专利名称：一种风车状、树根形的连铸用四分切向水口的制作方法
技术领域：
本发明属于连铸技术领域，涉及一种大断面方坯、矩形坯及圆坯连铸结晶器用浸 入式水口。
背景技术：
目前，许多高端钢种都需用大断面方坯、矩形坯及圆坯连铸机生产，如滚珠轴承 钢、高碳硬线用钢、冷镦钢线材、易切钢等。结晶器作为连铸机最关键的设备之一，其内部钢 水流动形态、温度场分布、自由液面波动状态、初生坯壳生长情况以及夹杂物的上浮状况都 直接影响着铸坯的质量好坏。然而，目前浇铸大断面方坯、矩形坯及圆坯多仍采用直通式水 口。在该工况下，具有一定过热度的高温钢水以较大的垂直速度注入结晶器内，夹杂物和气 泡随注流深入结晶器下部而不易上浮。此外，结晶器内钢水无法形成有效的上升流从而导 致结晶器弯月面区域内钢水形成死区，不利于化渣及过热度耗散。近年来，随着客户对产品质量的要求不断提高，多孔式水口(专利号03211455)、 电磁搅拌技术(专利号03229279)受到了冶金工作者的关注。其中，多孔水口浇铸时，钢 水从侧孔进入结晶器后能形成向上和向下的回流，向上的回流将一定过热度带到结晶器上 部，利于化渣。此外，与直通式水口相比，冲击深度大大减少，利于夹杂物和气泡的上浮和去 除。但从水口侧孔流出的射流可能加剧对冲击区域内初生坯壳的溶蚀，增加了初生坯壳在 周向上的不均勻性、拉漏几率，成为了当前大断面方坯、矩形坯及圆坯连铸提高拉速和生产 效率的限制环节。对于电磁搅拌技术，其原理是在铸坯横截面上形成旋转的磁场，该磁感应 强度线切割钢水使钢水产生感应电流，再与磁场相互作用产生洛仑磁力，从而驱使钢水改 变流动方向。该项技术使结晶器内一定范围内钢水形成水平旋流后产生离心力，促使钢水 中夹杂物和气泡向中心聚集长大而上浮，从而能有效净化凝固前沿，使坯壳沿周向均勻生 长，提高等轴晶率、减轻铸坯中心疏松、缩孔等缺陷。但是电磁搅拌器价格昂贵，生产过程中 需能耗，且维护和检修费用亦较高，这将增加铸坯的生产成本。此外，为了使钢水在流经水 口时产生水平涡流以改善钢水注入结晶器后的偏流情况并降低钢水出水口时的冲击速度， 有人申请了名为“电磁旋流水口”(专利号200510047290)的发明专利。其特征为在浸入式 水口的外部施加至少一个旋转磁场，即将至少一个电磁搅拌装置安装在中间包和结晶器之 间，电磁搅拌装置装有水冷套且整体固定在一个可移动的机械装置上。但该项技术需改装 现有装置，如需调整中间包和结晶器之间距离以便安装和维护，还需在原有设备上添加固 定装置以固定电磁装置等。此外，亦存在上述电磁搅拌检修和维护等成本问题。
发明内容
为了克服多孔式水口侧孔射流对冲击区域初生坯壳的溶蚀而导致的坯壳在周向 上的不均勻性，并在结晶器内形成水平旋流的同时，降低生产成本，本发明提供了一种风车 状、树根形的四分切向浸入式水口。该水口不仅可获得类似的结晶器电磁搅拌的冶金效果， 而且有稳定钢液面、活化弯月面下钢水流动状态的综合效果。
一种风车状、树根形的连铸用四分切向水口，其特征为该水口的四个侧孔外缘线 都与水口中孔相切，且四个侧孔孔口方向带有向下的倾斜角α，α值在10° 25°范围 内。当该四分切向水口用于浇铸时，需将该四分切向水口浸入至钢液面下一定深度h，h值 范围在100 130mm范围内。对于大断面方坯或矩形坯时，还需旋转该水口侧孔方向使其 与结晶器宽、窄面形成一定的夹角β，β值在15° 35°范围内，即具有一定的安装角度， 而用于浇铸大断面圆坯时无需上述操作。当钢水经过该水口注入结晶器后，由于倾斜、切向 侧孔的引导作用，注入的钢水能带动结晶器内钢水形成水平旋流，从而达到类似电磁搅拌 的冶金效果。本发明具有以下有益效果1)该产品可适用于大断面方坯、矩形坯及圆坯浇铸生产，且其结构简单，易于加工 生产，利于降低铸坯生产成本；2)使用该水口浇铸时，结晶器内钢水不仅形成能形成上、下两个回流，也能产生较 强的水平旋流，该水平旋流利于降低钢水冲击深度，促使夹杂物和气泡向中心聚集长大而 上浮，抑制液面波动以及有助于消除弯月面下钢水死区；3)四分切向水口使结晶器内钢水热中心上移，提高并均勻了弯月面处钢水温度， 利于保护渣熔化和过热耗散；4)四分切向水口条件下，水口侧孔冲击区域范围有所减少且钢水冲击程度减轻， 形成的水平旋流能均勻铸坯坯壳厚度在结晶器横截面上周向分布。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1为本发明的俯视图，其中1-水口中孔，2-水口侧孔，3-水口外壁。图2为附图1的Α-Α’剖面图，其中1-水口中孔，2-水口侧孔，3-水口外壁，4-浸 入深度h，5-钢液面。图3为本发明用于大方坯浇铸时安装示意图，图中6-四分切向水口，7-大方坯结
曰曰器。图4为本发明用于大方坯浇铸时1/4模型图。图中4-浸入深度h，5-钢液面，6-四 分切向水口，8-钢水，9-空气。图5为本发明用于大圆坯浇铸时1/4模型图。图中4-浸入深度h，5_钢液面，6-四 分切向水口，8-钢水，9-空气。
具体实施例方式本发明采用防堵塞耐火材质(如锆钙复合材质、尖晶石质等)制作，按现有浸入式 水口制造技术制作即可，其中水口侧孔⑵外缘线需与水口中孔⑴相切，且水口侧孔⑵ 存在一定倾角α。用于浇铸断面尺寸为260mmX300mm矩形坯时，四分切向水口(6)的侧孔 倾角α取15°，安装角度β取20°，浸入深度h (4)可为100mm。浇铸断面尺寸为Φ 400mm 的圆坯时，四分切向水口(6)的侧孔倾角α可为15°，安装角度β可取任意值，浸入深度 h(4)取100mm。此外，在浇铸前，还需将四分切向水口(6)放置烘烤箱中预热一定时间以延 长四分切向水口(6)使用寿命且有助于防止水口结瘤。生产过程中，由于倾斜、切向侧孔的引导作用，注入的钢水能带动结晶器内钢水形成水平旋流，从而达到类似电磁搅拌的冶金 效果。
权利要求
一种风车状、树根形的连铸用四分切向水口，其特征为该水口的四个侧孔轴线都与水口中孔相切，且四个侧孔孔口方向带有向下的倾斜角α，α值在10°～25°范围内；当该四分切向水口用于浇铸时，需将该四分切向水口浸入至钢液面下一定深度h，h值范围在100～130mm范围内。
2.如权利要求1所述一种风车状、树根形的连铸用四分切向水口，其特征为对于铸造 大断面方坯或矩形坯时，需旋转四分切向水口侧孔方向使四分切向水口与结晶器宽、窄面 形成一定的夹角β，β值在15° 35°范围内。
全文摘要
一种风车状、树根形的连铸用四分切向水口，属于连铸技术领域。该水口的四个侧孔外缘线都与水口中孔相切，且四个侧孔孔口方向带有向下的倾斜角α，α值在10°～25°范围内；当该四分切向水口用于浇铸时，需将该四分切向水口浸入至钢液面下一定深度h，h值范围在100～130mm范围内。该产品结构简单，易于加工生产，利于降低铸坯生产成本；使用该水口浇铸时，结晶器内钢水不仅形成能形成上、下两个回流，也能产生较强的水平旋流，利于降低钢水冲击深度，促使夹杂物和气泡向中心聚集长大而上浮，抑制液面波动以及有助于消除弯月面下钢水死区；水口侧孔冲击区域范围有所减少且钢水冲击程度减轻，形成的水平旋流能均匀铸坯坯壳厚度在结晶器横截面上周向分布。
文档编号B22D41/50GK101890495SQ20101019169
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者孙海波, 张家泉 申请人:北京科技大学