[发明专利]把液体金属引入金属连铸模具的喷嘴

说明书

本发明涉及金属、特别是钢的连铸。更确切地说，本发明涉及用耐火材料制成的、称为“喷嘴”的管子，通常其顶端接至液体金属贮器，而其底端浸没在模具中的金属熔液中，金属制品的固化即在模具中开始，喷嘴的主要作用是防止液体金属层从贮器喷到模具的过程中被周围空气氧化。通过将其底端做成合适形状，还可在模具中有利地引导液体金属的流动而使金属制品的固化条件最佳。

可在模具中把金属熔液铸造成通为称为“扁锭”(平型制品)的截面为细长长方形的制品。在钢铁制造业中即是把钢铸造成板钢，即宽约1-2m、厚约20cm的钢板，但新近的某些“薄板铸造机”的铸造厚度可达几厘米。在这些例子中，模具由固定的壁构成，壁的不与钢水接触的表面急剧冷却，有的工厂还直接通过固化金属液体而试制厚度为几毫米的钢带。为此，所使用的模具的铸造空间的长边上有一对以相反方向围绕其平行的水平轴线转动的内部冷却的滚轮，而其短边上有用耐火材料制成的、紧抵滚轮的盖板(称为侧壁)。滚轮也可代之以冷却的环形皮带。

在这类模具中，最好主要在铸造空间的短边方向上引导液体金属的流动。因此，为了减轻金属沿着模具周边的固化厚度的起伏，应特别致力于使金属的热量分布均匀，在铸造带钢的，由于使用了耐火侧壁，这一热量分布均匀和熔液所需的搅动显得特别重要。事实上，若这些侧壁旁的金属的流动性得不到保证，金属就会过快冷却而在侧壁上出现不希望有的固化。

为使热量分布均匀，有时使用由两部分构成的(两件式)喷嘴(见JP-A-60021171)，特别是在两滚轮之间进行铸造时更是使用由两部分构成的喷嘴，第一部分由一圆管构成，其顶端与用作钢液贮器分配器的底部的一孔口连接，操作者可用一盖或滑门装置局部或全部关上该孔口而控制金属流率，金属在喷嘴中的最大流率决定于该孔口的截面。比方说用螺纹紧固在该管底端上的第二部分可浸没在模具中的金属熔液中。它由一空心件构成，上述圆管的下端孔口通向其内部。该空心件的内部空间在其端部处一航呈细长形，其方向大致与该圆管垂直。喷嘴工作时，该空心件放置成与模具的长边平行，液体金属从该空心件细长端部两端处的两个称为“喷口”的孔口流入模具中。

当比方说约为60t／h的高流率钢水在该喷嘴中流动时，在圆管部中的钢水的流速一下子便能达到每秒数米。此时金属液体不会充满喷嘴圆管部的整个截面。这会产生若干缺点。首先，由于“空吸泵效应”，外部空气会由于喷嘴与贮器(分配器)之间连接不严密而被吸入从而降低金属质量。其次，特别当关闭贮器底部的装置只局部打开时，金属的流动会出现漩涡而不均匀，这会造成从喷口流出的金属流极不稳定，而当为了减轻上述第一个缺点而在惰性气体鼓入喷嘴中时，这一不稳定性会加剧。从而金属液流区模具左右部分会出现不对称。这一不稳定性和不对称性使模具中的金属熔液内部出现被动而使其表面不断起伏，从而非常不利于带钢固化的均匀性，这些波动还使得用来检测液面高度和控制其位置的装置没有正当来由地作出反应：该装置本欲通过及时而不断改变滑门的打开程度来抵消金属平均厚度的起伏的。而且，这些不断的改变事实上加剧了金属液面的不稳定性。最后，液体金属在喷嘴中的高流速使得制造喷嘴的耐火材料很快磨损，特别是水平空心件底面上受金属液体冲击处。

本发明的目的是提供可确保金属较之通常使用在金属制品连铸中的喷嘴更平稳、更均匀流入模具中的喷嘴。

为此，本发明的主题是这样一种把液体金属导入一模具中而进行金属连铸的喷嘴，它包括：第一管状件，其一端可连接到一内装所述液体金属的容器，其另一端通入一第二空心件，该空心件的内部空间的至少一部分为所述第一管状件基本垂直，所述部分在其两端至少有一孔口可通入所述模具的铸造空间，其特征在于：它在所述第一管状件或其伸长部的内部的液体金属的路径中有一障碍物，所述障碍物由至少一个可使喷嘴内的金属从其优先流路转向的带孔件构成。

按照本发明第一实施例，所述障碍物由至少一块其上有多个孔的圆板构成。

按照本发明第二实施例，所述障碍物由一空心件构成，其底部伸入喷嘴所述第二空心件的内部空间中，所述空心件的侧壁上有孔。

在本发明一实施例中，喷嘴的整个内部空间呈T形。

可以看到，本发明在于把一障碍物插入在液体金属的路径中，从而急剧改变其理论流动轨迹并局部减小金属所能通过的截面而独而阻碍其自然流动。在同样的金属流率下，这可降低流速而使喷嘴的内部空间整个被充满。从而可减少金属流出喷嘴时的不稳定性并大大提高金属液体在模具左、右两半部流动的对称性和均匀性。

从结合下述附图的下述说明中可更好理解本发明：