专利名称：一种连铸结晶器用浸入式水口的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢的连续铸造结晶器，尤其涉及板坯和大方坯(指断面尺寸大于200mmX 200mm的方坯)连铸结晶器用的浸入式水口装置。
背景技术：
现有技术下，板坯连铸结晶器主要采用双侧孔浸入式水口浇注，大方坯(指铸坯断面尺寸大于200mmX 200mm的方坯)连铸结晶器根据浇注要求不同可以采用直通型水口、双侧孔水口以及四侧孔水口进行浇注。目前的板坯和大方坯结晶器所采用的双侧孔浸入式水口主体结构基本相同，均是由耐火材料压制而成的底端封闭的管道，包含上开口的垂直方向的内腔和与内腔相连的左右对称的两个侧孔，浇注时两侧孔对准结晶器两边窄面中心，中间包里的钢液从浸入式水口的内腔上开口流入，从靠近底面的侧壁上的两个对称侧孔流出，并进去结晶器内。现有的双侧孔浸入式水口的侧孔可以为倒角方形、圆形或椭圆形，侧孔上下壁面平行，并且与水平方向呈一定的倾斜角度，左右两壁面是平直面，与侧孔·的中心轴线相平行。采用现有的双侧孔浸入式水口浇注时，通常会存在以下两个弊端第一，由于浸入式水口侧孔对准结晶器壁面中心进行浇注，从侧孔出来的流速较高的流股总是先冲击结晶器壁面中心的坯壳，导致中心已凝固的坯壳重新熔化，从而使得坯壳较薄，而另一方面，结晶器壁面中心处的冷却相对较弱，这就使得铸坯中心附近的坯壳厚度较薄，在凝固收缩热应力的作用下常常出现表面或皮下纵裂等质量缺陷；第二，侧孔边部的流股受侧孔两边壁面的限制，很难向结晶器角部区域流动和扩散，并且，由于侧孔壁面对流股产生反作用力，因此近壁面处的流股流速相对较低，因此，水口侧孔出口的高温钢液短时间内难以输送至结晶器的角部区域，使得结晶器内横截面的速度场和温度场并不均匀，再从外部冷却上讲，结晶器的角部属于二维冷却，冷却强度很大，因此在结晶器角部区域常常由于过冷而出现结冷钢、保护渣结壳以及产生角部裂纹等问题，严重影响了连铸工艺顺行和连铸坯质量。在公开号为CN1761543的中国实用新型专利中，公开了一种具有动态稳定性的浸入式水口，其特征是水口出水侧孔的上端中间或者下端中间具有一个“舌状物”，从而在“舌状物”两侧提供至少两个槽。该种浸入式水口能够改善钢水流动状态，也可以适当减少钢液对于结晶器中间部位凝固坯壳的冲击，但是，很难大幅度减少流股对结晶器中间较薄凝固坯壳的破坏，也不能缓解结晶器角部因过冷产生的结冷钢、保护渣结块和角部裂纹等一系列问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足而提供一种连铸结晶器用浸入式水口，能够优化板坯和方坯连铸结晶器内流场和温度场，增加横断面的温度和成分均匀性，减轻出口流股对结晶器中心部位凝固坯壳的冲击，减少铸坯角部裂纹和结晶器液面结壳等问题，促进坯壳的均匀合理生长。[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是—种连铸结晶器用浸入式水口，包括构成水口本体的侧壁和封闭的底部，侧壁和底部相连围成垂直且顶部开口的内腔或中心孔，靠近底部的侧壁上开有侧孔，侧孔与内腔相连通；其特征在于位于结晶器窄面的两对称侧壁上各开有两个侧孔，位于相对侧壁上的侧孔大小形状相同，并且沿水口中心轴线呈轴对称，位于同侧壁的两个侧孔大小形状相同，中间以与侧壁和底部相连的竖直隔块隔开，并沿隔块上下边的中心线呈轴对称；竖直方向两侧孔与中间隔块相近的两个侧面也即内侧壁面为与内腔中心线平行的平直面，相离的另两个侧面也即外侧壁面从内至外呈斜面外扩。作为本实用新型的优选结构，所述四个侧孔形状为带倒角的矩形或带倒角的梯形或倒梯形。所述四个侧孔的高度相等，并且处于侧壁上同一高度。所述隔块为矩形、等腰梯形或倒等腰梯形。 所述侧孔上下壁面与水平方向呈-25° 15°的倾角。位于相对侧壁上的两个相近侧孔的外侧壁面通过位于结晶器宽面的侧壁形成间隔。所述浸入式水口本体为由耐火材料通过等静压成形的圆形环体、带倒角的矩形柱体或宽面侧壁为平面、窄面侧壁为弧面的扁形环体；相应的，所述浸入式水口内腔横截面为圆形、带倒角的矩形或宽面为平面、窄面为弧面的扁形。所述浸入式水口底部为凸底、平底或者凹底。浇注时，钢液从水口内腔顶端的开口流入，从底部上方的侧孔中流出。本实用新型相对于现有技术，存在如下有益效果(I)由于浸入式水口单面两侧孔之间隔块的阻碍作用，减轻了高温流股对结晶器中心处冷却较弱的凝固坯壳的冲击，提高了横向温度和成分的均匀性，促进了坯壳的均匀合理生长。(2)从侧孔流出的钢液可以在侧孔外扩倾角的导流作用下向结晶器角部区域运动，使高温钢液横向分布更均匀，同时将高温钢液引流至角部，对角部二维冷却区域有温度补偿，可以有效减轻角部因过冷产生的结冷钢、保护渣结块以及角部裂纹问题，有利于连铸工艺顺行和铸坯质量改善。
图I是本实用新型一个实施例中浸入式水口的结构示意图；图2是本实用新型的浸入式水口同侧两孔之间隔块为倒等腰梯形的实施例示意图。图3是本实用新型的浸入式水口同侧两孔之间隔块为等腰梯形的实施例示意图。图4是图I中水口内腔横截面为扁形的实施例的A-A向剖视图；图5是图I中水口内腔横截面为圆形的实施例的A-A向剖视图；图6是扁形内腔的浸入式水口布置在板坯结晶器内的横截面示意图。图7是圆形内腔的浸入式水口布置在大方坯结晶器内的横截面示意图。附图中标号如下，I-侧壁，2-底部，3-内腔，4-第一侧孔，5-第二侧孔，6-隔块7-板还结晶器，8-大方还结晶器具体实施方式
以下结合实施实例及附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型。如图I 图5所示，一种连铸结晶器用浸入式水口，包括水口侧壁I，所述水口侧壁I的下端为封闭的底部2，底部2可以为凸形、平形或者凹形(图1-3所示均为凹形)。水口侦_ I围成的中心通道为上开口的内腔3，所述内腔3的形状可以为圆形、扁形或倒角方形。位于底部2上方的水口侧壁I对称的两个面上分别开有两个侧孔，处于对称面的侧孔大小形状相同，并且沿水口中心轴线呈轴对称。水口侧壁I单面上的两个侧孔分别为第一侧孔4和第二侧孔5，二者之间以竖直的隔块6相隔开，竖直的隔块6可以为长方形、等腰梯形或者倒等腰梯形。第一侧孔4和第二侧孔5形状大小完全相同，并沿隔块6上下边的中心线呈轴对称。所述第一侧孔4和第二侧孔5可以为倒角长方形、倒角梯形或倒置的倒角梯形， 倒角半径为3mm 30mm。所述第一侧孔4和第二侧孔5的上下壁面与水平方向呈-25° 15°的倾角，下沿壁面离底部2的上表面的距离为O 40mm。所述第一侧孔4和第二侧孔5与隔块6相近的两侧壁面(也即内侧壁面)是与侧孔中心轴线平行的平直面，相离的另两侧壁面(也即外侧壁面)由内向外呈5° 60°的倾斜角，具有向外扩张的斜面。图4中，浸入式水口本体为宽面侧壁为平面、窄面侧壁为弧面的扁形环体；相应的，浸入式水口内腔横截面为宽面为平面、窄面为弧面的扁形；位于相对侧壁上的两个相近侧孔的外侧壁面通过宽面侧壁形成间隔。图5中，浸入式水口本体为圆形环体；相应的，浸入式水口内腔横截面为圆形；位于相对侧壁上的两个相近侧孔的外侧壁面通过宽面侧壁形成间隔且在间隔处两壁面相交。所述浸入式水口的侧壁I及与其相连的底部2均采用耐火材料通过等静压成形，其现场应用效果已被证明十分理想。实际浇注时，钢液从浸入式水口内腔3的上口流入，由水口两侧的第一侧孔4和第二侧孔5中流出，隔块6阻碍了高温钢液向壁面中间的高温区流动，侧孔外侧壁面的扩张角将钢液引流至温度较低的结晶器角部区域，这样就保证了结晶器横向钢液温度和成分的均匀性，促进初生凝固坯壳的均匀生长。实施例I浇注板坯时，可以采用如图6所示的双侧四开孔式浸入式水口进行浇注，所述浸入式水侧壁I和内腔3的横截面均是前后为平面、左右为弧面的扁形。所述浸入式水口的底部2设置成凹形，第一侧孔4和第二侧孔5的上下壁面倾角为-15°，外侧壁面的倾斜角度为20°，侧孔均为倒角方形，倒角半径为10mm。所述两侧孔之间的隔块6宽度为15mm。浇注时，隔块6对准板坯结晶器7的窄面中心，钢液从内腔3的上口进入，从第一侧孔4和第二侧孔5中流出，这样可以减轻高温钢液对窄面中心坯壳的冲击，并增加板坯结晶器7角部区域的温度，有利于形成均匀、无缺陷的凝固坯壳。实施例2浇注大方坯时，可以采用如图7所示的双侧四开孔式浸入式水口进行浇注，所述浸入式水侧壁I和内腔3的横截面为圆形。所述浸入式水口的底部2设置成凹形，第一侧孔4和第二侧孔5的上下壁面倾角为-10°，外侧壁面的倾斜角度为30°，侧孔均为倒角方形，倒角半径为10mm。所述两侧孔之间的隔块6宽度为15mm。烧注时，隔块6对准大方还结晶器8的窄面中心，钢液从内腔3的上口进入，从第一侧孔4和第二侧孔5中流出，这样可以减轻高温钢液对窄面中心较薄坯壳的冲击，并对大方坯结晶器8的角部低温区域有温度补偿，促进铸坯横向温度和成分的均匀性，有利于坯壳的正常合理生长。以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种连铸结晶器用浸入式水口，包括构成水口本体的侧壁和封闭的底部，侧壁和底部相连围成垂直且顶部开口的内腔或中心孔，靠近底部的侧壁上开有侧孔，侧孔与内腔相连通；其特征在于位于结晶器窄面的两对称侧壁上各开有两个侧孔，位于相对侧壁上的侧孔大小形状相同，并且沿水口中心轴线呈轴对称，位于同侧壁的两个侧孔大小形状相同，中间以与侧壁和底部相连的竖直隔块隔开，并沿隔块上下边的中心线呈轴对称；竖直方向两侧孔与中间隔块相近的两个侧面也即内侧壁面为与内腔中心线平行的平直面，相离的另两个侧面也即外侧壁面从内至外呈斜面外扩。
2.根据权利要求I所述的浸入式水口，其特征在于所述四个侧孔形状为带倒角的矩形或带倒角的梯形或倒梯形。
3.根据权利要求I或2所述的浸入式水口，其特征在于所述四个侧孔的高度相等，并且处于侧壁上同一高度。
4.根据权利要求3所述的浸入式水口，其特征在于所述隔块为矩形、等腰梯形或倒等腰梯形。
5.根据权利要求3所述的浸入式水口，其特征在于所述侧孔上下壁面与水平方向呈-25° 15°的倾角。
6.根据权利要求I或2或4或5所述的浸入式水口，其特征在于位于相对侧壁上的两个相近侧孔的外侧壁面通过位于结晶器宽面的侧壁形成间隔。
7.根据权利要求6所述的浸入式水口，其特征在于所述浸入式水口本体为由耐火材料通过等静压成形的圆形环体、带倒角的矩形柱体或宽面侧壁为平面、窄面侧壁为弧面的扁形环体；相应的，所述浸入式水口内腔横截面为圆形、带倒角的矩形或宽面为平面、窄面为弧面的扁形。
8.根据权利要求I或2或4或5或7所述的浸入式水口，其特征在于所述浸入式水口底部为凸底、平底或者凹底。
专利摘要本实用新型涉及一种连铸结晶器用浸入式水口，包括侧壁和底部；位于结晶器窄面的两对称侧壁上各开有两个侧孔，位于相对侧壁上的侧孔大小形状相同，并且沿水口中心轴线呈轴对称，位于同侧壁的两个侧孔大小形状相同，中间以与侧壁和底部相连的竖直隔块隔开，并沿隔块上下边的中心线呈轴对称；竖直方向两侧孔与中间隔块相近的两个侧面也即内侧壁面为与内腔中心线平行的平直面，相离的另两个侧面也即外侧壁面从内至外呈斜面外扩。隔块阻碍了高温钢液向壁面中间的高温区流动，侧孔外侧壁面的扩张角将钢液引流至温度较低的角部区域，保证了横向钢液温度和成分的均匀性。
文档编号B22D41/50GK202527703SQ201220026118
公开日2012年11月14日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者叶理德, 幸伟, 徐永斌, 徐海伦, 潘国友, 邵远敬, 马春武 申请人:中冶南方工程技术有限公司