一种T型中间包用控流装置的制作方法

本发明涉及一种能够减少T型中间包冲击区卷渣的控流装置，适用于多流连铸机T型中间包内的流场控制，属于钢铁冶金连铸技术领域。

背景技术：

中间包是钢铁冶金连铸生产的关键设备之一，其连接着钢包（也称大包）和结晶器，主要用于承接钢水、分流、减压和去夹杂，并实现多炉连浇。中间包内钢水流动状态是影响钢中夹杂物数量的因素之一，严重影响某些对夹杂物数量要求极其严格钢种的质量，如增加帘线钢在拉拔过程的断丝率等。设置在中间包内的控流装置是影响中间包内钢水流动状态的主要因素，在无控流装置的中间包内，注流速度快而引起液面扰动大，易导致卷渣的发生，急剧增加了钢中的夹杂物数量。

“湍流控制器+V形挡渣墙”是T型中间包中常采用的控流结构，安装于T型中间包冲击区，大包长水口出来的钢水经湍流控制器对湍动能进行抑制后，再经过V形挡渣墙上的导流孔流向各流出口（即中间包水口）。大量实验研究表明，湍流控制器的使用可以减少了T型中间包钢水液面的扰动，减少中间包钢水液面卷渣的发生。但在实际生产过程中，因受大包长水口的垂直度、大包回转台回转时的定位偏差、中间包定位偏差、湍流控制器安装位置偏差等因素的影响，大包长水口与湍流控制器之间很难保证严格对中。在不对中的情况下，湍流控制器不能对湍流起到有效的抑制作用，甚至在局部区域有加剧湍流的现象，对钢水液面局部造成较大扰动，其流场的合理性甚至不及无湍流控制器的情况。因此，有必要针对T型中间包开发一种新型的控流装置，以实现既能满足现场条件的复杂性又能对流场进行有效控制的目的。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种T型中间包用控流装置，该装置整体结构设计巧妙，结构简单，实施方便，且成本低，采用本装置对大包长水口的对中精度要求较低，并且能够有效减少T型中间包注流冲击区的钢水液面扰动，降低卷渣风险，有效提高钢坯的质量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种T型中间包用控流装置，包括U形侧壁板和V形挡渣墙，所述U形侧壁板和V形挡渣墙安装在T型中间包注流冲击区的包壁工作衬的内侧，所述U形侧壁板的开口端部与V形挡渣墙的开口端部相互拼接在一起，所有拼接缝采用耐火材料进行灌封，所述V形挡渣墙的墙壁上设有多个导流孔，所述U形侧壁板和V形挡渣墙的内壁均采用上宽下窄的阶梯状结构，U形侧壁板和V形挡渣墙的下部与中间包包底工作衬组成控流腔体，所述控流腔体的顶部为朝腔内收缩的倾斜腔口。

作为本发明的一种改进， 所述U形侧壁板和V形挡渣墙的内壁工作面的横截面形状为倒L形，可防止钢流沿工作面上升直接冲击钢渣界面导致卷渣。

作为本发明的一种改进， 所述U形侧壁板为一个一体浇铸成型制成的镁质或镁钙质预制件。

作为本发明的一种改进，所述V形挡渣墙的墙体采用抗侵蚀耐火材料浇铸而成，所述导流孔设置在V形挡渣墙的下部，位于控流腔体的两侧腔壁上。

作为本发明的一种改进， 所述U形侧壁板和V形挡渣墙的内壁工作面包括上工作面、中间过渡面和下工作面，所述中间过渡面倾斜设置在上工作面和下工作面之间。

作为本发明的一种改进，所述上工作面的垂直高度为300~600mm，所述下工作面的垂直高度为300~600mm。

作为本发明的一种改进， 所述上工作面和下工作面之间的厚度差为40~100mm。

作为本发明的一种改进， 所述控流腔体顶部的倾斜腔口的倾斜角度为30~60°。

作为本发明的一种改进， 所述V形挡渣墙的每块墙壁上均设有3个导流孔。

作为本发明的一种改进， 在大包钢水浇注过程中，所述大包长水口设置在U形侧壁板所围成的U形区域内。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整体结构设计巧妙，结构简单，对施工精度要求不高，拆卸组装维修更换方便，成本较低，可有效避免T型中间包注流冲击区卷渣的发生，同时也避免了现有湍流控制器与大包长水口不对中的负面影响，使用方便可靠；2）由于组合使用了内壁为上宽下窄的阶梯状结构的U形侧壁板和V形挡渣墙，并且两者的内壁工作面的横截面形状呈倒L形，从而使得U形侧壁板和V形挡渣墙的下部与中间包包底工作衬组成控流腔体，可有效防止高速钢流沿平直工作面上升直接冲击钢渣界面导致卷渣；3）由于U形侧壁板和V形挡渣墙均采用“倒L”形预制件，具有上厚下薄的特点，从而将U形侧壁板和V形挡渣墙内壁的渣线部位（是指中间包使用时与中间包渣相接触的耐材部位，该部位易受到中间包渣的侵蚀）变厚，有效延长了T型中间包的使用寿命。

附图说明

图1为现有T型中间包所采用的控流装置结构示意图。

图2为图1中的A-A剖面结构示意图。

图3为现有技术中大包长水口与湍流控制器未对中情况下T型中间包内钢水流动的示意图。

图4为图3中大包长水口与湍流控制器的位置示意图。

图5为本发明所提出的控流装置的结构示意图。

图6为图5的A-A剖面结构示意图。

图7为采用本发明的控流装置后T型中间包内钢水流动的示意图。

图中：1-中间包包壁工作衬，2-挡渣墙，3-湍流控制器，4-导流孔，5-中间包水口，6-大包长水口，7-中间包覆盖剂，8-卷渣，9-U形侧壁板，10-V形挡渣墙，11-控流腔体，12-倾斜腔口，13-中间包包底工作衬。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：如图5—图6，一种T型中间包用控流装置，包括U形侧壁板9和V形挡渣墙10，所述U形侧壁板9和V形挡渣墙10安装在T型中间包注流冲击区的包壁工作衬1的内侧。所述U形侧壁板9的开口端部与V形挡渣墙10的开口端部相互拼接在一起，所述U形侧壁板9与V形挡渣墙10的底部与中间包包底工作衬13紧密贴合，所有拼接缝和贴合缝采用耐火材料进行灌封。所选用的耐火材料根据不同钢种进行选用，一般多采用镁质或镁钙质耐火材料。所述V形挡渣墙10的墙壁上设有多个导流孔4，用于导流钢液。所述U形侧壁板9和V形挡渣墙10的内壁均采用上宽下窄的阶梯状结构，U形侧壁板9和V形挡渣墙10的下部与中间包的包底工作衬13组成控流腔体11，控流腔体11形似现有的湍流控制器，可发挥与之相似的作用。所述控流腔体11的顶部为朝腔内收缩的倾斜腔口12，倾斜腔口12可将高速钢流抑制在控流腔体11内，从而可有效避免钢流上升至钢渣界面而产生卷渣。

实施例2：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述U形侧壁板9和V形挡渣墙10的内壁工作面包括上工作面、中间过渡面和下工作面，所述中间过渡面倾斜设置在上工作面和下工作面之间。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述上工作面的垂直高度H2为300~600mm，所述下工作面的垂直高度H1为300~600mm。实际设计过程中，两个垂直高度的数值可根据大包长水口6的位置及其埋入钢液的深度以及连铸拉坯的速度等浇注参数由水模实验或数值模拟计算来确定，这种设计可减少T型中间包注流冲击区卷渣。其余结构和优点与实施例2完全相同。

实施例4：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述上工作面和下工作面之间的厚度差D为40~100mm。同样的，该厚度差数值也是根据大包长水口6的位置及其埋入钢液的深度以及连铸拉坯的速度等浇注参数由水模实验或数值模拟计算来确定。其余结构和优点与实施例3完全相同。

实施例5：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述控流腔体11顶部的倾斜腔口12的倾斜角度a为30~60°。同样的，该角度参数也根据大包长水口6的位置及其埋入钢液的深度以及连铸拉坯的速度等浇注参数由水模实验或数值模拟计算来确定。其余结构和优点与实施例4完全相同。

实施例6：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述V形挡渣墙10的每块墙壁上均设有3个导流孔4。多个导流孔4可有效增加钢液的流动效率。其余结构和优点与实施例5完全相同。

实施例7：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述U形侧壁板9和V形挡渣墙10的内壁工作面的横截面形状为倒L形，可防止钢流沿工作面上升直接冲击钢渣界面导致卷渣。其余结构和优点与实施例6完全相同。

实施例8：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述U形侧壁板9为一个一体浇铸成型制成的镁质或镁钙质预制件。便于施工。其余结构和优点与实施例7完全相同。

实施例9：如图5—图6，作为本发明的一种改进，所述V形挡渣墙10的墙体是采用抗侵蚀耐火材料浇铸而成的预制件，所述导流孔4设置在V形挡渣墙10的下部，位于控流腔体11的两侧腔壁上。其余结构和优点与实施例8完全相同。

实施例10：如图7所示，作为本发明的一种改进，在大包钢水浇注过程中，所述大包长水口6设置在U形侧壁板9所围成的U形区域内。其余结构和优点与实施例9完全相同。

工作原理：

参见图1和2所示，为现有的T型中间包及其所使用的控流装置结构图，包括T型中间包、挡渣墙2、湍流控制器3，挡渣墙2设置在T型中间包注流冲击区的包壁工作衬1的内侧，在位于挡渣墙2外部的T型中间包上设有多个中间包水口5。在多炉连浇过程中，钢水首先进入T型中间包冲击区，冲击区内强烈的钢水搅动易引起冲击区卷渣，故对夹杂物要求高的钢种一般在冲击区放置湍流控制器3以减少卷渣。

参见图3和4所示，当湍流控制器3与大包长水口6未对中时（即存在偏心距d），钢水注流进入湍流控制器3后产生非对称流动，导致钢水流股冲击钢渣界面（即中间包覆盖剂7底部）引起卷渣8。

参见7所示，为使用本发明所提出的控流装置的T型中间包，在多炉连浇过程中，高速注流从大包长水口6出来后进入冲击区，沿下工作面上升的钢液流股受到“倒L形”U形侧壁板9、V形挡渣墙10的限制而改变了方向，避免钢液流股直接冲击钢渣界面导致卷渣；同时，由于“倒L形”U形侧壁板9、V形挡渣墙10组成的下部与中间包包底工作衬13组成控流腔体，将高速钢流限制在冲击区下部，减弱了冲击区上部钢液流速，减少卷渣的发生，起到“稳流”作用。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。