專利名稱：大方坯連鑄結晶器用浸入式水口的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋼的連鑄結晶器技術領域，尤其涉及大方坯(指斷面尺寸大于200mmX200mm的方坯)連鑄結晶器用浸入式水口裝置。
背景技術：
結晶器內的鋼液流動行為對連鑄工藝順行和鑄坯最終質量均起著至關重要的作 用，而結晶器內的鋼液流動狀況又在很大程度上取決于浸入式水口的幾何結構尺寸，因此，適當?shù)慕胧剿诮Y構尺寸對于控制合理的結晶器流場、促進連鑄工藝順行和改善最終鑄坯質量具有至關重要的作用。迄今為止，浸入式水口已經(jīng)成為連鑄生產中最常用和最重要的耐火材料裝置，其結構尺寸的優(yōu)化和設計也成為被廣泛關注和研究的重要內容。浸入式水口是中間包和結晶器之間的連通裝置，其功能就是在密閉條件下連續(xù)不斷的將中間包內的鋼液傳輸至結晶器。為了保證連鑄工藝的順行和良好的鑄坯質量，進入結晶器內的鋼液必須保持較好的流動模式。通常情況下，衡量浸入式水口類型尺寸和布置結構是否合理就是看澆注時結晶器內是否能得到較好的流動模式，好的流動模式一般包含以下三個方面1)結晶器液面波動和表面流速合適且穩(wěn)定；在實際澆注過程中，結晶器液面波動一般要控制在±3mm以內。過大的液面波動和表面流速會造成卷渣和彎月面處的裂紋，值得注意的是，結晶器內液面波動也并非越小越好，過死的液面會造成化渣不良，導致保護渣結殼和流入不暢，同樣可能引起裂紋缺陷；2)結晶器寬面具有均勻的流場和溫度場；要保證溫度場均勻，流場就必須均勻，這樣可以避免鋼液成分不均，更重要是可以防止溫差較大產生的熱應力裂紋；3)結晶器縱向上合理的溫度梯度；為了促進坯殼較好的凝固，在保證上述兩個條件下應該盡量提高鋼液的熱中心，使結晶器內形成上部溫度高下部溫度低的合理溫度梯度，這樣既可以盡量提高鑄坯內部質量，又可以防止結晶器出口坯殼過薄而漏鋼?，F(xiàn)有技術下，連鑄大方坯結晶器浸入式水口主要有直通型水口、雙側孔水口和四孔水口三種類型。由于四孔水口可以將鋼液流股分散，促進成分和溫度的均勻性，同時降低了鋼液的沖擊深度，提高了鋼液的熱中心，有助于改善鑄坯內部質量，因此，對于鑄坯質量要求較高的鋼種通常會采用四孔浸入式水口。目前所用的四孔浸入式水口中間是豎直的圓形中孔，底面封閉，底面以上的側壁面上均勻分布四個大小形狀完全相同的側孔，側孔上下沿壁面同時向下或向上呈相同角度的傾角，即上下沿壁面平行，側孔的左右兩側壁面是平直的，與側孔的中心線相平行。現(xiàn)場澆注時，將水口底部插入結晶器鋼液面以下，四個側孔分別對準結晶器四個側面的中間位置，鋼液從水口中孔流入，從四個側孔均勻流出，流股碰撞結晶器壁面后再反彈并緩慢擴散至整個結晶器橫向截面。采用這種四孔浸入式水口澆注，存在以下兩個不足之處1)現(xiàn)有的大方坯有寬面和窄面之分，并且寬面和窄面寬度存在差異，但是，目前的四孔浸入式水口四個側孔的形狀尺寸完全相同，這就使得大小不同的側面上分配的高溫鋼液流量相同，明顯不利于鑄坯橫斷面的溫度均勻性和初生凝固坯殼的合理生長；2)目前四孔浸入式水口的側孔上下沿壁面平行、左右側壁面是與側孔中心線平行的平直壁面，因此鋼液從水口出孔流出時流股向外擴張角度很小，高溫鋼液只能碰撞結晶器壁面中心部位后再反彈并擴散至整個寬面，到達結晶器角部的時間較長，非常不利于結晶器橫向上的溫度和成分的均勻性，容易產生縱向裂紋或成分偏析等缺陷。尤其是角部，屬于二維冷卻，冷卻強度很大，同時又難以得到高溫鋼液的溫度補償，因此常常出現(xiàn)結冷鋼或保護渣結殼等問題，嚴重影響了連鑄工藝順行和鑄坯質量。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術的上述不足而提供一種大方坯連鑄結晶器用浸入式水口，使得結晶器內得到較好的流場和溫度場，改善結晶器內橫向溫度和成分的均勻性，促進初生坯殼的合理均勻凝固，減少鑄坯裂紋和結晶器液面結殼。為解決上述技術問題，本實用新型的技術解決方案是一種大方坯結晶器用浸入式水口，包括構成水口本體的側壁、與側壁相連的封閉的底部、側壁與底部圍成的垂直且頂端開口的內腔、以及側壁上與內腔相連通的均勻分布 的四個側孔；所述四個側孔中，相鄰兩側孔的中心線相垂直，相對的兩側孔大小形狀完全相同且沿水口內腔中心線呈軸對稱；四個側孔的中心線與結晶器四個壁面的中心對稱線分別重合；其特征在于所述四個側孔四周的壁面均由內向外傾斜、呈外擴的喇叭狀；水口外側壁面上，布置在結晶器寬面的寬面?zhèn)瓤椎目酌娣e與布置在結晶器窄面的窄面?zhèn)瓤椎目酌娣e之比等于結晶器寬面面積與窄面面積之比。所述四個側孔處于水口側壁的同一高度且靠近水口底部處；各孔上下沿壁面與側壁的相交線均相平齊。各側孔下沿壁面與外壁的相交線離水口底部的上表面距離為O 40mm。所述側孔四周壁面由內向外傾斜的傾角范圍為5° 60°。所述內腔為圓柱形或者帶倒角的方柱形。所述底部為凸底、平底或者凹底。所述本體為耐火材料通過等靜壓成形的環(huán)體。所述四個側孔形狀為帶倒角的矩形，倒角半徑為5mm 20mm ;各側孔高度相同，夕卜側壁面上寬面?zhèn)瓤着c窄面?zhèn)瓤椎目讓挾戎鹊扔诮Y晶器寬面和結晶器窄面的寬度比。澆注時，鋼液從水口內腔頂端開口流入，從靠近底部的四個側孔流出。本實用新型相對于現(xiàn)有技術，存在如下有益效果(I)由于側孔四周壁面有外擴的傾角，從水口側孔流出的鋼液可以在外擴傾角的導流作用下向四周運動，使鋼液均勻分散至結晶器的上部分區(qū)域，這樣可以增加鋼液的橫向溫度均勻性，防止因鋼液橫向溫度和成分不均勻導致的裂紋或偏析等質量缺陷。(2)側孔兩邊外擴的角度可以將高溫鋼液引流至結晶器角部區(qū)域，對角部二維冷卻區(qū)域有溫度補償，可以有效的避免角部因過冷產生的結冷鋼和保護渣結塊等澆注問題，有利于連鑄工藝順行。(3)鋼液在外擴形側孔的導流作用下更加分散，可以減小鋼液的流動速度和強度，降低了流股對凝固坯殼的沖擊和結晶器液面的波動，保證了初生凝固坯殼的正常生長。(4)水口側孔面積根據(jù)凝固區(qū)域的面積進行設置，可以使高溫鋼液在橫向上得到更加合理的分配，進一步促進了橫斷面上鋼液的溫度和成分均勻性，有利于最終鑄坯質量的改善。


圖I是本實用新型一個實施例中浸入式水口的結構示意圖；圖2是浸入式水口的A-A向剖視圖；圖3是浸入式水口布置在大方坯結晶器內的橫截面示意圖。附圖中標號如下，I-側壁，2-底部，3-內腔，4-寬面?zhèn)瓤祝?-窄面?zhèn)瓤祝?_結晶器，7-結晶器寬面，8-結晶器窄面
具體實施方式
以下結合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明，但不限定本實用新型。如圖I 圖3所示，一種大方坯結晶器用浸入式水口，包括水口側壁1，所述水口側 壁I的下端為封閉的底部2，底部2可以為凸形、平形或者凹形。水口側壁I圍成的中心通道為內腔3，所述內腔3的形狀可以為圓形柱體或倒角方形柱體。位于底部2上方的水口側壁I上開有四個側孔，包含相對的兩個寬面?zhèn)瓤?和相對的兩個窄面?zhèn)瓤?，兩個寬面?zhèn)瓤?大小形狀完全相同，并且沿水口內腔中心線呈軸對稱，兩個窄面?zhèn)瓤?大小形狀也完全相同，同時沿水口內腔中心線呈軸對稱，寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?中心線夾角為90°，呈垂直布置。寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?四周的壁面由內向外呈5° 60°的傾斜角，呈外擴的喇叭狀。所述寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?與內腔3相連通，形成鋼液的流動通道。寬面?zhèn)瓤?與窄面?zhèn)瓤?的外壁面的孔面積比等于結晶器寬面7與結晶器窄面8的面積比。所述寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?處于水口側壁I的同一高度處，各孔上下沿壁面與側壁I的相交線均相平齊，各孔下沿壁面與外壁的相交線離水口底部2的上表面距離為O 40_。所述浸入式水口的側壁I及與其相連的底部2均采用耐火材料通過等靜壓成形，其現(xiàn)場應用效果已被證明十分理想。作為一種優(yōu)化的形狀，寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?均為倒角的方形，倒角半徑為5mm 20mm。寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?的高度相同，但寬度根據(jù)澆注結晶器6的結晶器寬面7和結晶器窄面8的面積而定，由于實際中結晶器寬面7和結晶器窄面8的高度相同，所述寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?的高度也相同，因此，只需要保證寬面?zhèn)瓤?與窄面?zhèn)瓤?的外壁面的孔寬度比等于結晶器寬面7和結晶器窄面8的寬度比即可。實際澆注時，鋼液從浸入式水口內腔3的上口流入，并根據(jù)側孔的面積分別從寬面?zhèn)瓤?和窄面?zhèn)瓤?分配至結晶器寬面7和結晶器窄面8，同時沿側孔外擴傾角向四周擴散，非常有利保證鋼液橫向溫度和成分的均勻性，促進初生凝固坯殼的均勻合理生長。以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種大方坯結晶器用浸入式水口，包括構成水口本體的側壁、與側壁相連的封閉的底部、側壁與底部圍成的垂直且頂端開口的內腔、以及側壁上與內腔相連通的均勻分布的四個側孔；所述四個側孔中，相鄰兩側孔的中心線相垂直，相對的兩側孔大小形狀完全相同且沿水口內腔中心線呈軸對稱；四個側孔的中心線與結晶器四個壁面的中心對稱線分別重合；其特征在于所述四個側孔四周的壁面均由內向外傾斜、呈外擴的喇叭狀；水口外側壁面上，布置在結晶器寬面的寬面?zhèn)瓤椎目酌娣e與布置在結晶器窄面的窄面?zhèn)瓤椎目酌娣e之比等于結晶器寬面面積與窄面面積之比。
2.根據(jù)權利要求I所述的浸入式水口，其特征在于所述四個側孔處于水口側壁的同一高度且靠近水口底部處；各孔上下沿壁面與側壁的相交線均相平齊。
3.根據(jù)權利要求2所述的浸入式水口，其特征在于各側孔下沿壁面與外壁的相交線離水口底部的上表面距離為O 40mm。
4.根據(jù)權利要求1-3之一所述的浸入式水口，其特征在于所述側孔四周壁面由內向外傾斜的傾角范圍為5° 60°。
5.根據(jù)權利要求4所述的浸入式水口，其特征在于所述內腔為圓柱形或者帶倒角的方柱形。
6.根據(jù)權利要求1-3之一或5所述的浸入式水口，其特征在于所述底部為凸底、平底或者凹底。
7.根據(jù)權利要求6所述的浸入式水口，其特征在于所述本體為耐火材料通過等靜壓成形的環(huán)體。
8.根據(jù)權利要求1-3之一或5或7所述的浸入式水口，其特征在于所述四個側孔形狀為帶倒角的矩形，倒角半徑為5mm 20mm ;各側孔高度相同，外側壁面上寬面?zhèn)瓤着c窄面?zhèn)瓤椎目讓挾戎鹊扔诮Y晶器寬面和結晶器窄面的寬度比。
專利摘要本實用新型涉及一種大方坯結晶器用浸入式水口，包括構成水口本體的側壁、與側壁相連的封閉的底部、側壁與底部圍成的垂直且頂端開口的內腔、以及側壁上與內腔相連通的均勻分布的四個側孔；所述四個側孔中，相鄰兩側孔的中心線相垂直，相對的兩側孔大小形狀完全相同且沿水口內腔中心線呈軸對稱；四個側孔的中心線與結晶器四個壁面的中心對稱線分別重合；其特征在于所述四個側孔四周的壁面均由內向外傾斜、呈外擴的喇叭狀；水口外壁面上，布置在結晶器寬面的寬面?zhèn)瓤椎目酌娣e與布置在結晶器窄面的窄面?zhèn)瓤椎目酌娣e之比等于結晶器寬面面積與窄面面積之比。采用此方案結晶器內橫向溫度和成分的均勻性，促進初生坯殼的合理均勻凝固，減少鑄坯裂紋和結晶器液面結殼。
文檔編號B22D41/54GK202527702SQ201220025229
公開日2012年11月14日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者葉理德, 幸偉, 徐永斌, 徐海倫, 潘國友, 邵遠敬, 馬春武 申請人:中冶南方工程技術有限公司