[发明专利]一种异型坯单点非平衡保护浇铸的结晶器浸入式水口及使用方法

说明书

本发明公开了一种异型坯单点非平衡保护浇铸的结晶器浸入式水口及使用方法，属于异型坯连铸技术领域。该水口包括等径段以及变径段，等径段内侧横截面为圆形，等径段与变径段连接构成浸入式水口本体，等径段与变径段连接处内侧横截面为圆形，变径段自由端内截面为椭圆形，变径段分别沿X方向、Y方向和Z方向设有通孔X、通孔Y和通孔Z。本发明在异型坯单点保护浇铸时，可降低钢水流速，减少钢水在结晶器内的冲击深度，均匀化流场和温度场，不会对结晶器壁面造成冲刷，铸坯凝结不受影响，所得产品缺陷少、质量高，具有结构简单、使用方法方便、易于实施的优点。

技术领域

本发明涉及异型坯连铸技术领域，更具体的说，涉及一种异型坯单点非平衡保护浇铸的结晶器浸入式水口及使用方法。

背景技术

钢的连续浇注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铸坯的过程，在此过程中，需要有一个耐火材料制作的套管将钢水从中间包注入结晶器内，该耐火材料套管被称为浸入式水口。浸入式水口是安装在中间包底板并插入结晶器液面以下，其主要作用是防止钢水的二次氧化、氮化、喷溅，同时避免液面卷渣、调节结晶器内钢水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，并尽量减少钢水中含有的气体和非金属夹杂物。

异型坯连铸机的结晶器断面形状复杂，结晶器与中间包之间空间狭小，一般采用双定径水口+半浸入式水口的敞开浇注工艺生产。半浸入式水口使用套圈支架支撑在结晶器的翼缘三角区上，浇注过程中钢流的散流、偏流问题造成水口结冷钢，要通过调整半浸入式水口的位置或吹氧来解决，钢水的二次氧化问题造成的钢水污染，是该浇注模式无法解决的、制约产品质量的根本性问题。该种敞开浇注模式二次氧化严重，无法浇铸含铝、稀土、钛等易被氧化元素的钢种，制约了有优异力学性能的异型坯钢种的开发。

现有的报道中，有在异型坯结晶器的腹板位置处安装浸入式水口来实现塞棒+浸入式水口的全保护浇注模式，但异型坯结晶器横截面腹板位置处的宽度很窄，一般为70～120mm，在如此窄的尺寸位置处布置水口易导致腹板裂纹等质量缺陷，其原因是从水口流出的钢流速度达到1-3米/秒，快速流动的钢水会冲刷腹板处新凝固的铸坯，造成腹板凝固位置处凝固的不稳定。

经检索，中国专利申请号为201320689894.0，申请日为2013.11.01的“用于板坯或异型坯连铸制动式浸入水口”，其公开了一种用于板坯或异型坯连铸制动式浸入水口，包括水口侧壁、与侧壁一体的底部以及侧壁与底部围成的顶部开口的人字形内孔，内孔的两个开口端的侧壁上分别设置有向下倾斜的流道孔，流道孔的入口与开口端连通，本实用新型利用钢水自身的初动能和特定运动轨迹作用结晶器内已有的钢水，从而改变钢水流场的方式，相较电磁制动更为节能，而利用用于板坯或异型坯连铸制动式浸入水口在连铸过程中，如果发现垂直方向位置不合适，可以通过在线更换不同形式的浸入式水口或微调中间罐高度或微调铸坯拉速，实现制动式浸入水口对结晶器内钢水流动制动的优化。该技术将水口内腔进行了特殊设计，使钢水能从水口的流道孔中以旋转的方式流出；其水口底部虽然向两侧稍稍扩展，但扩展幅度不大，水口的外观仍然与直筒形水口类似，相较于异型坯结晶器腹板位置处的宽度，该直筒型水口的外径仍然过大，若将该水口插入至异型坯结晶器的狭窄腹板位置处，钢水的注入点仍然是腹板位置处，从该水口下流道孔通道流出的旋转钢水仍然会冲刷薄弱的铸坯腹板处，易引起腹板裂纹等质量缺陷。