矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結構，浸入式水口包括：呈環體狀，形成有中空內腔的側壁，所述側壁的上端面形成有呈圓形的第一開口，所述側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；所述中空內腔由所述第一開口的邊緣沿準母線的方向對應延伸至所述第二開口的邊緣貫通形成。本實用新型通過上述方案能在結晶器內形成穩定均勻的流場，提高鋼液的熱中心和結晶器斷面，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，改善鑄坯組織和表面質量。
【專利說明】矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冶金【技術領域】，屬于鋼坯澆鑄過程，特別涉及一種矩型坯澆鑄用浸入式水口及其布置結構。

【背景技術】
[0002]連續鑄鋼是將鋼液連續冷凝呈鋼坯的技術。中間包中的鋼液通過由耐火材料制備的浸入式水口連續不斷的注入結晶器中，冷卻后形成鑄坯。浸入式水口可以將鋼液和空氣隔絕開來，防治鋼水在澆鑄過程中的二次氧化，提高鋼水純凈度；設計合理的水口和水口的布置結構、可以得到穩定、均勻的結晶器流場，以確保初生坯殼的正常生長，并促使鋼水中夾雜物迅速上浮，實現高品質鋼的連續、低成本生產。
[0003]矩型坯結晶器內腔斷面呈矩型，要獲得更好的結晶器流場，就須針對矩型坯結晶器特點，重新設計浸入式水口和布置結構。
[0004]現有技術中，矩型坯的浸入式水口及澆鑄方式主要有二種:
[0005]一是采用一個直通型半浸入式水口進行半敞開式澆鑄，水口下端插入結晶器內，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，但是不能實現鋼水的全保護澆鑄，導致部分鋼液被氧化，降低了鋼水純凈度。
[0006]二是在此基礎上作了改進，使水口上端與中間包底部相連，依然采用一個直通型浸入水口進行澆鑄，可實現全保護澆鑄。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。同時，直通型水口流出的鋼液較為集中，使整個矩型坯橫向溫度、成分差異較大，容易導致裂紋和偏析等質量缺陷。
[0007]基于上述原因可知，現有技術下矩型坯結晶器浸入式水口及其布置結構難以滿足矩型坯生產過程中的低成本和穩定生產的要求。


【發明內容】

[0008]為了解決上述問題，本實用新型實施例一方面提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口，其包括:呈環體狀，形成有中空內腔的側壁，所述側壁的上端面形成有呈圓形的第一開口，所述側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；所述中空內腔由所述第一開口的邊緣沿準母線的方向對應延伸至所述第二開口的邊緣貫通形成；其中，所述準母線為所述第一開口邊緣上的一點與所述第二開口邊緣上的一點的連線，所述第一開口邊緣上的一點由準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由所述準軸線截面與所述第二開口邊緣相交形成，所述準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于所述下端面所在的平面內的Y軸方向對稱，所述上邊緣和所述下邊緣關于所述下端面所在的平面內的X軸方向對稱，X軸方向和Y軸方向相互垂直且均通過所述第二開口的中心。
[0010]在如上所述的浸入式水口中，優選地，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，優選地，垂直于所述側壁軸線的水平面與所述側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，優選地，所述側壁的上端面為環形，所述側壁的下端面為外圓內十字狀組合形。
[0014]本實用新型實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構，其如下:在結晶器內澆注區域放置一個浸入式水口 ；所述浸入式水口的軸線與所述結晶器內澆注區域的中心線重合，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構中，優選地，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構中，優選地，所述浸入式水口的下端面插入鋼液后，深入至所述結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構中，優選地，所述浸入式水口的軸線與矩型坯的中心線重八口 ο
[0018]本實用新型提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0019](I)、通過采用上下通透的變截面水口，不僅可以穩定浸入式水口內鋼液的流動性，還可以分散浸入式水口下部流動鋼液的沖擊力度，在結晶器內形成穩定均勻的流場，提高鋼液的熱中心，也可提高結晶器斷面，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，可以降低鑄坯柱狀晶比例和偏析，改善鑄坯組織和表面質量，也可提高鋼水純凈度，從而提高了生產的穩定性。
[0020](2)、結構簡單，易于制造，可降低浸入式水口加工難度。
[0021](3)、使用壽命長，可降低生產成本。
[0022](4)、浸入式水口的下端為通孔，更換浸入式水口過程時，浸入式水口中不存留鋼液，可保證操作人員的安全生產。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0029]參見圖1-4，本實用新型實施例提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口，其包括:側壁1，該側壁I呈環體狀，沿其軸線方向Z在側壁I的中部形成有上下通透的通孔，即側壁I的上下端均敞開。側壁I包括上端面11、下端面12、外側面13和內側面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壁I的軸線方向Z上(或在側壁I的軸線方向上呈投影對應關系)；通孔內為中空內腔10，即側壁的內側面14與上、下端面分別所在的平面圍成的空間為中空內腔10，應用時，中空內腔10用于作為中間包內的鋼液流入結晶器內的通道。具體地，中空內腔10由第一開口 110的邊緣上的所有點沿與所有點對應的準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的邊緣上的某一點對應的準母線指的是該某一點和第二開口的邊緣上的一點的連線，該某一點由準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由準軸線截面與第二開口邊緣相交形成，該準軸線截面為以浸入式水口的軸線(側壁的軸線)為邊且垂直于上端面和下端面的平面，即該某一點和第二開口邊緣上的一點分別由以軸線為邊的準軸線截面與第一開口邊緣和第二開口邊緣相交形成，也就是說在準軸線截面上呈對應關系的第一邊緣上的某一點和第二邊緣上的一點連接形成準母線。參見圖1，以第一開口的邊緣上的C點為例，側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C點的準軸線截面與第二開口的邊緣相交于B點，則B點和C點之間的連線為與C點對應的準母線。與第一開口的邊緣上其他點對應的準母線可以按照與第一開口的邊緣上的該某一點(例如C點)對應的準母線形成的方式形成。中空內腔10在水平方向上的任一截面的形狀(或水平面與內側面相交形成的截面)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。為了使內腔內流通的鋼液流速穩定均勻，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，側壁I的外側面13呈圓柱形，即上端面11由第一外圓形和第一開口圍成，換句話說上端面呈環形，第一外圓形的半徑大于第一開口的半徑；側壁I的下端面12由第二外圓形和第二開口圍成，換句話說下端面為外圓內十字狀組合形，第二外圓形的半徑大于第二開口的內徑。優選地，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關于下端面所在的水平面內的Y軸方向對稱，上邊緣122和下邊緣124關于下端面所在的水平面內的X軸方向對稱，位于下端面內的X軸方向和Y軸方向相互垂直且均通過第二開口的中心。此時以平行于由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壁，得到的內側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壁，得到的內側面的斷面形狀也為等腰梯形。
[0032]由于左邊緣和右邊緣的結構對稱，上邊緣和下邊緣的結構對稱，下面以左邊緣和上邊緣為例對第二開口的邊緣的結構進行說明，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(右側開口)，進一步地，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(下側開口)，進一步地，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]為了進一步在結晶器內形成穩定均勻的流場，中空內腔10沿水平方向的任一截面的邊緣楞角處倒圓角，換句話說側壁I的內側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腔內流通的鋼液溫度極高，為了提到浸入式水口的耐溫性能，浸入式水口的材質為耐火材料。
[0035]本實用新型還提供了一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的布置結構，參見圖5，應用上述的浸入式水口在結晶器內澆鑄時，一個上述浸入式水口放置在結晶器內澆注區域(澆注點)，且該浸入式水口的軸線與結晶器內澆注區域(澆注點)的軸線重合(該浸入式水口的軸心與結晶器內澆注區域的軸心重合)。承載鋼液的中間包位于浸入式水口的上部，澆鑄時，中間包內的鋼液經浸入式水口流入結晶器內，在結晶器的作用下形成矩型坯2，該結晶器可稱為矩型坯結晶器。
[0036]為使鋼液澆鑄深度合理，在澆鑄時，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(即經過圖5中矩型坯2的中心點且垂直于紙面的法線方向)重合(即技術人員常說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，本實用新型實施例的有益效果如下:
[0039](I)、通過采用上下通透的變截面水口，不僅可以穩定浸入式水口內鋼液的流動穩定性，還可以分散浸入式水口下部流動鋼液的沖擊力度，在結晶器內形成穩定均勻的流場，提高鋼液的熱中心，也可提高結晶器斷面，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，可以降低鑄坯柱狀晶比例和偏析，改善鑄坯組織和表面質量，也可提高鋼水純凈度。
[0040](2)、結構簡單，易于制造，可降低浸入式水口加工難度。
[0041](3)、使用壽命長，可降低生產成本。
[0042](4)、浸入式水口的下端為通孔，更換浸入式水口過程時，浸入式水口中不存留鋼液，可保證操作人員的安全生產。
[0043]由技術常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特征的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內或在等同于本實用新型的范圍內的改變均被本實用新型包含ο
【權利要求】
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: 呈環體狀，形成有中空內腔的側壁，所述側壁的上端面形成有呈圓形的第一開口，所述側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； 所述中空內腔由所述第一開口的邊緣沿準母線的方向對應延伸至所述第二開口的邊緣貫通形成； 其中，所述準母線為所述第一開口邊緣上的一點與所述第二開口邊緣上的一點的連線，所述第一開口邊緣上的一點由準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由所述準軸線截面與所述第二開口邊緣相交形成，所述準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.根據權利要求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于所述下端面所在的平面內的Y軸方向對稱，所述上邊緣和所述下邊緣關于所述下端面所在的平面內的X軸方向對稱，X軸方向和Y軸方向相互垂直且均通過所述第二開口的中心。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，垂直于所述側壁軸線的水平面與所述側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.根據權利要求1所述的浸入式水口，其特征在于，所述側壁的上端面為環形，所述側壁的下端面為外圓內十字狀組合形。
7.一種矩型坯澆鑄用浸入式水口的布置結構，其特征在于，所述布置結構如下: 在結晶器內澆注區域放置一個浸入式水口； 所述浸入式水口的軸線與所述結晶器內澆注區域的中心線重合； 其中，所述浸入式水口為上述權利要求1?6中任一權利要求所述的浸入式水口。
8.根據權利要求7所述的布置結構，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.根據權利要求7或8所述的布置結構，其特征在于，所述浸入式水口的下端面插入鋼液后，深入至所述結晶器的上部鋼液液面下的距離范圍為20mm?80mm。
10.根據權利要求7所述的布置結構，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】B22D41/50GK204035548SQ201420407688
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】付常偉 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司