[发明专利]一种连铸中间包顶旋型湍流控制器

说明书

本发明公开了一种连铸中间包顶旋型湍流控制器，包括控制器本体和本体内的中空腔室，所述中空腔室上部设有出口，中空腔室壁面上部及檐下部设置有旋转方向一致，不超出檐的旋流导片。本发明通过在中间包湍流控制器中空腔室内壁面檐下布置导向一致的旋流导片，使钢液由钢包长水口射入湍流控制器中空强室底部产生强烈上回流时，在旋流导片的引导下产生旋流的速度场。一方面能削弱钢液回流至钢/渣界面的强度，降低湍动能，避免卷渣和钢液二次氧化，另一方面旋流产生的离心力可在很大程度上促进了钢液中非金属夹杂物的碰撞、聚集和长大，更有利于上浮去除，以达到进一步在冲击区内净化钢液的目的。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金和连续铸造技术领域，具体而言，涉及一种连铸中间包顶旋型湍流控制器。

背景技术

随着冶金工业化的不断发展，对钢铁产品质量的要求越来越严格，尤其是对钢液纯净度的要求越来越高，由于中间包是钢液到结晶器凝固之前所进入的最后一个容器，所以中间包内钢液的流动状态和夹杂物运动行为直接影响着铸坯的质量。而中间包冲击区内钢液的湍流行为是引起钢/渣卷混，钢液裸露及夹杂物碰撞长大的关键性因素，优化冲击区内流场能有效提高进入浇注区钢液的纯净度。钢液由钢包长水口注入中间包，新注入的钢液由于湍动能较大，直接冲击包底会加剧中间包耐火材料的冲蚀，且引起卷渣，此外易形成底部短路流，恶化钢铁质量。为了避免上述问题，众多冶金学者提出在中间包冲击区钢包长水口下方设置湍流控制器，使得钢水注入中间包时，防止钢水飞溅和钢液裸露而导致的二次氧化，中间包底部免受冲蚀，从而延长中间包使用寿命，且增加钢水在包内的平均停留时间，促进夹杂物的碰撞长大和去除，增加包内活塞区和全混区的比例，减少死区体积。

目前，众多学者针对不同的中间包结构和钢种设计了不同类型的湍流控制器，在防止钢液飞溅、减轻注流冲击和抑制钢液裸露上起到了一定的积极作用，但对于夹杂物的碰撞长大和上浮去除的能力很有限，尤其是小粒径的夹杂物很难去除。

研究表明，合理的旋流流场能有效促进夹杂物的碰撞长大和上浮去除，此种理论被广泛应用于结晶器中，通过电磁搅拌产生的旋转流场增加夹杂物碰撞长大和上浮的几率。近几年有学者提出一种电磁感应加热中间包能有效补偿钢液的热损失，钢液产生的箍缩作用引起的旋转运动能提高夹杂物的去除率。上述技术均存在设备安装复杂，改善效果难以控制且成本巨大等问题。公开号为CN104057044A的发明专利设计了一种内旋型中间包湍流控制器，使钢液在湍流控制器底部形成明显的旋转流场，以达到促进夹杂物上浮去除的目的，但所设计的旋流挡片排列在湍流控制器底部，承受着巨大的注流冲击，且产生的旋转流场湍动能较强，对挡片强烈冲蚀后会大幅减小湍流控制器的使用寿命且对钢液造成污染。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状问题，旨在提供一种结构简单，加工和操作简便，能在湍流控制器内部形成一定旋转流场，能有效去除夹杂物、降低湍动能，避免钢水飞溅和钢液裸露，且所发明的顶旋型中间包湍流控制器满足生产过程寿命要求，在能有效提高钢水纯净度的基础上不增加生产成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种连铸中间包顶旋型湍流控制器，包括控制器本体和在控制器本体内形成的中空腔室，所述的中空腔室上端设有开口部，所述开口部与中空腔室的侧壁连接处形成檐，所述中空腔室内壁上部与檐下部四周设置有数个旋向一致的旋流导片，所述旋流导片以湍流控制器中心均匀分布。

进一步，所述旋流导片与所述控制器本体侧壁之间形成夹角，所述夹角为旋转倾角，每个所述旋流导片与控制器本体侧壁之间形成夹角相等。

进一步，所述旋流导片的高度为中空腔室内壁高度的1/3-1.0，长度方向不超出开口部，宽度为旋流导片高度的1/5-1/2，所述旋转倾角θ为20°-50°，旋流导片顶部面与开口部内壁柱面重合。

进一步，所述旋流导片旋向在北半球为逆时针，在南半球为顺时针方向。

进一步，所述旋流导片与湍流控制器本体为一体化的成型构造，材质均为具有一定耐侵蚀性和使用寿命高的耐火材料。