一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的制作方法

本发明涉及钢铁冶金技术，尤其涉及一种应用于双辊薄带连铸的吹气式钢水布流装置。

背景技术：

双辊薄带连铸是指以两个旋转方向相反的浇注辊做为结晶器，将液态金属直接导入，生产成厚度小于10mm薄带钢的生产工艺。该双辊薄带连铸工艺与传统薄带生产工艺相比，具有缩短工艺流程、节约能源、降低生产成本和改善带坯力学性能等优势，因此该技术被认为是21世纪最有前途的近终形连铸技术之一。

而现有技术下的薄带连铸过程是一个与传统连铸既有联系又有区别的铸轧过程：它的主要工艺是将钢液注入到中间包后，通过水口将钢液分配到布流器内，再由布流器注入到两个水冷结晶辊与侧封板围成的溶池内，钢液在两个结晶辊的表面逐渐凝固形成坯壳，在两个结晶辊连线附近完全凝固后，通过两个辊的反向转动发生轧制作用，形成具有一定厚度和宽度的致密金属带。

因此，合理的布流系统对于双辊薄带连铸来说具有非常重要的意义。这是因为布流系统直接影响到薄带产品的质量，据统计，溶池液面波动幅度超过±2mm时，带坯就会出现纵向裂纹，但若溶池液面流体区域过于平静，又不利于溶池上部钢液的更新，容易造成液面结壳，故如何保持二者之间的平衡是浇注出合格薄带的前提条件。

而现有技术下的布流器公开的专利中主要有三包结构、两包结构及单包形式，分述如下:

一.三包结构-美国专利第6073680、5857514、6125917、6012508号等所公开的布流器,该布流器主要为三包结构，即中间包、过渡包、布流器三个容器组成，三个盛钢容器之间通过大小水口连接，其中布流器为方形结构，钢液通过过渡包水口流入布流器内部，布流器底部开有吐出孔，关于吐出孔的形式，目前主要有两种形式，即吐出孔向下，冲击方向为辊缝方向，或吐出孔朝向辊面，获与结晶辊呈一定的角度。

经过现场实施使用后发现，这样的布流器形式有如下不足：

1)结构较多且复杂，增加了设备的额外运输环节；

2)中间过渡包的增加将会增加其安装难度，在起降时需要配备另外的机构；

3)由于钢液直接通过窄缝落入到下方的布流器中，过大的落差引起的布流器内部的波动也较大，没有平湍的作用。

二.两包结构-该类型布流器的特点主要是中间包与布流器两个盛钢容器组成，两者之间利用水口衔接，各国申请的专利比较多，日本专利jp1317658公布了一种布流器，在布流器的底部平铺一块多孔耐火材料板，钢液通过中间包的水口流出后，首先到达多孔耐火材料板上，多孔材料板具有较好的平湍作用，而后钢液通过小孔流入布流器底部，通过小孔流出至钢液溶池中。

经过现场实施使用后发现，这样的布流器形式有如下不足：

1)尽管多孔耐火材料板具有很好的平湍作用，但是在大流量、高拉速的浇注条件下，布流器由于耐火材料板的通钢量有限，容易发生外溢；

2)多孔耐火材料板通过微孔来输送钢水，遇到钢液中的微小颗粒夹杂物，将形成堵塞，逐渐影响钢液的通过量；

3)多孔耐火材料板能否合适的通过钢水尚需验证。

而两包结构在国内也有类似专利-cn02283420.6及cn200820058904.x，分别公开了一种布流器形式，该布流器上部为一开口结构，下部两侧开有数个吐出孔，布流器的底部为斜角或弧形，该布流器的主要优点是提高了侧封板附近钢液的温度，降低了结冷钢的概率。

但该布流器仍然存在缺点：在为侧封板附近供钢液的同时增加了该处的液面波动，容易对带钢的凝固质量形成影响。

另外，还有在熔池中设置了挡渣板，用来控制浮渣的位置和采用惰性气体吹入熔池表面控制浮渣流向的方法，来解决两包结构存在的种种问题，但结果均不尽如人意。

三.单包结构-该类型布流器的特点是，盛钢容器只有中间包，通过水口布流到双辊之间的熔池中。早在1996年10月，蒂森钢公司和于其诺尔·萨西诺尔公司合作申请的专利在原先传统水口的基础上，提出了新型的布流方案，该方案的布置将水口底部的开口从一个改为两个，并且呈倾斜角。

而该设计的优缺点也很明显：形式简单、成本底但波动及凝固均匀性难以控制。

综上所述，现有技术下的各种布流器或布流系统均存在或多或少的缺陷，需要重新设计一种新型的布流装置来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术下的布流器或布流系统所存在的种种问题，本发明提出一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，该吹气布流装置能够使得钢液从布流器吐出孔流出至两个结晶辊构成的熔池时受到气体上浮力的作用而改变出流方向，同时减缓垂直于吐出孔的流速，从而减少对结晶辊辊面的冲刷，形成质量良好的铸带。且该吹气布流装置主要通过在布流器内腔设置吹气通道，通道出口布置在布流器吐出孔中部，吹气通道入口布置在布流器上部四个边角位置，使用时，在通道入口通入适量的惰性气体，使得气体经过布流器内腔通道后从吐出孔气体出口流出，由于气泡的的上浮作用，一方面带动吐出孔流出的钢液形成上浮作用，另一方面，还能够促进熔池中钢液内夹杂物的上浮，此外还能够增加熔池表面的活跃程度，减少冷钢膜的形成，从而提高薄带连铸浇铸的稳定性及薄带质量。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置其具体结构如下所述：

一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，包括一呈槽体状的布流器本体，其特征在于：

所述的布流器本体在其两端均开设有进气孔，用于通入惰性气体，该进气孔从布流器本体的两端端面上垂直开设，直通至布流器本体的底部形成垂直进气通道，再分别向布流器底部的中心位置开设，直至相互贯通，形成横向设置的底部进气通道；

所述的布流器本体的底部进气通道上开设有横向等间隔顺序设置的出气孔组，从进气孔通入的惰性气体经过垂直进气通道再进入底部进气通道，最后通过这些出气孔组的各个出气孔散出，钢水在流出布流器本体的过程中，受到出气孔散出的惰性气体的上浮作用；

所述的布流器本体其内部空间为钢液容纳室，在该钢液容纳室靠近底部的位置开设有一钢液隔板，形成上、下钢液容纳室，该钢液隔板上开设有横向等间隔顺序设置的钢液下落孔组，而在位于钢液隔板下部的下钢液容纳室的壁面上开设有横向等间隔顺序设置的钢液吐出孔组，钢液由于重力的作用，在钢液容纳室往下流动，经过钢液隔板被其设置的钢液下落孔组的各个钢液下落孔分流，然后进入下钢液容纳室，最后经过钢液吐出孔组的各个钢液吐出孔流出布流器本体。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，其关键设计要点在于：

布流器本体内部的钢液隔板的添加，能够有效的缓冲水口出流的不均匀流动，钢液经过钢液下落孔组的各个钢液下落孔分流，有效的减少吐出孔出钢量及钢液流速，使得布流器本体内中部钢液流通不受边部钢液流通的影响，而钢液经过钢液吐出孔组流出布流器本体，实现了高温钢液从下部为三角熔池供热，再配合出气孔组散出的惰性气体，一方面带动钢液吐出孔流出的钢液形成上浮作用，另一方面，还能够促进熔池中钢液内夹杂物的上浮，此外还能够增加熔池表面的活跃程度，减少冷钢膜的形成，从而进一步的提高薄带连铸浇铸的稳定性及薄带质量。

根据本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，其特征在于，所述的出气孔组的出气孔的数量为10～25个，形状为椭圆形，出气孔距离整个布流器本体的底端为20～30mm。

根据本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，其特征在于，所述的钢液下落孔组的钢液下落孔的数量为10～15个，直径为20～30mm，形状为圆形。

根据本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，其特征在于，所述的钢液吐出孔组的钢液吐出孔的数量为2～7个，形状为腰型孔，该钢液吐出孔距离钢液隔板的距离为45～60mm,而钢液吐出孔距离整个布流器本体的底端为50～60mm。

使用本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置获得了如下有益效果：

1.本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，其布流器本体内部的钢液隔板的添加，能够有效的缓冲水口出流的不均匀流动，而钢液经过钢液下落孔组的各个钢液下落孔分流，有效的减少吐出孔出钢量及钢液流速，使得布流器本体内中部钢液流通不受边部钢液流通的影响；

2.本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，钢液经过钢液吐出孔流出布流器本体，实现了高温钢液从下部为三角熔池供热，再配合出气孔散出的惰性气体，一方面带动钢液吐出孔流出的钢液形成上浮作用，另一方面，还能够促进熔池中钢液内夹杂物的上浮，此外还能够增加熔池表面的活跃程度，减少冷钢膜的形成，从而进一步的提高薄带连铸浇铸的稳定性及薄带质量。

附图说明

图1为本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的具体结构示意图；

图2为本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的具体结构立体图；

图3为本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的剖面结构图。

图中：1-布流器本体，2-进气孔，3-垂直进气通道，4-底部进气通道，5-出气孔组，6-钢液容纳室，7-钢液隔板，8-钢液下落孔组，9-钢液吐出孔组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置做进一步的描述。

如图1～图3所示，一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，包括一呈槽体状的布流器本体1，该布流器本体在其两端均开设有进气孔2，用于通入惰性气体，该进气孔从布流器本体的两端端面上垂直开设，直通至布流器本体的底部形成垂直进气通道3，再分别向布流器底部的中心位置开设，直至相互贯通，形成横向设置的底部进气通道4；

布流器本体1的底部进气通道4上开设有横向等间隔顺序设置的出气孔组5，从进气孔通入的惰性气体经过垂直进气通道3再进入底部进气通道，最后通过这些出气孔组的各个出气孔散出，钢水在流出布流器本体的过程中，受到出气孔散出的惰性气体的上浮作用；

布流器本体1其内部空间为钢液容纳室6，在该钢液容纳室靠近底部的位置开设有一钢液隔板7，形成上、下钢液容纳室，该钢液隔板上开设有横向等间隔顺序设置的钢液下落孔组8，而在位于钢液隔板下部的下钢液容纳室的壁面上开设有横向等间隔顺序设置的钢液吐出孔组9，钢液由于重力的作用，在钢液容纳室往下流动，经过钢液隔板被其设置的钢液下落孔组的各个钢液下落孔分流，然后进入下钢液容纳室，最后经过钢液吐出孔组的各个钢液吐出孔流出布流器本体。

布流器本体内部的钢液隔板7的添加，能够有效的缓冲水口出流的不均匀流动，钢液经过钢液下落孔组8的各个钢液下落孔分流，有效的减少吐出孔出钢量及钢液流速，使得布流器本体内中部钢液流通不受边部钢液流通的影响，而钢液经过钢液吐出孔组9流出布流器本体，实现了高温钢液从下部为三角熔池供热，再配合出气孔组5散出的惰性气体，一方面带动钢液吐出孔流出的钢液形成上浮作用，另一方面，还能够促进熔池中钢液内夹杂物的上浮，此外还能够增加熔池表面的活跃程度，减少冷钢膜的形成，从而进一步的提高薄带连铸浇铸的稳定性及薄带质量。

出气孔组5的出气孔的数量为10～25个，形状为椭圆形，出气孔距离整个布流器本体1的底端为20～30mm。

钢液下落孔组8的钢液下落孔的数量为10～15个，直径为20～30mm，形状为圆形。

钢液吐出孔组9的钢液吐出孔的数量为2～7个，形状为腰型孔，该钢液吐出孔距离钢液隔板7的距离为45～60mm,而钢液吐出孔距离整个布流器本体1的底端为50～60mm。

在使用分流布流器时涉及到的主要工艺如下：

1、拉速30～40m/min时，布流器距离结晶辊辊缝的距离h＝30～60mm，其中35mm为最佳；

2、拉速50～70m/min时，布流器距离结晶辊辊缝的距离h＝60～75mm，其中68mm为最佳；

3、拉速70～90m/min时，布流器距离结晶辊辊缝的距离h＝75～80mm，其中78mm为最佳；

4、拉速90～110m/min时，布流器距离结晶辊辊缝的距离h＝80～92mm，其中90mm为最佳；

5、拉速110～125m/min时，布流器距离结晶辊辊缝的距离h＝92～105mm，其中100mm为最佳；

6、拉速125～150m/min时，布流器距离结晶辊辊缝的距离h＝105～115mm，其中110mm为最佳。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置根据现场情况有多种样式，列举如下：

实施例1.

薄带连铸拉速35m/min，布流器距离结晶辊辊缝的距离为35mm。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的主要结构参数如下：

钢液隔板7距离钢液吐出孔组9的距离为50mm，钢液隔板开设有10个圆形的钢液下落孔，直径为30mmm；

钢液吐出孔组9的吐出孔数量为3个，距离布流器本体1的底部为50mm；

出气孔组5的出气孔的数量为20个，距离布流器本体的底端为30mm。

实施例2.

薄带连铸拉速60m/min，布流器距离结晶辊辊缝的距离为68mm。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的主要结构参数如下：

钢液隔板7距离钢液吐出孔组9的距离为60mm，钢液隔板开设有12个圆形的钢液下落孔，直径为25mmm；

钢液吐出孔组9的吐出孔数量为2个，距离布流器本体1的底部为50mm；

出气孔组5的出气孔的数量为15个，距离布流器本体的底端为25mm。

实施例3.

薄带连铸拉速90m/min，布流器距离结晶辊辊缝的距离为77mm。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置的主要结构参数如下：

钢液隔板7距离钢液吐出孔组9的距离为45mm，钢液隔板开设有15个圆形的钢液下落孔，直径为20mmm；

钢液吐出孔组9的吐出孔数量为4个，距离布流器本体1的底部为55mm；

出气孔组5的出气孔的数量为13个，距离布流器本体的底端为20mm。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，其布流器本体内部的钢液隔板的添加，能够有效的缓冲水口出流的不均匀流动，而钢液经过钢液下落孔组的各个钢液下落孔分流，有效的减少吐出孔出钢量及钢液流速，使得布流器本体内中部钢液流通不受边部钢液流通的影响；且本发明的钢液经过钢液吐出孔流出布流器本体，实现了高温钢液从下部为三角熔池供热，再配合出气孔散出的惰性气体，一方面带动钢液吐出孔流出的钢液形成上浮作用，另一方面，还能够促进熔池中钢液内夹杂物的上浮，此外还能够增加熔池表面的活跃程度，减少冷钢膜的形成，从而进一步的提高薄带连铸浇铸的稳定性及薄带质量。

本发明的一种双辊薄带连铸用吹气布流装置，适用于各种双辊薄带连铸生产领域。