连铸用中间包快换水口以及用其吸附夹杂物的方法与流程

本发明涉及一种连铸机浇注过程中提高钢液洁净度的装置，特别是涉及一种连铸用中间包快换水口以及用其吸附夹杂物的方法，采用扩喉式快快换水口模块强化喉口内腔高温钢液湍流运动，利用喉口内壁吸附钢液中夹杂物。

背景技术：

连铸生产中，夹杂物的去除成为洁净钢生产的关键。钢液由中间包经中间包上水口注入结晶器，若能在水口内进一步去除夹杂物，可避免其进入结晶器内，提高钢束洁净度，同时可减少夹杂物沉积于水口内壁，降低水口结瘤甚至堵塞。

实际生产中通常采用钙处理、中间包结构优化、水口吹氩等技术减少流经水口的夹杂物，提高前期的夹杂物去除效率，提高钢液洁净度，降低水口处的结瘤。现代冶金企业中常通过改善水口结构，采用不易结瘤的水口材质等方法降低水口结瘤，起到了较好的效果，传统铝碳质水口是导致结瘤的主要原因之一，锆质水口的引入降低了水口内壁夹杂物的粘附，减少结瘤。对水口内壁夹杂物的吸附机理进行研究表明，水口内钢液在壁面存在边界层，导致水口内夹杂物流经时形成速度梯度，进而促进夹杂物通过边界层粘附在壁面。双孔、三孔及多孔等出口结构的中间包上水口的开发，一定程度上降低了出口处结瘤的发生，但同时也使中间包上水口出口的结构变得更加复杂。

目前钢铁厂需要提高流经水口处钢液的洁净度，中间包使用的水口存在结瘤现象，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的诸多问题，本发明的目的一是提供一种连铸用中间包上水口模块，实现简单而方便的制造出提高夹杂物去除效果的水口；二是提供一种利用连铸中间包上水口吸附夹杂物的方法，该方法用于现在使用中间包上水口保护浇注的钢铁厂，可达到吸附夹杂物，提高钢液洁净度，减少水口堵塞，提高水口寿命的目的。

实现上述目的采用以下技术方案：

一种连铸用中间包快换水口，包括中间包上水口和快换水口模块，所述的中间包上水口安装在中间包底部，中间包上水口的中部插置有快换水口模块，快换水口模块与位于中间包上水口旁边的机械更换机构相连，该快换水口模块的内腔结构根据制作材质的性能为多种几何类型。

作为优选，快换水口模块安装在中间包上水口的中上部位的易结瘤处，根据连铸设备的实际情况在中间包上水口的中上部安装一个或多个快换水口模块。

作为优选，所述的快换水口模块采用不同材质的高温耐火材料制作，制作材质为镁基、钙基、铝基、镁钙基或其组合生成。

作为优选，快换水口模块的内腔结构类型为方型、钩型、楔型、椭圆型、曲弧型或其它圆的内接多边型。

作为优选，不同结构的快换水口模块内腔壁面具有不同的粗糙度，其粗糙度通过不同微细尺寸的内壁凹坑、凸点或其组合生成。

一种用中间包快换水口吸附流经水口的钢液中夹杂物的方法，具体步骤为：

1）安装快换水口模块：在中间包烘烤前将快换水口模块插置中间包上水口内，高温烘烤，烘烤后将中间包移至连铸浇注位，开始连续浇注钢液；

2）吸附钢液夹杂：浇注过程中，高速钢液通过中间包上水口注入结晶器，钢液经过快换水口模块，在快换水口模块的内腔形成湍流漩涡，钢液内的夹杂物与快换水口模块壁面耐火材料碰撞并发生化学吸附和物理吸附，在快换水口模块的内腔吸附夹杂物越来越多；

3）更换快换水口模块：当快换水口模块内腔吸附一定量的夹杂物后，在联动机构的驱动下，插入烘烤好的新快换水口模块，并将旧快换水口模块挤出，在线快速更换，继续浇注钢液。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）提高钢液洁净度

钢液中流经中间包上水口的夹杂物，特别是微细夹杂物，经快换水口模块高效吸附后，大大减少了夹杂物进入结晶器内，提高了钢液洁净度。

2）降低水口结瘤率

快换水口模块增加了夹杂物的吸附效率，降低了夹杂物在水口内壁结瘤率，减少了中间包浇注时的非正常调整操作。

3）提高中间包上水口使用寿命

可多次、方便、快捷地更换快换水口模块，减少整个中间包上水口的更换次数，提高其使用寿命，在现有中间包上水口设备上改造也比较简单，适合钢铁厂连铸等工序使用。

附图说明

图1为本发明快换水口模块整体图。

图2是图1的A-A截面俯视图。

图3是钩型内腔快换水口模块示意图。

图4是楔型内腔快换水口模块示意图。

图5是椭圆型内腔快换水口模块示意图。

图6是带凹坑的方型内腔快换水口模块示意图。

图中标记，中间包上水口1，钢液2，扩喉式快换水口模块3，钩型内腔水口模块4，楔型内腔水口模块5，椭圆型内腔水口模块6，方型内腔水口模块7，凹坑8。

具体实施例

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

一种连铸用中间包快换水口，中间包上水口1安装在中间包底部，其结构见图1-图2，中间包上水口1的中上部位的易结瘤处插装有快换水口模块，由于快换水口模块安装在中间包上水口1的中上部，将其称之为扩喉式快换水口模块3，扩喉式快换水口模块3与位于中间包上水口旁边的机械更换机构相连，机械更换机构为连铸设备的通用机构。快换水口模块采用不同材质的高温耐火材料制作，材质为镁基、钙基、铝基、镁钙基或其组合生成。依据不同材质的高温耐火材料的性能，该扩喉式快换水口模块3的内腔结构根据制作材质的性能可以是多种几何形状，见图3-图6，扩喉式快换水口模块3的内腔结构类型为方型、钩型、楔型、椭圆型、曲弧型或其它圆的内接多边型。不同结构的快换水口模块内腔壁面具有不同的粗糙度，其粗糙度通过不同微细尺寸的内壁凹坑、凸点或其组合生成。根据连铸设备的实际情况确定安装快换水口模块的个数，一个或多个。

具体实施例如下

实施例1

一种连铸用100t中间包扩喉式快换水口，见图1，图6，包括中间包上水口1和扩喉式快换水口模块3，中间包上水口安装在中间包的底部，中间包上水口1的中部易结瘤处插置一个扩喉式快换水口模块3，扩喉式快换水口模块3与水口旁边的机械更换机构相连。扩喉式快换水口模块3采用含CaO为60%的钙基材质的高温耐火材料；见图6，扩喉式快换水口模块3内腔为方型，将其称之为方型内腔水口模块7，方型内腔外口与内口均为80×100mm，深60mm；方型内腔壁面布满3mm直径的凹坑8。

用方型内腔水口模块7吸附流经中间包上水口的1600℃钢液2中夹杂物的具体步骤为：中间包烘烤前将方型内腔水口模块7插置在中间包上水口内，开始高温烘烤，烘烤后将中间包移至连铸浇注位，开始连续浇注；浇注过程中，高速钢液通过中间包上水口1注入结晶器，钢液经过方型内腔水口模块7，在方型内腔水口模块7喉口内腔形成湍流漩涡，钢液内的夹杂物与方型内腔水口模块7内腔壁面耐火材料碰撞并发生化学吸附和物理吸附，方型内腔水口模块7内腔吸附夹杂物越来越多；当方型内腔水口模块7内腔吸附一定量的夹杂物后，可在联动机构的驱动下，插入烘烤好的新快换水口模块，并将旧快换水口模块挤出，实现快速在线更换，继续浇注。

实施例2

一种连铸用120t中间包扩喉式快换水口，见图1，图4，包括中间包上水口1和扩喉式快换水口模块3，中间包上水口安装在中间包底部，中间包上水口1的中部易结瘤处插置一个扩喉式快换水口模块3，扩喉式快换水口模块3与水口旁边的机械更换机构相连。扩喉式快换水口模块3采用含CaO为30%、MgO为30%的镁钙基材质的高温耐火材料；见图4，扩喉式快换水口模块内腔为楔型5，称之为楔型内腔水口模块5，楔型内腔水口模块5外口80×120mm，内口60×100mm，深60mm；楔型内腔水口模块5内腔壁面布满5mm直径的凸点。

用楔型内腔水口模块5吸附流经水口的1600℃钢液2中夹杂物的具体步骤为：中间包烘烤前将楔型内腔水口模块5插置在中间包上水口内，开始高温烘烤，烘烤后将中间包移至连铸浇注位，开始连续浇注；浇注过程中，高速钢液通过中间包上水口注入结晶器，钢液经过楔型内腔水口模块5，在楔型内腔水口模块5形成湍流漩涡，钢液内的夹杂物于壁面耐火材料碰撞并发生化学吸附和物理吸附，楔型内腔水口模块5吸附夹杂物越来越多；当水口模块内腔吸附一定量的夹杂物后，可在联动机构的驱动下，插入烘烤好的新水口模块，并将旧模块挤出，实现快速在线更换，继续浇注。

实施例3

一种连铸用120t中间包扩喉式快换水口，见图1，图3，包括中间包上水口1和扩喉式快换水口模块3，所述的中间包上水口安装在中间包底部，中间包上水口1的中部易结瘤处插置一个扩喉式快换水口模块3，扩喉式快换水口模块3与水口旁边的机械更换机构相连。扩喉式快换水口模块采用含MgO为80%的镁基材质的高温耐火材料；见图3，扩喉式快换水口模块内腔为钩型称之为钩型内腔水口模块4，钩型内腔水口模块4外口与内口均为80×80mm，深60mm，仰角30°；扩喉式快换水口模块内腔壁面布满4mm直径的凹坑。

用钩型内腔水口模块4吸附流经水口的1600℃钢液2中夹杂物的具体步骤为：中间包烘烤前将钩型内腔水口模块4插置在中间包上水口内，开始高温烘烤，烘烤后将中间包移至连铸浇注位，开始连续浇注；浇注过程中，高速钢液通过中间包上水口注入结晶器，钢液经过钩型内腔水口模块4，在钩型内腔水口模块4形成湍流漩涡，钢液内的夹杂物于壁面耐火材料碰撞并发生化学吸附和物理吸附，钩型内腔水口模块4吸附夹杂物越来越多；当水口模块内腔吸附一定量的夹杂物后，可在联动机构的驱动下，插入烘烤好的新水口模块，并将旧模块挤出，实现快速在线更换，继续浇注。

实施例4

一种连铸用100t中间包扩喉式快换水口，见图1，图5，包括中间包上水口1和扩喉式快换水口模块3，所述的中间包上水口安装在中间包底部，中间包上水口1的中部易结瘤处插置一个扩喉式快换水口模块3，扩喉式快换水口模块3与水口旁边的机械更换机构相连。扩喉式快换水口模块采用含MgO为60%的镁基材质的高温耐火材料；见图5，扩喉式快换水口模块内腔为椭圆型，椭圆型内腔水口模块6长半轴为60mm，短半轴为40mm；扩喉式快换水口模块内腔壁面布满3mm直径的凸点。

用椭圆型内腔水口模块6吸附流经水口的1600℃钢液2中夹杂物的具体步骤为：中间包烘烤前将椭圆型内腔水口模块6插置在中间包上水口内，开始高温烘烤，烘烤后将中间包移至连铸浇注位，开始连续浇注；浇注过程中，高速钢液通过中间包上水口注入结晶器，钢液经过扩喉式快换椭圆型内腔水口模块6，在椭圆型内腔水口内腔形成湍流漩涡，钢液内的夹杂物于壁面耐火材料碰撞并发生化学吸附和物理吸附，椭圆型内腔水口模块6吸附夹杂物越来越多；当水口模块内腔吸附一定量的夹杂物后，可在联动机构的驱动下，插入烘烤好的新水口模块，并将旧模块挤出，实现快速在线更换，继续浇注。

图中所示的箭头指的是钢液的流经方向。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。