专利名称：带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢的连续铸造技术领域，尤其涉及板坯和断面尺寸大于200mmX 200mm的大方坯连铸结晶器用的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口。
背景技术：
钢的连续铸造是将具有一定过热度的液态钢水，通过水冷结晶器连续冷却成具有一定形状的固态坯壳的过程，在连续铸钢过程中，一个非常重要的步骤就是采用由耐火材料制作的浸入式水口装置将中间包内的钢液连续注入结晶器内，浸入式水口是安装在中间包底部并插入结晶器液面以下的耐火材料套管，其主要作用是防止钢液的二次氧化、氮化、喷溅，同时避免液面卷渣、调节结晶器内钢液的流动模式和温度分布，从而促使结晶器内的坯壳均匀无缺陷生长，并尽量减少钢液中的气体和非金属夹杂物，由于浸入式水口对于提高铸坯质量、改善劳动条件、稳定连铸操作和防止铸坯表面和内部质量缺陷等方面均有显著的效果，因此在世界各国的连铸机上被广泛应用。在通常情况下，浸入式水口的结构形状应满足如下要求(I)水口出口的注流运动应能缓和而均匀的冲洗凝固前沿；(2)尽量降低注流的冲击深度而不引起结晶器液面的剧烈翻滚；(3)始终保持结晶器液面的高温；(4)浇注过程不得吸入空气；但是，要使得浸入式水口能够较好的发挥其冶金作用，就必须设计合理的浸入式水口结构形状，特别是在连铸拉速不断提升、铸坯质量要求不断提高的今天，浸入式水口的结构类型也应该进行不断的优化和改进。在现有技术中，板坯连铸结晶器主要采用双侧孔浸入式水口浇注，铸坯断面尺寸大于200mmX 200mm的大方坯连铸结晶器可以采用双侧孔水口或者四侧孔水口进行浇注。目前的板坯和大方坯结晶器所采用的侧开孔浸入式水口主体结构是耐火材料压制而成的上端开口、底端封闭、侧面开孔的空心管道，上端开孔的中心内腔和靠近底部的侧开孔相互连通，并构成浇注时钢液的流动通道。现有技术中的侧开孔浸入式水口具有两个显著的特点，第一，浸入式水口内腔的底面呈光滑的平面或光滑的斜面；第二，所开侧孔四周的壁面呈光滑的平面或斜面。上述特点造成浸入式水口在浇注时存在以下不利因素其一，由于水口内腔的底面是光滑的平面或斜面，使得钢液冲击底面后，造成较为强烈的冲击反弹，无论水口底部是凸底、平底还是凹底，对钢液的缓冲和动能消耗都比较小，高拉速浇注时钢液冲击较强，使得出口流股对初生凝固坯壳冲击较大，同时，液面波动也很剧烈，不利于坯壳的正常生长；其二，由于水口侧孔四周的壁面也是呈光滑的平面或斜面，使得侧孔壁面与钢液的接触面积有限，不能很好的利用侧壁与钢液之间的摩擦效应降低钢液的冲击动能，使得钢液对坯壳和液面的冲击较大，造成铸坯质量问题，同时，从侧孔流出流股的稳定性也较差，不利于坯壳生长的均匀性，尤其是随着高效连铸的发展，铸坯拉速普遍提高，连铸时钢液的流量相对较大，采用常规水口浇注时造成的上述不足就显得更为突出，这就需要对常规水口进行必要的改进，以适当于现代高效连铸技术的发展。
实用新型内容为了克服现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，通过本技术方案，增大壁面对钢液的摩擦力，降低流股的冲击强度，削弱钢液对初生凝固坯壳的破坏和对结晶器液面的扰动，促进结晶器内坯壳的均匀合理生长。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的一种带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，包括有侧壁和封底，所述侧壁的外表面上设置有渣线，所述封底封装在侧壁下端上，所述侧壁围成具有垂直方向上开口的内腔，靠近封底上方的侧壁上开设有一个以上的侧孔，所述侧孔与侧壁内腔相连通，所述侧壁内腔的底部表面低于任意一个侦吼下沿，所述侧壁上的侧孔孔壁设置成高低起伏的波浪形曲面。所述波浪形曲面的波峰与波谷之间以圆滑的弧面相连，二者高度落差为4 IOmm0所述波浪形曲面的相邻波峰和相邻波谷之间均是等间距分布，两个相邻的波峰间的距离范围为5 15mm。所述侧壁构成的外表面和侧壁内腔构成的内表面的截面形状分别为圆形、带有倒角的矩形或前后面为平面、左右两侧为弧面的马鞍型。所述位于侧壁上的侧孔中心线与水平面间的夹角为-25° 15°。本实用新型在工作时，所述侧孔四周的壁面设置成高低起伏的波浪形曲面，这种波浪形曲面相对于平面而言，能够大幅度的增加侧孔的表面积，使得钢液与侧孔的接触面积增大，当钢液流过侧孔壁面时，侧孔壁面会对钢液产生反向摩擦力，从而进一步消耗了钢液的动能，达到了对高速流动钢液的阻尼作用，降低了钢液的冲击强度和速度，达到适用于高拉速浇注的要求。采用上述技术方案后的有益效果是一种带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，通过本技术方案，侧孔四周壁面上的波浪形曲面，可以加大钢液与侧孔壁面的接触面积，增大壁面对钢液的反向摩擦力，是钢液在侧孔周围产生更多的低流速附面层，降低钢液的流动速度和强度，避免了钢液对初生凝固坯壳的冲击破坏和对液面保护渣的过渡扰动，非常有利于铸坯表面质量和内部质量的改善。
图1为本实用新型双侧孔实施例剖视示意图。图2为图1的侧视剖视图。图3为本实用新型四侧孔实施例剖视示意图。图中，I侧壁、2封底、3渣线、4内腔、5侧孔、6波浪形曲面。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。如图1-图3所示，本实用新型涉及的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，包括有侧壁I和封底2，所述侧壁I的外表面上设置有渣线3 ;所述封底2封装在侧壁I下端上，所述侧壁I围成具有垂直方向上开口的内腔4，靠近封底2上方的侧壁I上开设有二个或四个侧孔5，所述侧孔5与侧壁I内腔4相连通，所述侧壁I内腔4的底部表面低于任意一个侧孔5下沿，所述侧壁I上的侧孔5孔壁设置成高低起伏的波浪形曲面6。所述波浪形曲面6的波峰与波谷之间以圆滑的弧面相连，二者高度落差为4 IOmm0所述波浪形曲面6的相邻波峰和相邻波谷之间均是等间距分布，两个相邻的波峰间的距离范围为5 15mm。所述侧壁I构成的外表面和侧壁I内腔4构成的内表面的截面形状分别为圆形、带有倒角的矩形或前后面为平面、左右两侧为弧面的马鞍型。所述位于侧壁I上的侧孔5中心线与水平面间的夹角为-25° 15°。本实用新型中，所述渣线3深度为10 25mm，高度为100 160mm，渣线3下端离水口底部2下表面距离为30 IOOmm ;在实际应用中，侧壁I和封底2 —般是由铝碳质或石英质耐火材料通过等静压成形，渣线3采用耐渣侵蚀性较好的氧化锆复合材料，这种配料和制造工艺在现场应用普遍；所述封底2上表面离侧孔5的下沿距离为10 40mm，所述侧孔5四周为波浪形曲面6，所述波浪形曲面6的波峰与波谷之间以圆滑的弧面相连，二者高度落差为4 10mm，所述波浪形曲面6的相邻波峰和相邻波谷之间均是等间距分布，距离范围为5 15mm，据估算，相对于平面，波浪形曲面7可使水口侧孔四周壁面面积增大1.5-2. 5 倍。实施例1浇注拉速为1. 5m/min的板坯时，可以采用如图1和图2所示的双侧孔实施例，在进行浇注时，所述侧壁I和内腔4的横截面均是圆形，所述封底2上表面以上20mm处的侧壁I上设置两个大小形状相同的侧孔5，两侧孔5沿水口内腔4的中心线呈轴对称，侧孔5中心线与水平面呈-15°的倾角；所述侧孔5四周设置成波浪形曲面6，所述波浪形曲面6的波谷与波峰高度差为8mm，相邻的波谷和波峰之间的间距均为IOmm ;采用该水口浇注时，钢液从内腔4的上开口进入，从侧孔5流出，由于侧孔5的波浪形曲面7对钢液产生反向作用力，因此钢液冲击强度进一步削弱，从而降低的高速钢液对结晶器液面和坯壳的冲击，并有利于夹杂物和气泡的上浮，保证了良好的铸坯质量。实施例2浇注拉速为2m/min大方坯时，可以采用如图3所示的四侧孔实施例进行浇注，所述侧壁I和内腔3的横截面设置成圆形，所述浸入式水口的封底2上表面以上20mm处的侧壁I上设置四个大小形状相同的侧孔5，相邻两侧孔5横向间距相等，相对两侧孔5沿水口内腔4的中心线呈轴对称，侧孔5中心线与水平面呈-15°的倾角；所述侧孔5四周设置成波浪形曲面6，所述波浪形曲面6的波谷与波峰高度差为6mm，相邻的波谷和波峰之间的间距均为8mm ;采用该水口浇注时，钢液从内腔4的上开口进入，从侧孔5流出，由于侧孔5四周的波浪形曲面6对钢液的摩擦阻力加大，因此钢液的冲击强度和速度进一步降低，这样可显著减少液面扰动和坯壳的重熔，有利于夹杂和气泡的出去，提高了铸坯的最终质量。以上所述，仅为本实用新型的较佳可行实施例而已，并非用以限定本实用新型的范围。
权利要求1.一种带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，包括有侧壁和封底，所述侧壁的外表面上设置有渣线，所述封底封装在侧壁下端上，所述侧壁围成具有垂直方向上开口的内腔，其特征在于，靠近封底上方的侧壁上开设有一个以上的侧孔，所述侧孔与侧壁内腔相连通，所述侧壁内腔的底部表面低于任意一个侧孔下沿，所述侧壁上的侧孔孔壁设置成高低起伏的波浪形曲面。
2.根据权利要求1所述的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，其特征在于，所述波浪形曲面的波峰与波谷之间以圆滑的弧面相连，二者高度落差为4 10_。
3.根据权利要求1或2所述的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，其特征在于，所述波浪形曲面的相 邻波峰和相邻波谷之间均是等间距分布，两个相邻的波峰间的距离范围为5 15mm。
4.根据权利要求1所述的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，其特征在于，所述侧壁构成的外表面和侧壁内腔构成的内表面的截面形状分别为圆形、带有倒角的矩形或前后面为平面、左右两侧为弧面的马鞍型。
5.根据权利要求1所述的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，其特征在于，所述位于侧壁上的侧孔中心线与水平面间的夹角为-25° 15°。
专利摘要本实用新型涉及的带有阻尼侧孔的高拉速连铸浸入式水口，包括有侧壁和封底，所述侧壁的外表面上设置有渣线，所述封底封装在侧壁下端上，所述侧壁围成具有垂直方向上开口的内腔，靠近封底上方的侧壁上开设有一个以上的侧孔，所述侧孔与侧壁内腔相连通，所述侧壁内腔的底部表面低于任意一个侧孔下沿，所述侧壁上的侧孔孔壁设置成高低起伏的波浪形曲面，通过本技术方案，侧孔四周壁面上的波浪形曲面，可以加大钢液与侧孔壁面的接触面积，增大壁面对钢液的反向摩擦力，是钢液在侧孔周围产生更多的低流速附面层，降低钢液的流动速度和强度，避免了钢液对初生凝固坯壳的冲击破坏和对液面保护渣的过渡扰动，非常有利于铸坯表面质量和内部质量的改善。
文档编号B22D41/50GK202910265SQ20122030077
公开日2013年5月1日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者徐海伦, 青雪梅, 马春武, 幸伟, 徐永斌 申请人:中冶南方工程技术有限公司