防止浇注时钢渣进入铸型的钢包的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属铸造用浇注设备技术领域，尤其涉及一种防止浇注时钢渣进入铸型的钢包。
【背景技术】
[0002]为预防铸钢件浇注时钢渣进入到铸型影响铸件质量，浇注时必须留有充足的余钢，确保浇注完毕后钢渣不会进入到铸型中。考虑到成本因素，一般情况，余钢重量都控制在5t左右。
[0003]但随着科学技术的发展，对铸件质量的检测要求也越来越高，陆续反映出铸件中存有钢渣。通过分析发现，这些钢渣都是浇注后期被钢液卷入到铸型中去的，钢渣一旦直接进入铸件本体，对铸件质量影响非常大，后续需要花费很大的精力去挖除和焊修缺陷，对生产成本的节约及生产效率的提高非常不利。
[0004]现有技术中也有通过改变钢包底部结构来减少钢液的卷渣，例如申请号为201410611773.3的发明专利申请中，公开一种放置钢水卷渣的钢包设计方法，是将钢包的包底设计为一半高、一半低呈台阶状，台阶的高度差等于钢水卷渣时的高度，钢包水口位置设置在钢包底水平面低的一侧，该技术方案中，将整个包底设计为台阶状，虽然可以增加钢液距离水口的距离，但是该钢包的体积明显减小，钢包的容钢液量也大大减少，当需要容纳同样的钢液时，需要更大规格的钢包来实现，造成资源浪费、成本增加。
【发明内容】
[0005]有必要提出一种更加节约成本、又能增加钢液距离滑动水口的距离的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包。
[0006]—种防止浇注时钢渣进入铸型的钢包包括包壁和包底，所述包壁包括由外至内的外壳、永久层、保温层、工作层四层结构，所述包底包括由外至内的外壳、永久层、工作层三层结构，所述包底的工作层包括保温砖和水口座砖，在所述水口座砖上开设用于钢包内的钢液流出的滑动水口，所述水口座砖的高度低于所述包底的保温砖的高度，以使滑动水口周围的水口座砖相对于保温砖形成凹坑，进而增加钢包内的钢液液面距离滑动水口的距离。
[0007]本发明通过在钢包的底部形成一个凹坑，将滑动水口设置在该凹坑上，进而通过增加钢液距离凹坑的底部的距离来实现增加钢液距离滑动水口的距离，而且钢包的容钢液量也基本不变，设计新颖，结构简单，实用效果较好。
【附图说明】
[0008]图1为防止浇注时钢渣进入铸型的钢包的包底的结构示意图。
[0009]图2为图1中的包底的纵截面结构示意图。
[0010]图3为钢厂普遍采用的钢包的包底的结构示意图。
[0011]图4为图3中的包底的纵截面结构示意图。
[0012]图中:包底1、保温砖11、水口座砖12、凹坑13、滑动水口 14。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的技术方案及其实施效果作进一步说明。
[0014]参见图1、图2，上述防止浇注时钢渣进入铸型的钢包包括包壁和包底I，包壁包括由外至内的外壳、永久层、保温层、工作层四层结构，包底I包括由外至内的外壳、永久层、工作层三层结构，包底I的工作层包括保温砖11和水口座砖12，在水口座砖12上开设用于钢包内的钢液流出的滑动水口 14，水口座砖12的高度低于包底I的保温砖11的高度，以使滑动水口 14周围的水口座砖12相对于保温砖11形成凹坑13，进而增加钢包内的钢液液面距离滑动水口 14的距离。
[0015]本技术方案也是通过改变钢包包底I结构来减少钢液的卷渣。
[0016]通常在浇注过程中，随着浇注后期钢水液面的下降，钢液产生汇流漩涡，促进渣钢乳化，钢渣随着钢液流进铸型。在容器排流过程中，液体先垂直下降，降到一定高度时，液体便开始向滑动水口 14中线汇集，并在渣层表面形成漩涡，这时的液面高度称为临界漩涡高度H。随着钢液面进一步下降，凹涡越来越明显，旋流速度也越来越大，直至贯通水口，这时的液面高度称为贯通高度，此时大量渣子已经进入水口。液面继续下降，原本向出流口中心线汇流的流体质点，由于离心力的作用产生切向速度，使其运动轨迹越来越偏离径向而演变成绕中心线的旋转流动，最终发展为具有强烈抽吸作用的贯通出流口的漏斗状漩涡，致使漩涡卷渣而下。
[0017]普遍钢厂采用的钢包包底I结构如图3、图4所示，包括氩气座砖，透气塞，水口座砖12，滑动水口 14，钢包包底I耐材，其中水口座砖12、氩气座砖与钢包包底I耐材处于同一平面，钢液浇注到后期剩余5t左右时，滑动水口 14上方的钢液面开始形成漩涡，并且越来越严重，最后钢渣被卷到铸型中，严重影响铸件表面质量。
[0018]而本发明是在钢包的包底I上设计一个凹坑13，又将滑动水口 14开设在凹坑13上，进而增加钢液液面距离凹坑13及水口的高度，如此，凹坑13中的钢液高度大于钢包内的钢液高度，相比较于包底是平面时，5t的余钢量已经达到临界漩涡高度H，例如500mm，开始形成漩涡，开始卷渣，如果要防止现有钢包出现钢液卷渣情况，要将余钢量增加到St?9t，这样无形中增加了冶炼成本。而本设计中，部分钢液进入凹坑13，由于凹坑13的深度，使得钢液液面至凹坑13的底部的距离L仍然大于500mm，即大于临界漩涡高度H，使得滑动水口 14处的钢液不易形成漩涡，也不会形成卷渣。
[0019]进一步，保温砖11为长方体，包括长、宽、高，水口座砖12为长方体，将包底I的保温砖11竖向设置，水口座砖12的保温砖11横向设置，参见图2，以使水口座砖12的保温砖11的高度低于包底I的保温砖11的高度，以形成凹坑13。该方案是通过改变原包底I的保温砖11的摆放布局来形成凹坑13的，不仅严格控制成本，而且采用如此结构砌炉，炉体底部紧密、结实。
[0020]进一步，凹坑13的深度为包底I的保温砖11的高度的1/2?2/3。凹坑13的深度越深，等量的余钢量在凹坑13中仍然具有较高的钢液高度，钢液高度仍然大于钢包内部的临界漩涡高度H，使得滑动水口 14处的钢液不易形成涡流，卷渣形成时间也越晚。[0021 ]进一步，临界漩涡高度H与水口直径d及水口位置ε的关系式如下:
Η=65.2766+1.427d_76.778ε
其中，ε为滑动水口 14的位置，一般是固定的，当滑动水口 14为两个时，ε为两个滑动水口 14之间的距离，d为滑动水口 14的直径。
[0022]所以在余钢重量不变的情况下，减小滑动水口14的直径、增大两个滑动水口 14之间的距离都可以降低临界漩涡高度H，进而防止卷渣情况发生。
[0023]根据上述公式，滑动水口 14为圆形，凹坑13为正方体，滑动水口 14的直径为水口座砖12的边长的1/3?I。水口座砖12为正方体，则凹坑13也为正方体。其中，滑动水口 14的直径优选为凹坑13的边长的1/2。如果滑动水口 14直径太小，钢液流出速度慢，冷却速度快，钢液温度下降较快，对铸型不利，如果滑动水口 14直径太大，水口座砖12的热损较严重，所以最优选为I/2。
[0024]进一步，滑动水口 14的位置偏离凹坑13的中心位置。即滑动水口 14不位于水口座砖12的中心位置，由于液体易在中心位置形成的涡点，所以，相对于将滑动水口 14设置在凹坑13的中心位置，滑动水口 14设置时避开凹坑13的中心位置，进而降低漩涡形成的风险。
[0025]进一步，根据现场生产需求及上述公式，有的钢包需要设置两个滑动水口14，以满足同时浇注，所以在包底I的工作层上设置两个水口座砖12，以形成两个凹坑13，在两个凹坑13上分别开设滑动水口 14，两个凹坑13设置在包底I的相同半圆包底I上，两个凹坑13之间的距离不小于包底I的半径。
[0026]本发明还提出进一步的改进技术方案，例如包底I是倾斜的，倾斜方向为由不设置水口座砖12的半圆包底I向设置水口座砖12的半圆包底I向下倾斜，进而增加钢包内的钢液液面距离凹坑13内的滑动水口 14的距离。
[0027]进一步，在包底I还设置滑动机构，滑动机构与滑动水口 14配合，以将滑动水口 14打开或封堵。
【主权项】
1.一种防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:包括包壁和包底，所述包壁包括由外至内的外壳、永久层、保温层、工作层四层结构，所述包底包括由外至内的外壳、永久层、工作层三层结构，所述包底的工作层包括保温砖和水口座砖，在所述水口座砖上开设用于钢包内的钢液流出的滑动水口，所述水口座砖的高度低于所述包底的保温砖的高度，以使滑动水口周围的水口座砖相对于保温砖形成凹坑，进而增加钢包内的钢液液面距离滑动水口的距离。2.如权利要求1所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:所述保温砖为长方体，将包底的保温砖竖向设置，所述水口座砖的保温砖横向设置，以使水口座砖的保温砖的高度低于包底的保温砖的高度，以形成凹坑。3.如权利要求2所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:所述凹坑的深度为包底的保温砖的高度的1/2?2/3。4.如权利要求2所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:所述滑动水口为圆形，所述凹坑为正方体，滑动水口的直径为水口座砖的边长的1/3?I。5.如权利要求4所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:所述滑动水口的直径为凹坑的边长的1/2。6.如权利要求5所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:所述滑动水口的位置偏离凹坑的中心位置。7.如权利要求6所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:在所述包底的工作层上设置两个所述水口座砖，以形成两个凹坑，在两个所述凹坑上分别开设所述滑动水口，所述两个凹坑设置在包底的相同半圆包底上，所述两个凹坑之间的距离不小于所述包底的半径。8.如权利要求7所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:所述包底是倾斜的，倾斜方向为由不设置水口座砖的半圆包底向设置水口座砖的半圆包底向下倾斜，进而增加钢包内的钢液液面距离凹坑内的滑动水口的距离。9.如权利要求8所述的防止浇注时钢渣进入铸型的钢包，其特征在于:在包底还设置滑动机构，所述滑动机构与滑动水口配合，以将滑动水口打开或封堵。
【专利摘要】一种防止浇注时钢渣进入铸型的钢包包括包壁和包底，所述包底包括由外至内的外壳、永久层、工作层三层结构，所述包底的工作层包括保温砖和水口座砖，在所述水口座砖上开设用于钢包内的钢液流出的滑动水口，所述水口座砖的高度低于所述包底的保温砖的高度，以使滑动水口周围的水口座砖相对于保温砖形成凹坑，进而增加钢包内的钢液液面距离滑动水口的距离，本发明通过在钢包的底部形成一个凹坑，将滑动水口设置在该凹坑上，进而通过增加钢液距离凹坑的底部的距离来实现增加钢液距离滑动水口的距离，而且钢包的容钢液量也基本不变，设计新颖，结构简单，实用效果较好。
【IPC分类】B22D41/22, B22D41/02
【公开号】CN105665689
【申请号】CN201610240953
【发明人】张生存, 赵国伟, 龚明健, 王平, 翟明远
【申请人】共享铸钢有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月19日