专利名称：一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种连铸设备，具体是一种用于采用双水口浇铸宽板 坯的浸入式水口。
背景技术：
钢液从中间包通过浸入式水口进入到结晶器，经过冷却形成一定厚度 的坯壳，然后在二冷区逐步冷却和完全凝固。在此过程中，浸入式水口起 到一个导流和保护钢液的作用。为了能够在结晶器内形成稳定的初始凝固 坯壳，以及避免巻渣，冶金工作者设计了各种不同形状的浸入式水口，以 得到良好的钢液流动形态和铸坯质量。
在传统的浸入式水口使用中，钢液从水口侧孔出来后一面直线运动， 一面扩张流向结晶器的窄面，其对初始坯壳形成很强的冲击。流股到达结 晶器窄面时分为向上和向下两个流股。向上的流股在液面附近形成一个漩 涡回流区，这个回流对夹杂物的巻入以及结晶器液面的波动起着至关重要 的影响，同时这个回流的表面速度对保护渣的熔化也起着重要的作用。而 结晶器下部形成与上部循环方向相反、范围较大的回流区，其强度随着向 下距离的延伸而减弱，对坯壳的形成也有着重要的影响。在采用单水口浇 注宽板坯时，结晶器内边部钢水与中心钢水的温差加大，导致边部质量问 题的增加，也增大了粘结漏钢的几率。而且采用单水口浇注，操作灵活性 差，更换塞棒时需停止浇注。
从浸入式水口角度考虑，为了生产高质量的铸坯以及保证浇注的稳 定，就要做到如下几点降低结晶器液面的波动，减少保护渣的巻入，避 免形成钢液对凝固坯壳的冲击，同时还要保证足够的通钢量。
中国专利CN91227348.8采用双孔单水口浇注，钢液流出后直接冲击 坯壳，影响铸坯质量。中国专利CN99204644.0和CN200520046135.8采用
单水口四孔浇注，在水口侧面将钢液分为上倾流股和下倾流股，利用两个 流股的对冲，减少流股的动能以及冲击力，从而减少结晶器液面的波动，
降低钢液对坯壳的冲击。但利用该水口浇注宽板坯时，由于钢液动能的减 少，边部与中心温度的差别会更加明显。
中国专利CN200520012263.0设计了 一种用于薄板坯高流通量的四孔 异型浸入式水口，下端两个水口向下，流股向窄边扩展，利用多出孔分流 来达到稳定流场和结晶器液面的目的，但也不是十分适合浇注宽板坯。
中国专利CN02111188.X利用双水口进行宽板和薄板坯的浇注，每个 水口在同一水平高度设有扩流嘴，如此改善钢液在结晶器内的流场均匀 性，使钢液在每个局部具有流动性，降低边部钢液与中心钢液的温差，但 该方法还是形成了侧面钢液流股对凝固坯壳冲击，对结晶器液面的波动也 有影响。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于双水口浇注宽板坯的浸入式水
口，解决单水口浇注宽板坯时中心钢液温度与边部钢液温差；克服现有双
水口浇注中结晶器液面波动以及钢液对初始凝固坯壳的冲击；同时，增加
板坯浇注操作的灵活性。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，
本实用新型利用双水口进行宽板浇注，每个水口开两个侧孔，两个侧 孔错位分布在水口两侧，处于不同的高度，且倾角方向相反。在内侧两个 出孔的高度相同，外侧两个出孔的高度相同。通过减小外侧孔出口钢液静
压力来减小对结晶器液面的波动；同时在内侧出口，钢液动能的相互消耗 减少了对结晶器钢液搅动，利用两个水口来均匀在宽面方向上钢液的分 布，以达到边部钢液和中心钢液的温度均匀。
具体地，本实用新型的一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水 口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；包括插入板坯连铸结晶 器内的两个浸入式水口，在每个水口两侧分别开孔，形成内、外侧孔；同 一水口的内、外侧孔上下错位分布；两个水口的内侧孔在同一高度，外侧 孔在同一高度，外侧孔比内侧孔高。
进一歩，所述的水口内侧孔倾角向下，外侧孔倾角向上。 所述的水口外侧孔向上倾10° 35° ;内侧孔向下倾IO。 35° 。
又，本实用新型所述的水口本体上端断面为圆形入口，水口本体下端 断面为扁状，中间为圆柱体。
另外，本实用新型所述的水口本体包括上体、中体、下体，所述的水 口外侧孔位于下体的上端；所述的水口内侧孔位于下体的下端。
本实用新型的原理是
从物理上讲，从小孔流出液体的动能是它从液面下降(H-h)高度重力势 能的减少来补偿的，艮P:
式中w-痕体质量 g-重力加速度 ZZ-液面高度 / -小孔高度 v-液体流出速度 从上式可得出出口处流体的初速度
(2)
由此可以得出液体压力由深度决定，液体越深，压力就越大，流体 的速度则越大，动能也越大；液体越浅，压力就越小，流体速度越小，动
能也越小。
如图4所示， 一个圆柱体容器，在容器上沿着高度不同位置分别开三 个孔。将容器盛满水，然后水将从三个小孔喷出。会发现从底部喷出的水 喷射的最远，其次是中部的水，喷的最近的是从顶部喷出的水。也就是最 上端孔出来的水动能较最下端孔出来的水动能要小的多，流量也小的多。 本实用新型将此原理应用到浸入式水口开发中，将水口两个侧孔错位分 布，处于不同的高度。
在钢液通过两个水口进入结晶器内后，由于钢液静压力的差别，内侧 孔处钢液所受静压力较大，钢液流出速度较大，则动能较大。两个水口的 内侧孔高度相同，且呈对称分布，所以钢液流出形态相同，在结晶器中心 相遇。如此，从两个内侧孔出来的钢液相互撞击，相互抵消了动能，避免 了由于压力过大而产生大的紊流。而且因为内侧孔处压力大，从内侧孔流 出的钢液量也较大，保证了通钢量。而外侧孔由于钢液静压力较小，钢液 流动速度较小，则动能较小。于是外侧孔钢液对结晶器液面的搅动较小，
钢液液面波动小。如此，不仅降低了钢液对保护渣的巻入，而且因为有一 定的流动，使得保护渣得到足够的热量进行溶化。同时从外侧孔出来的钢 液沿着倾角向上流出，且其动能较小，钢液流量也较小，因此对初始坯壳 的冲击也较小，有利于凝固坯壳的形成。从上面的分析可以看出，在保证 通钢量的基础上，不仅减少了结晶器液面的波动，而且降低了钢液流股对 铸坯窄面初始凝固坯壳的冲击，对铸坯的质量有很大的提高。
此外，两个水口分别与中间包连接，在中间包分别采用两个塞棒对钢 流量进行控制，以此来实现结晶器液位的控制，在浇注过程中可在线进行 塞棒的更换。在更换过程中，首先停止要更换塞棒的工作，另一只塞棒继 续工作保证结晶器液位的控制，然后拆卸掉塞棒，安装新的塞棒。
本实用新型的有益效果
1. 在保证通钢量的基础上，结晶器液面波动平稳；
2. 减少水口外侧孔钢液流股对初始凝固坯壳的冲击；
3. 降低钢液在结晶器内部的紊流流动，稳定钢液流动形态；
4. 钢液在结晶器内分配均匀，降低浇注宽板时中心与边部钢液的温差；
5. 对更换塞棒具有较大的灵活性。
图1为本实用新型双浸入式水口一实施例的结构示意图;
图2为图1的侧视图3为图2的A-A截面图4为液体静压力示意图。
具体实施方式
参见图1~图3，本实用新型的一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入 式水口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；包括插入板坯连铸 结晶器内的两个浸入式水口 1、 2，在每个水口 1、 2两侧分别开孔，形成 内侧孔11、 21、外侧孔12、 22;同一水口的内、外侧孔上下错位分布； 两个水口 1、 2的内侧孔11、 21在同一高度，外侧孔12、 22在同一高度， 外侧孔ll、 21比内侧孔12、 22高；所述的水口内侧孔ll、 21倾角向下，
外侧孔12、 22倾角向上。
本实用新型所述的水口本体上端断面为圆形入口，水口本体下端断面 为扁状，中间为圆柱体。
以水口 1为例，所述的水口 1包括上体101、中体102、下体103，所 述的水口外侧孔12位于下体103的上端；所述的水口内侧孔ll位于下体 103的下端。
外侧孔12、 22向上倾10 35° ，内侧孔11、 21向下倾10 35° ，两
个浸入水口在结晶器内处于对称位置。
当进行板坯浇注时，钢液从中间包通过浸入式水口 1、 2进入到结晶 器3内。由于钢水静压力的作用，钢液从水口 1、下端内侧孔ll、 21处流 出速度较高，动能大，方向沿着水口方向倾斜向下。因为水口 1、 2在结 晶器3内为对称分布，所以从内侧孔11、 21流出钢液在结晶器1中心位 置相遇，动能相互抵消，大大减弱了继续向下的运动，于是减少了结晶器 3内的钢液紊流。同时，因为两内侧孔ll、 21的流量较大，因此可以保证 通钢量。
而钢液从水口外侧孔12、 22流出静压力小，流速小，动能小，沿着 侧孔方向倾斜向上。这两个两流股在碰到结晶器3窄面时，形成向上的回 流，但其动能很小，对结晶器液面搅动也较小。而液面钢液的运动足以保 证保护渣的溶化。同时，两个流股沿垂直方向上位置靠上，因此对初始凝 固坯壳的冲击较小，有利于初始凝固坯壳的形成，保证了铸坯的质量。
对每个水口配置单独的塞棒。在浇注过程中可进行塞棒的在线更换， 水口 1、 2在中间包分别由两个塞棒来控制流量，实现结晶器3液位的控 制。在进行塞棒更换时，保持另一只塞棒的工作状态。移除要更换的塞棒， 装入新的塞棒。
权利要求1.一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；其特征是，包括插入板坯连铸结晶器内的两个浸入式水口，在每个水口两侧分别开孔，形成内、外侧孔；同一水口的内、外侧孔上下错位分布；两个水口的内侧孔在同一高度，外侧孔在同一高度，外侧孔比内侧孔高。
2. 如权利要求1所述的用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其特 征是，所述的水口内侧孔倾角向下，外侧孔倾角向上。
3. 如权利要求2所述的用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其特 征是，所述的水口外侧孔向上倾10° 35° 。
4. 如权利要求1或2所述的用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口， 其特征是，所述的水口本体上端断面为圆形入口，水口本体下端断面 为扁状，中间为圆柱体。
5. 如权利要求1或2所述的用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口， 其特征是，所述的水口包括上体、中体、下体，所述的水口外侧孔位 于下体的上端；所述的水口内侧孔位于下体的下端。
6. 如权利要求5所述的用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其特 征是，所述的水口上体入口为漏斗形，中体为圆柱体，下体为扁状。
7. 如权利要求1或2所述的用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口， 其特征是，每个水口分别与中间包连接。
专利摘要一种用于双水口浇注宽板坯工艺的浸入式水口，其上下端分别连接中间包和板坯连铸结晶器；包括插入板坯连铸结晶器内的两个浸入式水口，在每个水口两侧分别开孔，形成内、外侧孔；同一水口的内、外侧孔上下错位分布；两个水口的内侧孔在同一高度，外侧孔在同一高度，外侧孔比内侧孔高。所述的水口内侧孔倾角向下，外侧孔倾角向上。本实用新型在保证通钢量的基础上，结晶器液面波动平稳；减少水口外侧孔钢液流股对初始凝固坯壳的冲击；降低钢液在结晶器内部的紊流流动，稳定钢液流动形态；钢液在结晶器内分配均匀，降低浇注宽板时中心与边部钢液的温差；对更换塞棒具有较大的灵活性。
文档编号B22D41/50GK201186346SQ200820057769
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者立 张, 徐荣军, 王迎春 申请人:宝山钢铁股份有限公司