專利名稱：用于連續(xù)鑄造的注口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)鑄造的注口。
根據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)鑄造的注口用來與結(jié)晶器配合以生產(chǎn)厚度(扁坯的窄側(cè))為約30——300mm之間的扁坯。
連續(xù)鑄造通常的、中等尺寸和薄的扁坯將產(chǎn)生與由離開位于結(jié)晶器的鑄腔中的彎液面之下的注口的液體金屬引起的紊流相關(guān)的問題。
該注口與一中間包相連并且其下游終端部插入結(jié)晶器的鑄腔中所包含的液體金屬的彎液面之下。
為了消除與將液體金屬高速排入鑄腔中相關(guān)聯(lián)的問題，已公開了排出噴嘴，其底端封閉并且排出孔位于其側(cè)壁中；這些排出孔最好朝向鑄腔的窄的側(cè)壁。
現(xiàn)有技術(shù)中的注口涉及與通過橫向排出孔高速排出液體金屬相關(guān)聯(lián)的問題。
更具體地說，橫向排出的液體金屬流繼續(xù)流至結(jié)晶器的側(cè)壁并沖刷結(jié)晶器的窄壁。
對(duì)結(jié)晶器的側(cè)壁的這種沖刷一方面引起正在形成的扁坯的表層(此時(shí)表層還很薄)的再熔化，另一方面產(chǎn)生阻止表層形成和生長(zhǎng)的紊流。
這些紊流導(dǎo)致由于潤(rùn)滑粉末的振動(dòng)和混合而在扁坯表面中產(chǎn)生例如裂紋、凹穴、不規(guī)則的斑痕等的瑕疵。
這些液體金屬流能夠引起表層的破裂從而破壞扁坯及使鑄造過程停止。
現(xiàn)有技術(shù)中的橫向排出孔朝上的注口引起與彎液面高度的過度紊流相關(guān)聯(lián)的問題，從而覆蓋彎液面的潤(rùn)滑粉末被部分地吸入扁坯中。
已知即使使橫向排出孔朝上，也不能消除這些問題，這些問題涉及由離開橫向排出孔的液體流對(duì)扁坯表層的沖刷，因?yàn)檫@些液體流保持其動(dòng)量，因而趨于繼續(xù)朝向仍為流體的扁坯的芯部而不是移向彎液面。
FR—A—2,243,043公開了一種帶封閉底端和橫向排出孔的管狀排出噴嘴；該噴嘴與一包圍殼相連，該包圍殼向上及向下開口并包括與噴嘴的排出孔相距給定距離的偏轉(zhuǎn)壁。
該外殼具有矩形截面，其側(cè)邊平行于結(jié)晶器的側(cè)壁。
該包圍殼限定一不受干擾的腔，其中流體金屬流在向上或向下偏轉(zhuǎn)之前在一自由的直的路徑(約100mm，但最好200mm)之后遇到偏轉(zhuǎn)壁。
根據(jù)需要更好的排出的區(qū)域的位置，這些偏轉(zhuǎn)壁可以平行、垂直或向上或向下收斂。
噴嘴的橫向排出孔可具有水平軸線或者向上或向下傾斜的軸線，以使流體液體流最好向上或向下分布。
這種注口也存在橫向排出孔的尺寸相對(duì)于管狀注口的截面適中的問題，這將可能使液體金屬澆注流速較快。
因此，離開橫向排出孔的液體金屬射流具有很大的動(dòng)能，它只是部分地被射流與偏轉(zhuǎn)板壁的沖擊所分散。
因此偏轉(zhuǎn)的液體金屬射流仍然以很高的速度向上和/或向下前進(jìn)，并在鑄造腔中引起紊流，從而使扁坯的表層不能適當(dāng)?shù)啬?。而且，這些紊流攪起了潤(rùn)滑粉末并引起這些粉末的夾雜物。
此外，業(yè)已知道在注口之下的中心區(qū)域，更精確地說在管狀管的底部由于液體金屬的不均勻排出而形成一冷區(qū)，金屬液體由包圍殼的偏轉(zhuǎn)壁所偏轉(zhuǎn)。
這種熔化金屬物質(zhì)中的溫度的不均勻性產(chǎn)生瑕疵，從而不能獲得與所要求特性相一致的最終產(chǎn)品。
此外，上述專利中公開的注口具有較大的質(zhì)量，因此在生產(chǎn)厚度在60至130mm之間的薄扁坯時(shí)，可被很容易地結(jié)合進(jìn)凝固的扁坯中，從而對(duì)注口和扁坯造成損害。
另外，注口的總的尺寸使得它能防止液體金屬在結(jié)晶器中和在噴嘴側(cè)部的某種循環(huán)，其結(jié)果在某些區(qū)域產(chǎn)生過熱或過冷，并在形成扁坯時(shí)產(chǎn)生某些缺陷。
在注口中包圍殼的偏轉(zhuǎn)壁比橫向排出孔的尺寸高，排出孔最好位于偏轉(zhuǎn)壁的上半部分中。
因此，離開包圍殼的液體金屬射流被偏轉(zhuǎn)壁沿給定距離引導(dǎo)，因而不會(huì)自由地與圍繞噴嘴的液體金屬相混合，從而產(chǎn)生溫度不同的區(qū)域。
US—A—3,669,181也公開了一帶封閉底端和橫向排出孔的管狀排出噴嘴，該噴嘴與偏轉(zhuǎn)液體金屬射流的裝置相連。
這些偏轉(zhuǎn)板裝置向上收斂并相對(duì)于垂直方向傾斜10°至45°之間的一個(gè)角度，這樣偏轉(zhuǎn)板裝置的上部邊沿與中心管狀管分開一5至40mm的距離，從而限定一上狹縫。
這種注口不僅產(chǎn)生與上述相同的問題，并且還進(jìn)一步產(chǎn)生上狹縫由于其適當(dāng)?shù)某叽缍杀谎趸X的沉淀很容易地堵塞。
上狹縫堵塞的結(jié)果是使液體金屬射流完全向下偏轉(zhuǎn)，在這種情況下，由于缺乏側(cè)壁的粉末潤(rùn)滑而產(chǎn)生的金屬的粘著性將導(dǎo)致彎液面的凝固及以后鑄造過程的停止。
本發(fā)明設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和實(shí)施用于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并獲得進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種用于連續(xù)鑄造扁坯的注口，它能夠以很大的流速將液體金屬排放到結(jié)晶器的鑄造腔室中，而不會(huì)沖刷正在鑄模中凝固的扁坯的表層以及在正在凝固的液體金屬中產(chǎn)生紊流。
本發(fā)明也能夠保持在結(jié)晶器中的液體金屬的溫度均勻。
根據(jù)本發(fā)明的注口包括一基本上垂直的排出管，其底端部分地封閉并在其下部具有相互相對(duì)設(shè)置并朝向結(jié)晶器的窄側(cè)壁的橫向排出孔。
根據(jù)本發(fā)明的注口中的橫向排出孔位于靠近排出管的底端壁處，并通過導(dǎo)向部分與其相連。
各橫向排出孔與分配和偏轉(zhuǎn)流體及為每個(gè)橫向排出孔限定一分配腔的裝置配合，各排出孔分別朝上和朝下開口以限定一上排出口和一下排出口。
各分配腔與相應(yīng)的排出孔相連，并且注口的垂直中間平面與分配腔的中間平面一致并位于鄰近結(jié)晶器的垂直中間平面處。
各分配腔在水平面上具有基本上為半橢圓形的橫截面。
根據(jù)一個(gè)變型，各分配腔具有端部為圓形的平行側(cè)邊的橫截面。
根據(jù)另一個(gè)變型，各分配腔的側(cè)邊朝向外側(cè)呈錐形。
各分配腔包括用作偏轉(zhuǎn)板并與各排出孔相對(duì)設(shè)置的側(cè)壁；這些偏轉(zhuǎn)板側(cè)壁沿向下的方向向外發(fā)散，從而與垂直方向成一個(gè)10°—35°的角，但最好在15°—25°之間。
在根據(jù)本發(fā)明的注口中的橫向排出孔的高度基本上等于各分配腔的高度。
根據(jù)一個(gè)變型，分配腔的高度可達(dá)排出孔的1.25倍。
在根據(jù)本發(fā)明的注口中的液體金屬射流一部分向上通過上排除口，一部分向下通過下排出口。
分別向上和向下偏轉(zhuǎn)的射流從相應(yīng)的上下排出口作為自由射流射出，并能在通過相應(yīng)排出口從分配腔射出后立即與周圍的液體金屬混合。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，偏轉(zhuǎn)板的上下端與相應(yīng)橫向排出孔的上下邊沿在同一高度上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，各偏轉(zhuǎn)板的下邊沿基本上位于與橫向排出孔的最下點(diǎn)相同的高度上。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，各偏轉(zhuǎn)板的上邊沿基本上位于與橫向排出孔的最高點(diǎn)相同的高度上。
通過本發(fā)明的更好的混合可在鑄模中獲得更均勻的溫度，因此可生產(chǎn)出性能更好的扁坯。
此外，通過根據(jù)本發(fā)明的注口，可使液體金屬正確流入彎液面，這樣可防止金屬中的任何雜質(zhì)完全結(jié)合到其內(nèi)部中。
另外，液體金屬的緩和地流入彎液面幫助熔化粉末。
根據(jù)本發(fā)明的注口中的排出管包括一具有向下收斂的基本上為圓形的橫截面的在上部的第一段和橫截面逐漸從圓形變成窄側(cè)最好為圓形的矩形的發(fā)散第二段。
這種變化橫截面具有兩個(gè)目的，一個(gè)是增加通過注口排出的液體金屬的流速并產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，另一個(gè)是逐漸降低通過噴嘴傾注的液體金屬的流速，從而降低金屬射流的動(dòng)能。
第二段的下端部窄側(cè)具有兩個(gè)橫向排出孔，它們具有基本上橢圓形的橫截面并設(shè)置成主軸為垂直。
由橫向排出孔限定的總的通過面積至少等于，但最好大于排出管的最終橫截面。
因而，流過排出管的液體金屬在其在排出管中下降的過程中逐漸減速，并當(dāng)通過橫向排出孔流出時(shí)進(jìn)一步減速。
這樣，液體金屬的動(dòng)能在通過排出管下降的過程中已被部分地分散，并當(dāng)液體金屬射流與分配腔的偏轉(zhuǎn)板合作時(shí)幾乎完全分散。
根據(jù)本發(fā)明的注口可使離開噴嘴的液體金屬流獲得這樣一種排出速度，以防止在鑄模中形成紊流，并防止金屬流對(duì)結(jié)晶器側(cè)壁的沖刷而對(duì)凝固的扁坯的表層造成損害。
此外，通過上排出口向上輸送的液體金屬具有這樣一種流速以保證溫度適于溶解覆蓋彎液面的潤(rùn)滑粉末層及氧化劑，而不會(huì)產(chǎn)生紊流。
在根據(jù)本發(fā)明的注口中，排出管的在底端的壁的長(zhǎng)度與排出管的最終出口的寬度相等或比它更長(zhǎng)。
該底端壁的上表面的端部向下呈圓形，并與橫向排出孔這樣配合，以使該底端壁向下引導(dǎo)金屬流，從而防止在底層液體金屬中形成紊流。
根據(jù)一個(gè)變型，底端壁的上表面包括分配裝置，例如楔形裝置，它朝向兩橫向分配腔分配液體金屬流，從而消除液體金屬中的紊流運(yùn)動(dòng)。
此外，為了改善液體金屬與已在結(jié)晶器中的液體金屬，特別是在排出管的底端壁之下的中央?yún)^(qū)域的液體金屬的混合，底端壁具有一凸形下表面，其形狀例如像一段圓弧。另外，該凸形限制了在彎液面處的熔化金屬中的由鑄模振動(dòng)引起的擾動(dòng)。
根據(jù)一個(gè)變型，排出管的底端壁包含一個(gè)尺寸小于橫向排出孔的尺寸的附加中心排出孔；通過該附加孔，液體金屬部分地沿軸向排出到結(jié)晶器中，從而防止在底端壁之下形成冷區(qū)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的注口在設(shè)有橫向排出孔的區(qū)域具有減小的寬度約為50mm至150mm，但最好為60mm，以使液體金屬也在噴嘴和結(jié)晶器之間流動(dòng)，從而保證在整個(gè)液體金屬中溫度均勻。
根據(jù)本發(fā)明，偏轉(zhuǎn)板的上部位于彎液面之下約100至200mm。
附圖示出了本發(fā)明的非限制性實(shí)施例。附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的注口的縱向橫截面圖；圖2為沿圖1中D—D線的注口的橫截面圖；圖3為根據(jù)圖1中箭頭A的注口的放大視圖；圖4為根據(jù)圖1中箭頭B的注口的放大視圖；圖5沿圖1中C—C線的注口的放大截面視圖。
附圖中標(biāo)號(hào)10表示根據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)鑄造的注口。
根據(jù)本發(fā)明的注口10的上端與一中間包(未示出)相連，以將液體金屬澆鑄到鑄模的結(jié)晶器中，該中間包包括密封和定位裝置。
根據(jù)本發(fā)明的注口10包括一垂直排出管11，其下端由與分配和偏轉(zhuǎn)裝置13末端相連的底端壁12封閉。
排出管11的下部包括與底端壁12和分配和偏轉(zhuǎn)裝置13配合的兩個(gè)朝向結(jié)晶器的窄側(cè)的橫向相對(duì)的排出孔14。
排出管11包括一具有向下減小的圓形橫截面并延伸管11的長(zhǎng)度的約三分之一的上部第一段11a，和橫截面逐漸從圓形變成基本上矩形并逐漸增大的下部第二段11b。
更具體地說，該第二段11b的矩形橫截面的寬側(cè)平行于結(jié)晶器的寬側(cè)壁。
第一段11a在其進(jìn)口部分的直徑″d1″為70mm—90mm，但最好為80m，在其出口的直徑″d2″為65mm—85mm，但最好為75mm。
根據(jù)本發(fā)明，該第一段11a具有一由直徑″d2″限定的出口截面，它等于由直徑″d1″限定的進(jìn)口截面的0.84至0.92倍。
第二段11b的出口的矩形橫截面的寬側(cè)″l1″為170—210mm，但最好為190mm，其窄側(cè)為30—42mm，但最好為34—38mm。
根據(jù)本發(fā)明，排出管11的第二段11b的出口的截面等于由直徑″d2″限定的第一段11a的出口截面的1.1—1.2倍。
各分配和偏轉(zhuǎn)裝置13包括與相應(yīng)的排出孔14相連并沿結(jié)晶器的寬側(cè)壁的方向伸展的分配腔15。在這種情況下，各分配腔15具有基本上為半橢圓形的橫截面。
各分配腔15上下端開口以分別限定一上排出口16a和一下排出口16b。
在根據(jù)本發(fā)明的注口中(參見圖3)，上排出口16a的長(zhǎng)度″l2″為35—60mm，但最好為45—50mm，而寬度″l3″為30—42mm，但最好為34—38mm，從而防止氧化鋁或其它物質(zhì)的沉淀物阻擋上排出口16a而導(dǎo)致彎液面的凝固。
下排出口16b(參見圖4)的寬度″l4″為25—35mm，但最好為28—32mm。
各分配腔15由側(cè)壁17限定，該側(cè)壁與相應(yīng)的橫向排出孔14一起限定一沿向下的方向向外分散的偏轉(zhuǎn)板18。
偏轉(zhuǎn)板18與垂直方向成一角″α″，該角為10°—35°，但最好為15°—25°。
在這種情況下，側(cè)壁17，特別是偏轉(zhuǎn)板18，的高度等于橫向排出孔14的高度，并且排出管11的底端壁12的長(zhǎng)度等于排出管11的第二段11b的出口的寬側(cè)″l1″。
注口10的這些幾何特性使得離開排出管11的液體金屬流被分成兩股成適當(dāng)?shù)谋壤牧黧w，分別向上穿過上排出口16a和向下穿過下排出口16b。
這兩股流體使得鑄模中的液體金屬的溫度更加均勻，并防止鋼中的任何雜質(zhì)完全結(jié)合到扁坯內(nèi)部。
在根據(jù)本發(fā)明的注口中，離開中間包的液體金屬穿過排出管在管11的第二段11b的增大的橫截面中逐漸減速，然后在分配腔15中膨脹并通過沖擊偏轉(zhuǎn)板18進(jìn)一步減小其動(dòng)能，然后沿上下路線前進(jìn)。
為了改善在底端壁12之下的區(qū)域中的液體金屬的混合，從而確保液體金屬中溫度均勻，底端壁12的上表面12a最好在橫向排出孔14的側(cè)邊包括圓形倒角部19，以為流過相應(yīng)分配腔15的下排出口16b的液體金屬提供引導(dǎo)部分。
根據(jù)圖1中虛線所示的一個(gè)變型，底端壁12的上表面12a包括分配裝置20(在該例中由朝上的突起21構(gòu)成)，它將液體金屬流分配到兩個(gè)橫向分配腔15，并朝向下排出口16b引導(dǎo)金屬，從而消除破壞凝固過程的紊流的形成。
此外，在該實(shí)施例中，底端壁12具有凸形下表面12b，以進(jìn)一步改善液體金屬的混合，防止冷區(qū)的形成并限制由鑄模的振動(dòng)引起的彎液面的擾動(dòng)。
根據(jù)一個(gè)變化實(shí)施例，底端壁12包括向下的軸向排出孔22，一部分液體金屬穿過該孔以防止在底端壁12之下形成冷區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的注口10應(yīng)用于能夠處理的液體金屬流速在1000至6500kgs/min，最好在1800至5500kgs/min之間的結(jié)晶器。
權(quán)利要求
1.用于連續(xù)鑄造窄側(cè)寬度約為30—300mm的扁坯的注口，該注口用來把液體金屬分配到一個(gè)連續(xù)鑄模中，它包括一基本上垂直的排出管(11)，該管下端封閉并具有橫向終端排出孔(14)，該孔朝向鑄模的窄側(cè)并與分配和偏轉(zhuǎn)液體金屬流的裝置(13)配合，其特征在于，排出管(11)包括具有向下縮小的圓截面的第一段(11a)和向下擴(kuò)大的第二段(11b)，第二段的橫截面可從圓形逐漸變成至少帶圓的短側(cè)的大致上的矩形，分配和偏轉(zhuǎn)裝置(13)包括兩個(gè)分配腔(15)，每一腔具有一橫向排出孔(14)，所述的腔(15)在其上部(16a)和下部(16b)開口并由位于橫向排出孔(14)的相對(duì)側(cè)的側(cè)板(17)限定，側(cè)板(17)形成一與垂直方向成一10°至35°的角″α″的向下擴(kuò)散的偏轉(zhuǎn)板，橫向排出孔(14)與底端壁(12)鄰接并且其總的橫截面積約等于排出管(11)的第二段(11b)的出口的橫截面積，各分配腔(15)限定一上部排出口(16a)和一下部排出口(16b)。
2.如權(quán)利要求1所述的注口(10)，其特征在于，所述的排出管(11)的具有圓形截面的第一段(11a)具有由直徑″d2″限定的出口截面，該出口截面等于由直徑″d1″限定的入口截面的0.84—0.92倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的注口(10)，其特征在于，所述的第二段(11b)的出口截面為所述的第一段(11a)的出口截面的1.1—2.1倍。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的角″α″的值為15°—25°。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的排出管(11)的底端壁(12)的長(zhǎng)度至少等于排出管(11)的第二段(11b)的出口的寬側(cè)″l1″。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的偏轉(zhuǎn)板(18)安裝成其上端與所述的排出管(11)的第二段(11b)的出口位于同一高度上。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的偏轉(zhuǎn)板(18)安裝成其下端與所述的底端壁(12)的上部位于同一高度上。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的偏轉(zhuǎn)板(18)安裝成其上端與所述的排出管(11)的第二段(11b)的出口位于同一高度上，而其下端與所述的底端壁(12)位于同一高度上。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，各上排出口(16a)截面的寬度″l3″在30—42mm之間，長(zhǎng)度″l2″在35—60mm之間。
10.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，各所述的下排出口(16b)截面的寬度″l4″在25—35mm之間。
11.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的底端壁(12)的上表面(12a)的橫向邊沿包括位于所述的分配腔(15)側(cè)邊的向下的圓形倒角部(19)。
12.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的底端壁(12)的上表面包括帶向上突起(21)的分配裝置(20)。
13.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的底端壁(12)的下表面(12b)為凸面。
14.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的底端壁(12)包含一軸向排出孔(22)。
15.如上述任一權(quán)利要求所述的注口(10)，其特征在于，所述的分配腔(15)在水平面上具有一基本上為橢圓的截面。
16.如權(quán)利要求1—14中任一項(xiàng)所述的注口(10)，其特征在于，所述的分配腔(15)在水平面上具有一帶端部為圓弧的平行側(cè)邊的截面。
17.如權(quán)利要求1—14中任一項(xiàng)所述的注口(10)，其特征在于，所述的分配腔(15)在水平面上具有一帶向外斜側(cè)邊的截面。
全文摘要
用于連續(xù)鑄造的注口，包括一排出管，該管下端封閉并具有橫向終端排出孔，該孔朝向鑄模的窄側(cè)并與分配和偏轉(zhuǎn)裝置配合，其中，排出管包括向下縮小的第一段和向下擴(kuò)大的第二段，分配和偏轉(zhuǎn)裝置包括兩個(gè)分配腔，每一腔具有一橫向排出孔，腔在其上部和下部開口并由位于橫向排出孔的相對(duì)側(cè)的側(cè)板限定，側(cè)板形成向下擴(kuò)散的偏轉(zhuǎn)板，橫向排出孔與底端壁鄰接并且其總的橫截面積約等于排出管的第二段出口的橫截面積。
文檔編號(hào)B22D11/10GK1117414SQ9510558
公開日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1995年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月30日
發(fā)明者恩伯托·梅羅尼, 布魯諾·格斯帕里尼, 吉奧瓦尼·科阿辛 申請(qǐng)人:丹尼利機(jī)械廠聯(lián)合股票公司