[发明专利]一种直通型连铸浸入式水口

说明书

技术领域

本发明属于钢铁工业连续铸造技术领域，尤其涉及方坯和圆坯连铸结晶器用的浸入式水口装置。

背景技术

随着国民经济发展，工业现代化水平不断提高，对高质量钢铁的需求越来越多。连续铸钢是通过中间包将具有一定过热度的液态钢水注入水冷结晶器内连续冷却成具有一定形状的固态坯壳的过程。中间包是钢铁生产流程中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。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。直通型浸入式水口本体是耐火材料围成的空心圆柱体，横截面呈圆环形，浸入式水口中间的空心部分称为内腔，也呈圆柱形，是钢液自上而下的流动通道。这种浸入式水口有两个弊端，其一是水口内腔完全是自上而下，因此钢液在重力作用下冲击深度很深，使得结晶器液面温度较低，不利于坯壳的合理生长，严重时还会导致液面结冷钢，同时，还造成结晶器热中心下移，铸坯内部质量恶化，过大的冲击深度也会使得非金属夹杂物和气泡难以上浮，引起铸坯的夹杂和气孔缺陷；其二是，由于钢液向四周扩散的速度远小于钢液向下流动的速度，结晶器上半部分已经存在的钢液与从浸入式水口流出的新钢液混合状况很差，不利于结晶器上端钢液温度和成分的均匀化，其结果是造成铸坯横向热应力较大，严重时会产生纵向裂纹，并且，浇注的铸坯成分和力学性能也不稳定，导致最终产品的使用性能较差。目前，对传统直通型浸入式水口形状进行改进的主要方法一般是将浸入式水口的出口内径扩大，改成喇叭状。

现有公开的对传统直通型浸入式水口形状进行改进的文本有申请号为200920104825.2的中国专利：“一种方坯连铸用防堵塞浸入式水口”和申请号为201020678373.1的中国专利：“新型结构的浸入式水口”，其共同特征是水口出口处的内径扩大，形成近似于喇叭口的形状。这种水口出口内径扩大的方式可以使出口流股速度减少，降低钢液的冲击深度。但是，对于上述提到的直通型浸入式水口的两个弊端，该方式改善作用较小，使用效果并不理想，因此实际应用不广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低钢液的冲击深度，提升钢铁产品质量的浸入式水口。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直通型连铸浸入式水口，包括一个上下贯通的管状本体，所述本体限定了一个内腔，所述本体的侧壁外面上设有渣线，所述本体侧壁内面上开凿有多个沟槽，所述沟槽末端穿透所述本体的侧壁，并在本体侧壁底部形成与所述沟槽末端相连的多个狭长缺口。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。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。通常情况下，浸入式水口的结构形状应满足如下要求：水口出口的注流运动应能缓和而均匀的冲洗凝固前沿；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；始终保持结晶器液面的高温；浇注过程不得吸入空气。据此，应根据结晶器断面尺寸、钢种及拉坯速度对浸入式水口进行适当的设计。现有技术条件下，由于方坯和圆坯结晶器相对两壁面之间距离较短，为防止钢液对靠近结晶器壁面的初生凝固坯壳产生较大的冲击，因此很少采用侧开孔的浸入式水口，一般均使用直通型浸入式水口进行浇注。直通型浸入式水口本体是耐火材料围成的空心圆柱体，横截面呈圆环形，通常情况下，浸入式水口本体从上至下回略有锥度。浸入式水口中间的空心部分称为内腔，也呈圆柱形，是钢液自上而下的流动通道。实际浇注时，浸入式水口上端垂直安装于冶金容器中间包的底部，下端对准结晶器中心并插入结晶器的液面以下，连铸开浇后，钢液在重力的驱使下从中间包底部流入浸入式水口上端的开孔，顺着浸入式水口内腔垂直向下流动，并从浸入式水口下端的开孔流进结晶器内。当钢液流出浸入式水口后，既保持较快的速度向下运动，同时又缓慢向四周扩散，直至钢液流股向下运动一段距离后，从水口出来的流股才逐渐扩散至四周的结晶器壁面处，并慢慢与结晶器内原有的钢液混合。