专利名称：双水口浇注特厚板坯的连铸方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及特厚板坯(厚度在400mm以上的板坯)连铸技术领域，具体涉及一种双水口浇注特厚板坯的连铸方法和装置。
背景技术：
钢液的连续浇注过程中，浸入式水口具有保护钢流、防止钢液二次氧化的功能外， 还可以改变注流在结晶器内的流动状态，并分散注流带入的热量，促进坯壳的均勻生长。在常规的方坯、板坯、圆坯连铸过程中，均采用单个水口进行浇注，只用一个浸入式水口将钢液从中间包流入结晶器。为了使结晶器内钢液流场和温度场合理，保证铸坯出结晶器形成一定的坯壳厚度，板坯连铸水口通常采用双侧孔型的单个浸入式水口，浇注时，沿侧面出口流出的钢液一方面直线运动，一方面扩张流向结晶器的窄面，在到达结晶器窄面时分为向上和向下两个流股，这两个流股对夹杂物的上浮、液面波动和温度场分布有着重要的影响，两者的相对强度具有相互矛盾又相互约束的关系。向上的流股在液面附近形成一个漩涡回流区，此回流对结晶器液面的波动起着至关重要的影响，对保护渣的熔化起决定性的作用。向下的流体也形成了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，过强的向下流动不利于夹杂物和气泡上浮以及初生坯壳的长大。由此可见，钢液流动行为决定了钢液温度场，影响钢液初期凝固、保护渣功效发挥以及夹杂物上浮，进而影响铸坯质量。在进行特厚板坯浇注过程中，随着厚度增大，由侧孔流出的钢液射流分散，冲击力减小，边部钢液与中心区域钢液温差增大，坯壳易生长得厚薄不均，出现裂纹倾向。同时， 在拉速不大的条件下，从结晶器浸入式水口流出的流股很难冲击到结晶器窄面，不能形成向上的回流区，使结晶器液面不活跃，钢液向熔池上表面传递的热量下降，不利于保护渣熔化，不能发挥保护渣的润滑和传热控制能力，铸坯表面纵裂纹发生几率高。此外，流股向下冲击，中间包进入结晶器的钢液中的夹杂物上浮机会减少，会有更多的高温钢液被带到结晶器下部，影响凝固坯壳的增长速度，发生漏钢的可能性增大。因此，采用单水口不适合浇注特厚板坯。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种工艺简单的双水口浇注特厚板坯的连铸方法和装置，能避免单水口浇注特厚板坯时出现的不合理钢液流场和温度场，保证铸坯凝固坯壳均勻生长。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是双水口浇注特厚板坯的连铸方法，在一个特厚板坯连铸结晶器内竖直插入第一和第二两个浸入式水口进行浇注，其特征在于每个水口上端分别与中间包相连通，各水口下部与结晶器连通，由此在中间包和结晶器之间形成两个独立的通道；中间包内的钢液分别通过该两个独立的通道注入结晶器中；所述中间包内每个水口上方均用一支塞棒对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。两个水口布置在结晶器的两个宽面之间的对称轴上，并以两个窄面之间的对称轴呈轴对称，两个水口的中心间距为600 1200mm。各水口本体为圆柱形筒体，上端开口、底部封闭、中间为浇注腔，在水口本体的环体外周侧面开设三个沿周向分布的侧孔，侧孔间夹角α在90° 120°。在环体外周侧面同一高度沿周向分别开设三个侧孔。侧孔间夹角α为120°。两个塞棒均为圆柱形棒，上端外露于中间包的上方，下端为能与各水口上端结合密封的半球形或椭球形头部；使用时各塞棒头部均插入对应的水口上方，通过控制塞棒头部到水口的位置来调节进入结晶器的钢液流量。所述中间包中设置有坝及挡墙。各浸入式水口能够在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换，更换一支水口，另一支仍处于工作状态，由此提高中间包浇注时间。浇注时，两个水口将从中间包到结晶器的钢液与空气隔绝；从各水口侧孔流出的钢液扩张流向结晶器的角部，在到达结晶器宽面或窄面时形成向上和向下两个流股，均勻边部钢液与中心区域钢液温度，并同时向熔池上表面传递热量。双水口浇注特厚板坯的连铸装置，主要包括第一塞棒、第二塞棒、中间包、第一浸入式水口、第二浸入式水口、结晶器；第一浸入式水口和第二浸入式水口竖直插入结晶器内，其特征在于每个水口上端分别与中间包相连通，各水口下部的侧孔与结晶器连通，由此在中间包和结晶器之间形成两个独立的通道；中间包内的钢液分别通过该两个独立的通道注入结晶器中；所述中间包内每个水口上方均用一支塞棒对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。两个水口布置在结晶器的两个宽面之间的对称轴上，并以两个窄面之间的对称轴呈轴对称，两个水口的中心间距为600 1200mm。各水口本体为圆柱形筒体，上端开口、底部封闭、中间为浇注腔，在水口本体的环体外周侧面开设三个沿周向分布的侧孔，侧孔间夹角α在90° 120°。在环体外周侧面同一高度沿周向分别开设三个侧孔。侧孔间夹角α为120°。两个塞棒均为圆柱形棒，上端外露于中间包的上方，下端为能与各水口上端结合密封的半球形或椭球形头部；使用时各塞棒头部均插入对应的水口上方，通过控制塞棒头部到水口的位置来调节进入结晶器的钢液流量。所述中间包中设置有坝及挡墙。装置的各水口能够在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换，更换一支水口，另一支仍处于工作状态，由此提高中间包浇注时间。本发明的优点采用两个水口，从各水口侧孔流出的钢液扩张流向结晶器的角部，在到达结晶器宽面或窄面时形成向上和向下两个流股，起到了均勻边部钢液与中心区域钢液温度，同时保证了向熔池上表面的热量传递，有利于保护渣熔化，向下流股冲击深度也会降低，保证了夹杂物的上浮及坯壳的均勻长大；特别适用于特厚板坯连铸。在进行特厚板坯浇注过程中，能够将从中间包到结晶器的钢液与空气隔绝，能对中间包到结晶器的钢液浇注进行保护浇注，防止了钢液的二次氧化。可以在线更换浸入式水口，实现中间包多炉连浇，大幅度提高中间包浇注时间。通过在对浸入式水口结构优化的基础上，优化结晶器内流场，增强结晶器内上部钢液循环速度，改善保护渣的均勻熔化和流入条件。同时，钢液在结晶器内分布均勻，降低浇注特厚板坯时中心与边部的温差，提高铸坯表面和内部质量。
图1为本发明一个实施例的的结构示意图。图2为本发明一个实施例的浸入式水口在特厚板坯结晶器内位置示意图。其中附图标记如下第一塞棒1、第二塞棒2、中间包3、第一浸入式水口 4、第二浸入式水口 5、结晶器6。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。实施例1 本发明的双水口浇注特厚板坯的连铸方法，在一个特厚板坯连铸结晶器6内竖直插入两个浸入式水口(第一浸入式水口 4和第二浸入式水口幻进行浇注，每个水口上端分别与中间包3相连通，各水口下部的侧孔与结晶器6连通，由此在中间包3和结晶器6之间形成两个独立的通道；中间包3内的钢液分别通过两个独立的通道注入结晶器6中；所述中间包3内每个水口上方均用一支塞棒(第一塞棒1或第二塞棒2、对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。两个水口布置在结晶器6的两个宽面之间的对称轴上，并以两个窄面之间的对称轴呈轴对称，两个水口的中心间距为600 1200mm。如图1和2所示，各水口本体为圆柱形筒体，上端开口、底部封闭、中间为浇注腔， 在水口本体的环体外周侧面开设三个侧孔。为了使结晶器内钢液流动更加均勻，同时可以浇注一定厚度变化范围内变化的厚板坯，在环体外周侧面同一高度沿周向分别开设三个侧孔，且侧孔间夹角α在90° 120°。优选三个侧孔沿周向均勻分布，即侧孔间夹角α为 120°。所述中间包3中设置有坝及挡墙，改善钢液在中间包内的流动条件，使各流钢液温度成分接近，防止短路流。第一塞棒1和第二塞棒2均为圆柱形棒，上端外露于中间包3的上方，下端为能与各水口上端结合密封的半球形或椭球形头部；使用时各塞棒头部均插入对应的水口上方， 通过控制塞棒头部到水口的位置来调节进入结晶器的钢液流量。各浸入式水口能够在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换，更换一支水口，另一支仍处于工作状态，由此提高中间包浇注时间。浇注过程中，第一浸入式水口 4和第二浸入式水口 5可将从中间包3到结晶器6 的钢液与空气隔绝，能降低钢液二次氧化机率，实现特厚板坯全过程保护浇注。从各水口侧
5孔流出的钢液扩张流向结晶器的角部，在到达结晶器6宽面或窄面时形成向上和向下两个流股，起到了均勻边部钢液与中心区域钢液温度，同时保证了向熔池上表面的热量传递，有利于保护渣熔化。向下流股冲击深度也会降低，保证了夹杂物的上浮及坯壳的均勻长大。实施例2:本发明的双水口浇注特厚板坯的连铸装置，主要包括第一塞棒1、第二塞棒2、中间包3、第一浸入式水口 4、第二浸入式水口 5、结晶器6 ；第一浸入式水口 4和第二浸入式水口 5竖直插入结晶器6内，布置在结晶器6的两个宽面之间的对称轴上，并以两个窄面之间的对称轴呈轴对称，两个水口的圆形截面的中心间距为600 1200mm ；每个水口上端分别与中间包3相连通，各水口下部的侧孔与结晶器6连通，由此在中间包3和结晶器6之间形成两个独立的通道；所述中间包3内设置有第一塞棒1和第二塞棒2，每个水口上方均通过一支塞棒来对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。所述中间包3中设置有坝及挡墙，改善钢液在中间包内的流动条件，使各流钢液温度成分接近，防止短路流。如图1和2所示，各水口本体为圆柱形筒体，上端开口、底部封闭、中间为浇注腔， 在水口本体的环体外周侧面开设三个侧孔。为了使结晶器内钢液流动更加均勻，同时可以浇注一定厚度变化范围内变化的厚板坯，在环体外周侧面同一高度沿周向分别开设三个侧孔，且侧孔间夹角α在90° 120°。优选三个侧孔沿周向均勻分布，即侧孔间夹角α为 90°。第一塞棒1和第二塞棒2均为圆柱形棒，上端外露于中间包3的上方，下端为能与各水口上端结合密封的半球形或椭球形头部；使用时各塞棒头部均插入对应的水口上方， 通过控制塞棒头部到水口的位置来调节进入结晶器的钢液流量。该装置能够在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换浸入式水口，更换一支水口，另一支仍处于工作状态，提高中间包浇注时间。浇注过程中，第一浸入式水口 4和第二浸入式水口 5可将从中间包3到结晶器6 的钢液与空气隔绝，能降低钢液二次氧化机率，实现特厚板坯全过程保护浇注。从各水口侧孔流出的钢液扩张流向结晶器的角部，在到达结晶器6宽面或窄面时形成向上和向下两个流股，起到了均勻边部钢液与中心区域钢液温度，同时保证了向熔池上表面的热量传递，有利于保护渣熔化。向下流股冲击深度也会降低，保证了夹杂物的上浮及坯壳的均勻长大。综上所述，本发明的方法和装置特别适合特厚板坯连铸，实现中间包到结晶器的保护浇；能够在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换浸入式水口，提高中间包浇注时间；同时，在对浸入式水口结构优化的基础上，优化结晶器内流场，可以有效改善特厚板坯结晶器内的流场和温度场分布均勻性，显著提高特厚板坯的质量，对特厚板坯连铸具有重要的意义。以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，如对工艺参数或装置做出的变动和改良仍属本发明的保护范围。
权利要求
1.双水口浇注特厚板坯的连铸方法，在一个特厚板坯连铸结晶器内竖直插入第一和第二两个浸入式水口进行浇注，其特征在于每个水口上端分别与中间包相连通，各水口下部与结晶器连通，由此在中间包和结晶器之间形成两个独立的通道；中间包内的钢液分别通过该两个独立的通道注入结晶器中；所述中间包内每个水口上方均用一支塞棒对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于两个水口布置在结晶器的两个宽面之间的对称轴上，并以两个窄面之间的对称轴呈轴对称，两个水口的中心间距为600 1200mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于各水口本体为圆柱形筒体，上端开口、 底部封闭、中间为浇注腔，在水口本体的环体外周侧面开设三个沿周向分布的侧孔，侧孔间夹角α在90° 120°。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在环体外周侧面同一高度沿周向分别开设三个侧孔。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于侧孔间夹角α为120°。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的方法，其特征在于两个塞棒均为圆柱形棒，上端外露于中间包的上方，下端为能与各水口上端结合密封的半球形或椭球形头部；使用时各塞棒头部均插入对应的水口上方，通过控制塞棒头部到水口的位置来调节进入结晶器的钢液流量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述中间包中设置有坝及挡墙。
8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的方法，其特征在于各浸入式水口能够在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换，更换一支水口，另一支仍处于工作状态，由此提高中间包浇注时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于浇注时，两个水口将从中间包到结晶器的钢液与空气隔绝；从各水口侧孔流出的钢液扩张流向结晶器的角部，在到达结晶器宽面或窄面时形成向上和向下两个流股，均勻边部钢液与中心区域钢液温度，并同时向熔池上表面传递热量。
10.一种采用权利要求1-9之一所述方法坯的连铸装置，主要包括第一塞棒、第二塞棒、中间包、第一浸入式水口、第二浸入式水口、结晶器；第一浸入式水口和第二浸入式水口竖直插入结晶器内，每个水口上端分别与中间包相连通，各水口下部的侧孔与结晶器连通， 由此在中间包和结晶器之间形成两个独立的通道冲间包内的钢液分别通过该两个独立的通道注入结晶器中；所述中间包内每个水口上方均用一支塞棒对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。
全文摘要
本发明涉及一种双水口浇注特厚板坯的连铸方法和装置，在一个特厚板坯连铸结晶器内竖直插入第一和第二两个浸入式水口进行浇注，每个水口上端分别与中间包相连通在中间包和结晶器之间形成两个独立的通道，中间包内的钢液由此通道注入结晶器中；中间包内每个水口上方均用一支塞棒对水口进行流量控制以实现结晶器的液位控制。本发明能实现中间包到结晶器的保护浇；在既不敞开浇注且结晶器不断流的前提下在线更换浸入式水口，提高中间包浇注时间；同时，在对浸入式水口结构优化的基础上，可以有效改善特厚板坯结晶器内的流场和温度场分布均匀性，显著提高特厚板坯的质量。
文档编号B22D11/18GK102319885SQ20111030235
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者卢志文, 叶理德, 幸伟, 徐永斌, 李智, 杜斌, 邵远敬, 马春武 申请人:中冶南方工程技术有限公司