，本實(shí)用新型可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本實(shí)用新型范圍內(nèi)或在等同于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實(shí)用新型包含ο
【權(quán)利要求】
1.一種矩型坯澆鑄用浸入式水口，其特征在于，所述浸入式水口包括: 呈環(huán)體狀，形成有中空內(nèi)腔的側(cè)壁，所述側(cè)壁的上端面形成有呈圓形的第一開口，所述側(cè)壁的下端面形成有呈十字形的第二開口，所述第一開口的圓心與所述第二開口的中心均位于所述側(cè)壁的軸線上，所述第一開口的面積與所述第二開口的面積相等； 所述中空內(nèi)腔由所述第一開口的邊緣沿準(zhǔn)母線的方向?qū)?yīng)延伸至所述第二開口的邊緣貫通形成； 其中，所述準(zhǔn)母線為所述第一開口邊緣上的一點(diǎn)與所述第二開口邊緣上的一點(diǎn)的連線，所述第一開口邊緣上的一點(diǎn)由準(zhǔn)軸線截面與所述第一開口邊緣相交形成，所述第二開口邊緣上的一點(diǎn)由所述準(zhǔn)軸線截面與所述第二開口邊緣相交形成，所述準(zhǔn)軸線截面為以所述浸入式水口的軸線為邊且垂直于所述上端面和所述下端面的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，所述第二開口的邊緣包括:左邊緣、上邊緣、右邊緣和下邊緣，所述左邊緣、上邊緣、右邊緣和下邊緣依次連接以圍成第二開口，所述左邊緣和所述右邊緣關(guān)于所述下端面所在的平面內(nèi)的Y軸方向?qū)ΨQ，所述上邊緣和所述下邊緣關(guān)于所述下端面所在的平面內(nèi)的X軸方向?qū)ΨQ，X軸方向和Y軸方向相互垂直且均通過(guò)所述第二開口的中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸入式水口，其特征在于，所述左邊緣包括左上段、左下段和位于所述左上段和所述左下段之間的第一中心段，所述左上段的一端、所述第一中心段的一端和另一端、和所述左下段的一端依次連接，所述第一中心段為豎直線段； 上邊緣包括上左段、上右段和位于所述上左段和所述上右段之間的第二中心段，所述上左段的一端、所述第二中心段的一端和另一端、和所述上右段的一端依次連接，所述左上段的另一端與所述上左段的另一端連接，所述第二中心段為水平線段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浸入式水口，其特征在于，所述左下段與所述第一中心段的連接處、所述第一中心段和所述左上段的連接處、所述左上段與所述上左段的連接處、所述上左段與所述第二中心段的連接處、所述第二中心段與所述上右段的連接處均倒圓角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，垂直于所述側(cè)壁軸線的水平面與所述側(cè)壁相交形成的截面含有第三開口，所述第三開口的邊緣楞角處倒圓角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，所述側(cè)壁的上端面為環(huán)形，所述側(cè)壁的下端面為外圓內(nèi)十字狀組合形。
7.一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述布置結(jié)構(gòu)如下: 在結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域放置一個(gè)浸入式水口； 所述浸入式水口的軸線與所述結(jié)晶器內(nèi)澆注區(qū)域的中心線重合； 其中，所述浸入式水口為上述權(quán)利要求1?6中任一權(quán)利要求所述的浸入式水口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口的上端面與中間包的底部相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口的下端面插入鋼液后，深入至所述結(jié)晶器的上部鋼液液面下的距離范圍為20mm?80mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸入式水口的軸線與矩型坯的中心線重合。
【文檔編號(hào)】B22D41/50GK204035548SQ201420407688
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】付常偉 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司