专利名称：一种密封垫圈以及包括该密封垫圈的连铸保护浇铸装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种密封垫圈以及包括该密封垫圈的连铸保护浇铸 装置。
背景技术：
在炼钢生产过程中，钢液的二次氧化造成钢的总氧含量及氮含量增加， 众所周知，氧几乎对所有钢、氮对大多数钢的质量有不良影响。连铸过程中， 钢液发生二次氧化主要是因为钢包注流及中间包内钢液与空气产生了接触。 因此，钢包注流保护浇注技术的核心就是避免或减少钢流与空气的接触，为 达此目的，现已出现的方法有气幕法、压力箱法、保护管法(或称为长水口 保护法)等，保护管法由于结构简单、操作方便、保护效果好，受到欢迎， 应用较为广泛，但是，从钢水包下水口流出的钢流在保护管内形成限制射流， 产生负压会引起钢水包下水口与保护管间的接缝吸入空气，吸入的空气又在 保护管内与钢流形成气一液乳化相，造成钢液的二次氧化。
目前，为保护钢包注流防止钢液的二次氧化，采用的方法主要有以下两 种①在接缝处吹氩气(对氮要求不高的钢也可吹氮气)，②在接缝处吹氩 气并加密封垫圈，实现双重保护，密封垫圈的结构如图l所示，为常规的锥 形筒结构。方式②的保护效果优于方式①，所以目前应用较为广泛。但是， 采用方式②时，当钢水包下水口与保护管对接形成紧密结合时，纤维质密封 垫圈容易被顶破，此时，漏入空气的增加会使钢水发生二次氧化，从而降低 了连铸保护浇注的效果，即浇铸过程中的增氮量和铸坯总氧含量较高
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服采用现有的密封垫圈时连铸保护浇铸效果 较差的缺陷，提供一种连铸保护浇铸效果较好的密封垫圈以及包括该密封垫 圈的连铸保护浇铸装置。
本实用新型提供了一种连铸保护浇铸用密封垫圈，该密封垫圈包括锥形 筒，其中，该密封垫圈还包括凸缘，所述凸缘位于所述锥形筒的口径较大的 一端，并向外凸出。
本实用新型还提供了一种连铸保护浇铸装置，该装置包括钢水包、密封 垫圈和保护管，所述钢水包包括下水口，密封垫圈包括锥形筒，其中，该密 封垫圈还包括凸缘，所述凸缘位于所述锥形筒的口径较大的一端，并向外凸
出；所述锥形筒的口径较小的一端插入保护管中，下水口插入锥形筒的口径 较大的一端，所述保护管与锥形筒之间以及所述锥形筒与下水口之间为密闭 连接。
从实施例1和对比例2的结果可以看出，在连铸保护浇铸过程中，在其 它条件完全相同的情况下，与使用现有的密封垫圈相比，釆用本实用新型提 供的密封垫圈可以使浇铸过程中的平均增氮量从4.8ppm降到1.4ppm，降低 幅度高达71%，铸坯总氧含量从23ppm降到19ppm,降低幅度高达17%, 由此说明了本实用新型提供的密封垫圈的密封效果比现有的密封垫圈更好。
图1为现有技术的密封垫圈的结构示意图，其中(a)为剖面图，(b) 为俯视图2为本实用新型提供的密封垫圈的一个优选实施方式的结构示意图， 其中(a)为剖面图，(b)为俯视图3为实施例1中的连铸保护浇铸装置的结构示意图。 附图标记说明l为锥形筒，2为凸缘，3为钢水包，4为保护管，5为下水口， 6为保 护管上端的锥形部分，7为钢水包下端面，8为保护管上端面，9为密封垫圈。
具体实施方式
如图2 (a)所示，本实用新型提供的密封垫圈包括锥形筒1，凸缘2， 所述凸缘2位于所述锥形筒1的口径较大的一端并向外凸出。其中，线段 AB为凸缘的外边缘至凸缘与锥形筒内侧壁之间的最小距离，即凸缘的径向 长度；线段FG为锥形筒的径向长度，即锥形筒的壁厚；线段AB与线段FG 的差即为凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向长度，线段CD为锥形筒的高度，线 段DE为凸缘的轴向长度。
本实用新型中所述锥形筒没有特别的限制，可以为圆锥形，也可以为与 保护管的形状相匹配的其它形状，只要能使连铸保护浇铸装置中的保护管与 锥形筒之间以及所述锥形筒与下水口之间为密闭连接即可。本发明中的密闭 连接可以通过本领域技术人员公知的方法来实现，例如保护管与锥形筒之间 的密闭连接可以通过过盈配合、过度配合或自由配合来实现，锥形筒与下水 口之间密闭连接可以通过过盈配合或过度配合来实现。
根据本实用新型，如图2 (a)所示，所述凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向 长度是指凸缘凸出于锥形筒外侧壁的径向长度(即线段AB与线段FG的差) 可以为30-80毫米，优选为40-70毫米。
图3为实施例1中的连铸保护浇铸装置的结构示意图，如图3所示，本 实用新型提供的连铸保护浇铸装置包括钢水包3、密封垫圈9和保护管4， 所述钢水包3包括下水口 5，密封垫圈包括锥形筒l，其中，该密封垫圈还 包括凸缘2，所述凸缘2位于所述锥形筒1的口径较大的一端，并向外凸出; 所述锥形筒1的口径较小的一端插入保护管4中，下水口 5插入锥形筒1的 口径较大的一端，所述保护管4与锥形筒1之间以及所述锥形筒1与下水口5之间为密闭连接。
使用时，先将密封垫圈套在保护管上端的锥形部分6内，再将钢水包的 下水口 5套在密封垫圈内即可。
根据本实用新型，位于保护管上端面8以上的所述凸缘自由状态的轴向 长度可以为大于0至略大于保护管上端面8与钢水包下端面7之间的距离。 从原理上来讲，在上述范围内，位于保护管上端面8以上的所述凸缘的轴向 长度越高，则密封效果越好，因此，优选位于保护管上端面8以上的所述凸 缘的轴向长度尽量高，更优选位于保护管上端面8以上的所述凸缘的轴向长 度为保护管上端面8与钢水包下端面7之间的距离，以使密封垫圈9与钢水 包下端面7之间为密闭连接。如图3所示，为了使密封垫圈9与钢水包下端 面7之间密闭连接的效果更好，更优选在自由状态下，密封垫圈的凸缘的轴 向长度略大于保护管上端面8与钢水包下端面7之间的距离，由于密封垫圈 由弹性材料制成，具有足够的弹性，从而使用时密封垫圈的凸缘受压于钢水 包下端面7与保护管上端面8之间，即保证了密封垫圈9与钢水包下端面7 之间为过盈配合，此时，密封垫圈不仅密封了下水口5的外壁与保护管上端 的锥形部分6的内壁之间的全部空间，而且密封了钢水包下端面7与保护管 上端面8之间的全部空间，因此，可以进一步提高密封效果，从而可以进一 步提高连铸保护浇铸效果。
如上所述，所述凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向长度(即图2线段AB与 线段FG的差)可以为30-80毫米，优选为40-70毫米。
另外，所述保护管包括锥形部分，该锥形部分与锥形筒形状和长度相同， 锥形筒全部位于锥形部分内。
本实用新型的密封垫圈可以用任何常规的用于制造垫圈的材料来制造， 例如，可以用石棉、玻璃纤维或硅酸铝耐火纤维棉来制造，目前常用的是硅 酸铝耐火纤维棉，该材料制备的密封垫圈具有足够的弹性和强度。由于本实用新型仅涉及对密封垫圈的改进，对连铸保护浇铸装置中涉及 的其它部件的结构和形状没有特别的限定，可以是本领域常规使用的连铸保 护浇铸装置中的相应装置的结构和形状，例如，所述钢水包用于盛装钢水， 其结构和形状可以为常规的钢水包的结构和形状。
本实用新型的原理是，采用本实用新型的密封垫圈进行连铸保护浇铸即 连铸保护浇铸装置包括本实用新型的密封垫圈时，由于用于密封钢水包下端
面7与保护管上端面8之间的至少部分空间的密封垫圈的凸缘2的存在，即 使在连铸保护浇铸的过程中，密封垫圈的锥形筒的某处被顶破时，凸缘2还 可在保护管上端面8起到密封作用，因此，可以进一步提高密封效果，从而 可以进一步提高连铸保护浇铸效果。
下面将结合具体实施例对本实用新型进行更详细的说明。实施例和对比 例中使用的密封垫圈的材料均为购于山东东营胜信耐火纤维有限责任公司 的硅酸铝耐火纤维棉。连铸保护装置中，所述保护管包括锥形部分，该锥形 部分与锥形筒形状和长度相同，锥形筒全部位于锥形部分内。另外，连铸保 护浇铸过程中，铸坯总氧含量用标准号为GB/T11261-2006的方法、平均增 氮量用标准号为GB/T20124-2006的方法，采用美国力可公司生产的氧氮分 析仪TC-600测得。
实施例1
本实施例用于说明本实用新型的连铸保护浇铸用密封垫圈及连铸保护 浇铸装置。
采用图2所示的密封垫圈，其中，密封垫圈的锥形筒的径向长度(线段 FG)为4毫米，凸缘的径向长度(线段AB)为54毫米，即凸缘凸出于锥 形筒筒壁的径向长度(线段AB与线段FG的差)为50毫米，锥形筒的高度 (线段CD)为45毫米，凸缘的轴向长度(线段DE)为7毫米。连铸保护浇铸的条件为板坯中间包钢水液面的高度为1000毫米，温
度为1555°C，浇铸速度为1.2米/分钟，板坯的断面尺寸为200毫米X 1100 毫米，钢种为P510L。
采用图3所示的连铸保护浇铸装置，其中，由于凸缘的轴向长度(线段 DE)为7毫米，大于保护管上端面8与钢水包下端面7之间的5毫米的距 离，这样通过钢水包下端面7与保护管上端面8对凸缘2的挤压使得位于保 护管上端面8以上的凸缘2的轴向长度等于保护管上端面8与钢水包下端面 7之间的距离，即使得密封垫圈9与钢水包下端面7之间为过盈配合；所述 保护管4与锥形筒之间以及所述锥形筒与下水口5之间为密闭连接。使用时， 先将密封垫圈套在保护管上端的锥形部分6内，再将钢水包的下水口 5套在 密封垫圈内。
在连铸保护浇铸过程中，在钢水包的下水口 5与保护管上端的锥形部分 6之间吹流速为10升/分钟的氩气。测得浇铸过程中平均增氮量为1.4ppm， 麵坯总氧含量为19ppm。
对比例1
本对比例用于说明现有的连铸保护浇铸用密封垫圈。 在与实施例1相同的连铸保护浇铸的条件下浇铸P510L钢，不同的是， 在连铸保护浇铸过程中，未使用密封垫圈，仅在钢水包下水口与保护管上端 的锥形部分之间吹流速为10升/分钟的氩气。测得浇铸过程中平均增氮量为 9.6ppm,铸还总氧含量为25ppm。
对比例2
本对比例用于说明现有的连铸保护浇铸用密封垫圈。
在与实施例1相同的连铸保护浇铸的条件下浇铸P510L钢，不同的是，在连铸保护浇铸过程中使用的密封垫圈的结构如图l所示，其结构与实施例 1中的密封垫圈相同，不同的是，使用的密封垫圈只有锥形筒，没有凸缘。
并在钢水包下水口 5与保护管上端的锥形部分6之间吹流速为10升/分钟的 氩气。测得浇铸过程中平均增氮量为4.8ppm，铸坯总氧含量为23ppm。
实施例2
本实施例用于说明本实用新型的连铸保护浇铸用密封垫圈及连铸保护 浇铸装置。
本实施例提供的密封垫圈的锥形筒的径向长度(线段FG)为4毫米， 凸缘的径向长度(线段AB)为44毫米，即凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向长 度(线段AB与线段FG的差)为40毫米，锥形筒的高度(线段CD)为45 毫米，凸缘的轴向长度(线段DE)为3毫米。
连铸保护浇铸的条件为板坯中间包钢水液面的高度为1000毫米，温 度为1555°C，浇铸速度为1.2米/分钟，板坯的断面尺寸为200毫米X1100 毫米，钢种为P510L。
采用图3所示的连铸保护浇铸装置，其中，由于凸缘的轴向长度(线段 DE)为3毫米，因此位于保护管上端面8以上的凸缘2的轴向长度为3毫 米，小于保护管上端面8与钢水包下端面7之间的距离5毫米；所述保护管 4与锥形筒之间以及所述锥形筒与下水口5之间为密闭连接。使用时，先将 密封垫圈套在保护管上端的锥形部分6内，再将钢水包的下水口 5套在密封 垫圈内。
在连铸保护浇铸过程中，在钢水包下水口 5与保护管上端的锥形部分6 之间吹流速为10升/分钟的氩气。测得浇铸过程中平均增氮量为1.6ppm，铸 坯总氧含量为20ppm。实施例3
本实施例用于说明本实用新型的连铸保护浇铸用密封垫圈及连铸保护 浇铸装置。
本实施例提供的密封垫圈的锥形筒的径向长度(线段FG)为4毫米， 凸缘的径向长度为74毫米，即凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向长度(线段AB 与线段FG的差)为70毫米，锥形筒的高度(线段CD)为45毫米，凸缘 的轴向长度(线段DE)为5毫米。
连铸保护浇铸的条件为板坯中间包钢水液面的高度为1000毫米，温 度为1555°C，浇铸速度为1.2米/分钟，板坯的断面尺寸为200毫米XllOO 毫米，钢种为P510L。
采用图3所示的连铸保护浇铸装置，其中，由于凸缘的轴向长度(线段 DE)为5毫米，因此位于保护管上端面8以上的凸缘2的轴向长度(线段 DE)等于保护管上端面8与钢水包下端面7之间的5毫米的距离，密封垫 圈9与钢水包下端面7之间为自由配合；所述保护管4与锥形筒之间以及所 述锥形筒与下水口5之间为密闭连接。使用时，先将密封垫圈套在保护管上 端的锥形部分6内，再将钢水包的下水口5套在密封垫圈内。
在连铸保护浇铸过程中，在钢水包下水口 5与保护管上端的锥形部分6 之间吹流速为10升/分钟的氩气。测得浇铸过程中平均增氮量为1.5ppm，铸 坯总氧含量为19ppm。
实施例4
本实施例用于说明本实用新型的连铸保护浇铸用密封垫圈及连铸保护 浇铸装置。
在与实施例1相同的连铸保护浇铸的条件下浇铸P510L钢，不同的是， 在连铸保护浇铸过程中，未在钢水包下水口 5与保护管上端的锥形部分6之间吹氩气。测得浇铸过程中平均增氮量为3.4ppm，铸坯总氧含量为21ppm。 从对比例l-2的结果可以看出，在连铸保护浇铸过程中，与仅在下水口 与保护管上端的锥形部分之间吹氩气相比，用现有的密封垫圈并在下水口与 保护管上端的锥形部分之间吹氩气，浇铸过程中平均增氮量从9.6ppm降到 了 4.8ppm，铸坯总氧含量从25ppm降到了 23ppm，由此说明了用现有的密 封垫圈并在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹氩气可以提高连铸保护 浇铸的效果；
从实施例1和对比例2的结果可以看出，在连铸保护浇铸过程中，与用 现有的密封垫圈并在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹氩气相比，用本 实用新型提供的密封垫圈并在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹氩气， 浇铸过程中平均增氮量进一步从4.8ppm降到了 1.4ppm，降低幅度高达71 %，铸坯总氧含量进一步从23ppm降到了 19ppm，降低幅度高达17%，由 此说明了用本实用新型提供的密封垫圈并在下水口与保护管上端的锥形部 分之间吹氩气可以进一步提高连铸保护浇铸的效果，从而说明了本实用新型 提供的密封垫圈的密封效果比现有的密封垫圈更好；
从实施例4和对比例2的结果可以看出，在连铸保护浇铸过程中，与用 现有的密封垫圈并在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹氩气相比，仅使 用本实用新型提供的密封垫圈、不在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹 氩气，浇铸过程中平均增氮量可以从4.8ppm降到了3.4ppm，铸坯总氧含量 可以从23ppm降到了 21ppm，由此说明了仅使用本实用新型提供的密封垫 圈、不在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹氩气就可以提高连铸保护浇 铸的效果，从而说明了本实用新型提供的密封垫圈的密封效果比现有的密封 垫圈更好，而且可以省去在下水口与保护管上端的锥形部分之间吹氩气的成 本。
权利要求1、一种密封垫圈，该密封垫圈包括锥形筒，其特征在于，该密封垫圈还包括凸缘，所述凸缘位于所述锥形筒的口径较大的一端，并向外凸出。
2、 根据权利要求1所述的密封垫圈，其特征在于，所述凸缘凸出于锥 形筒筒壁的径向长度为30-80毫米。
3、 根据权利要求2所述的密封垫圈，其特征在于，所述凸缘凸出于锥 形筒筒壁的径向长度为40-70毫米。
4、 一种连铸保护浇铸装置，该装置包括钢水包、密封垫圈和保护管， 所述钢水包包括下水口，密封垫圈包括锥形筒，其特征在于，该密封垫圈还 包括凸缘，所述凸缘位于所述锥形筒的口径较大的一端，并向外凸出；所述 锥形筒的口径较小的一端插入保护管中，下水口插入锥形筒的口径较大的一 端，所述保护管与锥形筒之间以及所述锥形筒与下水口之间为密闭连接。
5、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，位于保护管上端面以上 的所述凸缘的轴向长度为大于O至等于保护管上端面与钢水包下端面之间的 距离。
6、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述密封垫圈由弹性体 材料制成，位于保护管上端面以上的所述凸缘的轴向长度使凸缘受压于保护 管上端面与钢水包下端面之间。
7、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述凸缘凸出于锥形筒 筒壁的径向长度为30-80毫米。
8、 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述凸缘凸出于锥形筒 筒壁的径向长度为40-70毫米。
9、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述保护管包括锥形部 分，该锥形部分与锥形筒形状和长度相同，锥形筒全部位于锥形部分内。
专利摘要本实用新型提供了一种密封垫圈，该密封垫圈包括锥形筒，其中，该密封垫圈还包括凸缘，所述凸缘位于所述锥形筒的口径较大的一端，并向外凸出。本实用新型还提供了一种包括该密封垫圈的连铸保护浇铸装置。在连铸保护浇铸过程中，在其它条件完全相同的情况下，与使用现有的密封垫圈相比，采用包括本实用新型提供的密封垫圈的连铸保护浇铸装置可以使浇铸过程中的平均增氮量从4.8ppm降到1.4ppm，降低幅度高达71％，铸坯总氧含量从23ppm降到19ppm，降低幅度高达17％，由此说明了本实用新型提供的密封垫圈的密封效果比现有的密封垫圈更好。
文档编号B22D11/10GK201308980SQ20082012495
公开日2009年9月16日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者冯远超, 唐生斌, 曾建华, 李清春, 杨素波, 波 汪, 永 陈, 靓 陈, 陈天明 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀枝花新钢钒股份有限公司