改善中間包流體流動(dòng)及減弱注流對(duì)中間包包底沖擊的長(zhǎng)水口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金行業(yè)連鑄生產(chǎn)領(lǐng)域，公開了一種可改善中間包流體流動(dòng)特性及減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底耐火材料沖擊的長(zhǎng)水口，適用于單流和多流連鑄中間包。
【背景技術(shù)】
[0002]中間包長(zhǎng)水口是連接鋼包與中間包的功能耐火材料，是鋼水經(jīng)鋼包注入中間包的導(dǎo)流管。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使用的長(zhǎng)水口結(jié)構(gòu)為直通型，其主要作用是導(dǎo)流、防止鋼水飛濺和二次氧化，基本不具有改善鋼水流動(dòng)特性，促使夾雜物上浮去除的中間包冶金功能。而且由于鋼包內(nèi)鋼水經(jīng)長(zhǎng)水口的直通孔導(dǎo)入中間包內(nèi)，注入流對(duì)中間包包底的沖擊較大，中間包包底耐火材料受到比較大的沖刷侵蝕，影響中間包包底耐火材料使用壽命，此外，受到?jīng)_刷侵蝕的耐火材料進(jìn)入鋼水，降低了鋼水純凈度，影響鑄坯質(zhì)量。更為嚴(yán)重的是，沖刷侵蝕厲害時(shí)會(huì)使中間包包底穿透，導(dǎo)致漏鋼事故的發(fā)生。專利號(hào)為200820219776.2的中國(guó)專利提供了一種下出口封閉，側(cè)壁開有側(cè)孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)水口，該結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)水口通過(guò)在水口側(cè)壁開設(shè)側(cè)孔，通過(guò)改變鋼液流動(dòng)方向，促使夾雜物碰撞聚合和上浮去除。然而，該結(jié)構(gòu)的水口下方相對(duì)開闊的區(qū)域可產(chǎn)生一個(gè)“相對(duì)低能區(qū)”，鋼液流股來(lái)不及耗散的余能在“相對(duì)低能區(qū)”聚集，并在其過(guò)程產(chǎn)生的流場(chǎng)剪切力的作用下向中間包液面快速耗散，周而復(fù)始，導(dǎo)致中間包注入流區(qū)域內(nèi)流場(chǎng)產(chǎn)生周期性“失穩(wěn)”現(xiàn)象。而且，水口底部封閉，且側(cè)孔傾角向上的話，也易在水口底部至中間包包底較大區(qū)域存在一定體積的死區(qū)，從而不利于中間包冶金功能的充分發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有連鑄用傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種可改善中間包流體流動(dòng)特性，并可減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底沖擊的長(zhǎng)水口。
[0004]本發(fā)明通過(guò)水模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果表明帶有底孔和側(cè)孔的兩孔或三孔長(zhǎng)水口可有效改善中間包流體流動(dòng)特性，減小注流區(qū)的瑞動(dòng)能，使中間包內(nèi)流體流動(dòng)更加平穩(wěn)，延長(zhǎng)流體在中間包內(nèi)停留時(shí)間，減小鋼包注入流對(duì)中間包包底的沖擊。
[0005]可改善中間包流體流動(dòng)特性及減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底沖擊的長(zhǎng)水口，其特征是底部開有下出口，側(cè)壁開有一個(gè)或兩個(gè)側(cè)孔的長(zhǎng)水口。
[0006]本發(fā)明提供的連鑄用長(zhǎng)水口，通過(guò)在其側(cè)壁開設(shè)一個(gè)或兩個(gè)側(cè)孔，以及底部開一下出口，改變中間包注入流的流動(dòng)路徑，改善中間包內(nèi)鋼水流動(dòng)形態(tài)，延長(zhǎng)鋼水在中間包內(nèi)停留時(shí)間，從而有利于夾雜物充分上浮去除，提高鋼水純凈度，提高鑄坯質(zhì)量。長(zhǎng)水口側(cè)壁開設(shè)側(cè)孔后，對(duì)底部流孔的注入流進(jìn)行有效分流，減弱直接向下流股的動(dòng)能，可取消長(zhǎng)水口下方的沖擊板或湍流控制器，因而也有利于減少耐火材料消耗，減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。此外，本發(fā)明通過(guò)在長(zhǎng)水口底部開設(shè)一定孔徑的下出口，可改善水口底部的鋼水流動(dòng)特性，使中間包內(nèi)注入流區(qū)的鋼水流動(dòng)更為平穩(wěn)，防止周期性“失穩(wěn)”現(xiàn)象的產(chǎn)生，減少注流區(qū)中間包液面波動(dòng)，防止卷渣和鋼水二次氧化，進(jìn)而進(jìn)一步提高鑄坯質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，以水口底部開有一定孔徑的下出口，側(cè)壁開設(shè)一個(gè)或兩個(gè)側(cè)孔的長(zhǎng)水口代替普通直通型長(zhǎng)水口連接鋼包和中間包進(jìn)行保護(hù)澆注操作。鋼水經(jīng)水口底部出口和側(cè)孔注入連鑄中間包內(nèi)，改變流體流動(dòng)路徑，對(duì)直接向下的流股進(jìn)行有效分流，從而起到改善中間包流體流動(dòng)特性和減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底的沖刷侵蝕，提高鑄坯質(zhì)量，延長(zhǎng)中間包使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]所述的水口底部下出口形狀為圓形、橢圓形、矩形、正方形或多邊形。
[0009]所述的水口側(cè)孔形狀為橢圓形、矩形或正方形。
[0010]所述水口側(cè)孔傾角為水平或向下或向上。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的雙流連鑄中間包的主剖面圖。
[0012]圖2為圖1連鑄中間包A-A剖面圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的帶有雙側(cè)孔的水口剖面圖。
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的單流連鑄中間包的主剖面圖。
[0015]圖5為圖4連鑄中間包A-A剖面圖。
[0016]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的帶有單側(cè)孔的水口剖面圖。
[0017]圖中:I中間包，2導(dǎo)流壩，3擋渣堰，4帶底孔和側(cè)孔的長(zhǎng)水口。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的補(bǔ)充和說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
進(jìn)行傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口和本發(fā)明長(zhǎng)水口的水模擬對(duì)比試驗(yàn)。如圖1、圖2和圖3所示，將連接300t鋼包與60t I機(jī)2流板坯連鑄中間包的傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口改為帶底孔及雙側(cè)孔的三孔水口。水口底部下出口形狀為圓形，直徑為Φ 30mm，側(cè)孔形狀為矩形，尺寸為70mm X80_，側(cè)孔傾角水平。除長(zhǎng)水口出口結(jié)構(gòu)不同外，長(zhǎng)水口其他結(jié)構(gòu)參數(shù)及連鑄工藝操作參數(shù)完全相同。通過(guò)刺激-響應(yīng)試驗(yàn)測(cè)定中間包內(nèi)流體流動(dòng)特性，DJ800測(cè)量中間包沖擊區(qū)液面波動(dòng)，壓力傳感器測(cè)量中間包注流區(qū)包底的沖擊力。測(cè)量結(jié)果顯示，采用本發(fā)明的三孔結(jié)構(gòu)長(zhǎng)水口，鋼水在中間包內(nèi)流動(dòng)特性指標(biāo)較傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口均有一定程度的改善，其中平均停留時(shí)間延長(zhǎng)了 5%，死區(qū)體積分率降低了 16%。而沖擊區(qū)液面波動(dòng)及包底沖擊力也分別降低了34%和67%。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明的三孔結(jié)構(gòu)長(zhǎng)水口對(duì)改善中間包流體流動(dòng)特性及減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底的沖擊均可起到很好效果。
[0020]實(shí)施例2
進(jìn)行傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口和本發(fā)明長(zhǎng)水口的水模擬對(duì)比試驗(yàn)。如圖4、圖5和圖6所示，將連接150t鋼包與30t I機(jī)I流板坯連鑄中間包的傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口改為帶底孔和單側(cè)孔的兩孔長(zhǎng)水口。水口底部下出口形狀為圓形，直徑為Φ 25mm，側(cè)孔形狀為中間為矩形(60mm X60mm)，兩側(cè)為半圓形(Φ 60mm)，側(cè)孔傾角向上15°。除長(zhǎng)水口出口結(jié)構(gòu)不同外，傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口下方設(shè)置方形湍流控制器，兩孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)水口下方未設(shè)置任何控流裝置，長(zhǎng)水口其他結(jié)構(gòu)參數(shù)及連鑄工藝操作參數(shù)完全相同。采用實(shí)施例1的技術(shù)及檢測(cè)手段進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測(cè)定。測(cè)量結(jié)果顯示，采用兩孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)水口，相比采用傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口外加湍流控制器的中間包，鋼水在中間包內(nèi)流動(dòng)特性指標(biāo)基本相當(dāng)，而沖擊區(qū)液面波動(dòng)及包底沖擊力則較傳統(tǒng)直通型長(zhǎng)水口分別降低了22%和59%。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的兩孔結(jié)構(gòu)長(zhǎng)水口可起到類似于湍流控制器的中間包冶金效果。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果再一次表明，采用本發(fā)明的長(zhǎng)水口，對(duì)改善中間包流體流動(dòng)特性，促進(jìn)夾雜物上浮去除，以及減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底的沖擊均可起到比較理想的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改善中間包流體流動(dòng)特性及減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底沖擊的長(zhǎng)水口，其特征在于:長(zhǎng)水口底部開設(shè)一下出口，側(cè)壁開設(shè)一個(gè)側(cè)孔或兩個(gè)側(cè)孔。2.按權(quán)利要求1所述的連鑄中間包長(zhǎng)水口，其特征在于:水口底部下出口形狀為圓形、橢圓形、矩形、正方形或多邊形。3.按權(quán)利要求1所述的連鑄中間包長(zhǎng)水口，其特征在于:水口側(cè)孔形狀為橢圓形、矩形或正方形。4.按權(quán)利要求1所述的連鑄中間包長(zhǎng)水口，其特征在于:側(cè)孔傾角為水平或向上或向下。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善中間包流體流動(dòng)及減弱鋼包注入流對(duì)中間包包底沖擊的長(zhǎng)水口，屬于鋼鐵冶金連鑄生產(chǎn)領(lǐng)域。其特征是在連鑄過(guò)程中，以一種帶有側(cè)孔和底孔的兩孔或三孔長(zhǎng)水口代替普通直通型長(zhǎng)水口連接鋼包和中間包，以克服普通長(zhǎng)水口不能改善中間包流體流動(dòng)特性及對(duì)包底沖刷侵蝕比較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，適用于單流和多流連鑄中間包。使用該結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)水口，可改善中間包內(nèi)鋼水的流動(dòng)特性，均勻鋼水溫度和成分，延長(zhǎng)鋼水在中間包內(nèi)停留時(shí)間，促進(jìn)夾雜物上浮去除；減弱鋼包注流對(duì)中間包包底的沖擊，提高中間包使用壽命。
【IPC分類】B22D41/50
【公開號(hào)】CN105618727
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510956361
【發(fā)明人】顏正國(guó), 于景坤
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日