专利名称：一种带冷却芯的浇注水口的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属铸造领域，尤其涉及连续铸造用的带冷却芯的浇注水口。
背景技术：
随着金属材料工业的发展，材料的性能对坯料内部质量提出新的要求。钢铁生产的连铸技术几乎可以生产所有的钢种，但是连铸坯料的内部质量一直成为制约钢材性能的关键因素。为了提高坯料等轴晶率、降低坯料的偏析和疏松等级，国内外进行了大量科学研究，而降低金属液的过热度、增加金属液的凝固晶核是两条主要的技术途径。围绕这两条技术路线产生了大量研究结果，如中间包等离子加热、感应加热等温度控制技术是为了实现低过热度的需要，而电磁搅拌技术则是为了增加凝固形核。
在连续铸造的过程中，水口连接浇注中间包与结晶器，是金属液进入结晶器的最后通道。围绕降低过热度，国内外产生了一些关于新型水口的研究成果。上世纪九十年代英钢联、比利时所开发的垂直热交换器试验用于矩形坯浇注，输出热流密度达到2MW/m2，过热度降低幅度达到25℃，存在冷却过强的趋势，仍没有完全工业化；日本则将气冷与电磁搅拌相结合进行了热钢水试验，系统过于复杂占用空间大；国内也有许多研究单位进行了水冷水口的设计开发，但都处在模拟研究阶段。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服在浇注过程中水口的过热，连铸坯料等轴晶率低等不足对浇注水口结构上所作的改进。该改进使液态金属在浇注过程中能够降低过热度，同时由于同质冷却芯的不断冲刷促使凝固晶核的形成，从而提高等轴晶率、提高坯料致密度、减少中心疏松和成分偏析。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下结构该结构包括中间包，位于中间包出口处的塞棒，连结中间包和冷却芯的滑板，以及位于中间包下方的冷却套和冷却芯，冷却套设置在冷却芯的周围并与其紧密接触；在冷却套中填充有可以是气体、水或雾的冷却介质；冷却芯的左上方设置有惰性气体输入管；冷却芯的材质可以与浇注金属液同一材质或不同材质；在冷却套(1)右边的下方设置有冷却水出口，在其上方设置有冷却气体出口。
本实用新型可以降低浇注金属液的过热度，不断形成凝固晶核，避免出现传统耐材水口的结瘤现象，能够提高铸件等轴晶率，减少铸坯的偏析和疏松，便于浇注时的操作。
以下根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
附图1为本实用新型应用于金属液浇注时的结构示意图。
具体实施方式
参照附图1，该结构包括中间包5，位于中间包5出口处的塞棒7，联结中间包和冷却芯的滑板10，以及位于中间包5下方的冷却套1和冷却芯2，冷却套1设置在冷却芯2的周围并与其紧密接触；在冷却套1中填充有可以是气体、水或雾的冷却介质3；冷却芯2的左上方设置有气体输入管6，向冷却芯2中输入惰性气体；冷却芯2是浇注金属的通道，其外壁与冷却套1紧密配合，冷却芯的材质可以是与浇注金属相同的材质(同质)或者是基本元素相同但组元含量不同的材质(异质)；冷却介质3可以是气，水，也可以是雾气，因此冷却套1可以采取气冷、水冷或喷淋形式；中间包5与冷却芯2通过滑动板10相连，并保持良好的气密性。在冷却套1右边的下方设置有冷却水出口8，在其上方设置有冷却气体出口9，将冷却芯2的热量通过冷却水或冷却气体带走。浇注时，当金属液进入冷却芯2时，由气体输入管6向冷却芯2中吹Ar气并进行搅拌和均匀温度。由于冷却芯2的传热功能，在冷却芯2内壁形成冷却形核前沿4，冷却形核前沿4根据传热强度可能表现为两种状态冷却芯内表面产生动态凝壳、冷却芯内表面熔蚀，动态凝壳在相同成分金属液的冲刷下产生部分细晶作为凝固晶核，内表面熔蚀时同质冷却芯会产生晶核，异质冷却芯会产生成分起伏促进形核，形核将成为后续凝固的晶核；冷却芯2导出的热量通过冷却套1由冷却介质3带走；整个结构起到降低过热与促进形核的作用。
本实用新型气冷水口与中间包的密封连接可以是水口外装式密封连接如滑板连接、中间包上水口连接及水口内装式等形式。
为了使冷却套1与冷却芯2保持良好导热条件，冷却套1导热体材质可以是铜或别的导热性能良好的材料，通过冷却介质3对导热材料进行冷却。
本实用新型可以应用于钢水、有色金属及其合金等。
与现有技术比较，本实用新型的主要优点有a冷却套可以采取气冷、水冷或汽水雾化喷淋形式，带走金属液部分过热，可以对传输热流密度进行调节，使液态金属能够形成适合的低过热度熔体，容易实现动态平衡；b由于冷却芯材质可以是与浇注金属相同的材质(同质)或者是基本元素相同但一个或多个组元含量不同的材质(异质)，浇注时使得冷却芯充当金属液的初始坯壳，当浇注工艺发生波动时，它可能被熔化浸蚀或者被凝固加厚，此时同质芯被浸蚀形成游离细晶或凝固形成枝晶，异质芯产生成分起伏促进形核，均可能成为金属液的凝固核心，冷却芯成为浇注工艺的稳定要素；c由于冷却芯基本成分与浇注金属相同，避免了传统耐材水口容易产生的水口结瘤现象；d冷却芯开设有惰性气体输入管，向冷却芯中吹Ar，输入Ar气可以对钢液进行搅拌和均匀温度作用；f使用空间小，设备紧凑，节省投资。
权利要求1.一种带冷却芯的浇注水口，包括中间包(5)，位于中间包(5)出口处的塞棒(7)，连结中间包(5)和冷却芯(2)的滑板(10)，其特征在于还包括位于中间包(5)下方的冷却套(1)和冷却芯(2)，冷却套(1)设置在冷却芯(2)的周围并与其紧密接触。
2.根据权利要求1所述的带冷却芯的浇注水口，其特征在于冷却套(1)中填充有冷却介质(3)。
3.根据权利要求1所述的带冷却芯的浇注水口，其特征在于在冷却芯(2)的左上方设置有气体输入管(6)。
4.根据权利要求1或2所述的带冷却芯的浇注水口，其特征在于冷却介质(3)可以是气体、水或雾。
5.根据权利要求1或3所述的带冷却芯的浇注水口，其特征在于气体输入管(6)为惰性气体输入管。
6.根据权利要求1所述的带冷却芯的浇注水口，其特征在于冷却芯(2)的材质可以与浇注金属液同一材质或不同材质。
7.根据权利要求1或2所述的带冷却芯的浇注水口，其特征在于在冷却套(1)右边的下方设置有冷却水出口(8)，在其上方设置有冷却气体出口(9)。
专利摘要本实用新型提供了一种带冷却芯的浇注水口，该水口结构的特征是冷却套1设置在冷却芯2的周围并与其紧密接触，在冷却套1中填充有可以是气体、水或雾的冷却介质3；冷却芯2的左上方设置有惰性气体输入管6，冷却芯2的材质可以与浇注金属液同一材质或不同材质，在冷却套1右边的下方设置有冷却水出口8，在其上方设置有冷却气体出口9，本实用新型可以降低浇注金属液过热度，不断形成凝固晶核，避免出现传统耐材水口的结瘤现象，能够提高铸件等轴晶率，减少铸坯的偏析和疏松，便于浇注时的操作。
文档编号B22D41/60GK2868509SQ20062000395
公开日2007年2月14日 申请日期2006年2月14日 优先权日2006年2月14日
发明者仇圣桃, 王玫, 颜慧成, 韩启彪, 张慧, 赵沛, 岳尔斌, 杨咏阶, 肖丽俊, 郭亚东, 朱正海, 刘爱强 申请人:钢铁研究总院