长水口及连铸方法
【专利摘要】本发明公开了一种长水口和连铸方法，该长水口包括耐材（1）和套设在所述耐材外的钢套（2），所述耐材内部具有中空部（3），所述耐材沿其厚度方向依次设有相互连通的进气口（4）、环形气室（5）和通气槽（6），所述通气槽沿所述耐材的厚度方向延伸至与所述中空部连通；所述耐材的上表面与所述钢套之间设有多个气缝，多个所述气缝分别与所述中空部的顶部和进气口连通。本发明提供的长水口为双密封，气体通过进气口、环形气室和通气槽对大包下水口进行第一道密封，同时气体还可通过由耐材上表面间隔分布的多个凸起形成的气缝对长水口与大包下水口结合部位进行第二道密封，实现了双重密封的效果，密封性能更好，能有效的降低钢水从大包到中包的增氮量，能将连铸过程钢液增氮控制在3ppm以内。
【专利说明】长水口及连铸方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金【技术领域】，具体地，涉及一种长水口及连铸方法。
【背景技术】
[0002] 对于大多数钢种而言，氮是有害元素，钢中的氮含量对钢的机械性能影响较大，尤 其是生产用于深冲条件下的低碳钢、超低碳钢时，氮的不利影响特别明显。因此，在生产高 级别、高附加值低氮钢时，钢液中氮含量越低越好。在现代炼钢生产工艺流程中，往往通过 炼钢各工序氮含量的控制最终实现低氮钢的生产。
[0003] 钢水的连铸浇注过程是增氮的过程，尤其是钢水从大包到中包流动的过程，通常 采用长水口进行保护浇注，长水口的上端与大包滑动水口的下水口相接，其下端插人中包 钢水内，如果长水口密封效果不好则会导致钢液增氮严重。目前，通常在长水口碗部制作吹 氩装置来密封控制钢液从大包到中包的增氮。但是，传统的长水口为单密封，并且长水口吹 氩参数控制不合理导致长水口与大包下水口密封效果不佳，钢液增氮厉害。
[0004] 因此迫切需要一种能够在钢水从大包到中包流动的过程，有效控制增氮含量的装 置及方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种长水口，该长水口具有较强的密封性能，将连铸过程钢 液增氮控制在3ppm以内，从而提高钢水质量。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种长水口，包括耐材和套设在所述耐材外的钢 套，所述耐材内部具有中空部，所述耐材沿其厚度方向依次设有相互连通的进气口、环形气 室和通气槽，所述通气槽沿所述耐材的厚度方向延伸至与所述中空部连通；所述耐材的上 表面与所述钢套之间设有多个气缝，多个所述气缝分别与所述中空部的顶部和进气口连 通。
[0007] 优选地，所述耐材的上表面为环形，且所述耐材上表面设有多个沿所述耐材的上 表面周向间隔分布的多个凸起，相邻两凸起之间形成沿所述耐材上表面径向分布的所述气 缝。
[0008] 优选地，所述中空部具有第一斜面和位于所述第一斜面下方并与第一斜面连接的 第二斜面，第一斜面的倾斜度大于第二斜面的倾斜度，所述第二斜面的倾斜度与所述大包 下水口的倾斜度相同。
[0009] 优选地，所述通气槽为多个，多个所述通气槽沿所述环形气室的周向均匀布置。
[0010] 优选地，所述凸起的高度为lmm-3mm。
[0011] 优选地，所述进气口通过管路与气源连通。
[0012] 优选地，所述气源为氩气气源。
[0013] 优选地，所述管路上设有流量计和阀门。
[0014] 本发明还提供一种连铸方法，该方法使用根据本发明所述的长水口进行浇注。
[0015] 优选地，该方法包括如下步骤：
[0016] S1.在中包烘烤结束后利用氩气对中包进行清扫；
[0017] S2.浇注前在所述长水口的上端添加密封垫圈，并套在大包下水口上，将长水口的 上端与大包下水口紧密组装；
[0018] S3.将所述长水口的下端与中包入水口组装；
[0019] S4.开启长水口吹氩阀门，并调节长水口吹氩流量为40m3/h?60m3/h。
[0020] S5.打开大包下水口滑板，使钢水从大包流向中包。
[0021] 本发明提供的长水口为双密封，气体通过进气口、环形气室和通气槽对大包下水 口进行第一道密封，同时气体还可通过由耐材上表面间隔分布的多个凸起形成的气缝对长 水口与大包下水口结合部位进行第二道密封，实现了双重密封的效果，密封性能更好，能有 效的降低钢水从大包到中包的增氮量，能将连铸过程钢液增氮控制在3ppm以内，从而提高 钢水质量，并为低氮钢的生产提供技术支撑。
[0022] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0024] 图1是本发明实施方式的长水口的正视图；
[0025] 图2是图1中沿A-A线截取的剖视图。
[0026] 附图标记说明
[0027] 1、耐材；2、钢套；3、中空部；4、进气口；5、环形气室；6、通气槽；7、凸起；31、第一 斜面；32第二斜面。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0029] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上、下、左、右"通常是指 参考附图所示的上、下、左、右；"内、外"是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。另外，术语 "倾斜度"是指参考附图中斜面(包括第一斜面和第二斜面）与水平方向所成的锐角。
[0030] 根据本发明的一个方面，提供一种长水口，如图1和图2所示，该长水口包括耐材1 和套设在所述耐材1外的钢套2,所述耐材1内部具有中空部3,所述耐材1沿其厚度方向 依次设有相互连通的进气口 4、环形气室5和通气槽6,所述通气槽6沿所述耐材1的厚度 方向延伸至与所述中空部3连通；所述耐材1的上表面与所述钢套2之间设有多个气缝，多 个所述气缝分别与所述中空部3的顶部和进气口 4连通。其中，耐材1的侧壁与所述钢套 2之间有微小间隙，该微小间隙形成一个环形的气体通道；通过进气口 4进入的一部分气体 通过环形气室5和通气槽6进入中空部3,如图1中箭头所示，另一部分气体可通过由该微 小间隙成形的通道进入耐材1的上表面，并通过气缝进入中空部3中。
[0031] 本发明提供的长水口为双密封，气体通过进气口 4、环形气室5和通气槽6对大 包下水口进行第一道密封，同时气体还可通过由耐材1上表面间隔分布的多个凸起7形成 的气缝对长水口与大包下水口结合部位进行第二道密封，实现了双重密封的效果，密封性 能更好，能有效的降低钢水从大包到中包的增氮量，能将连铸过程钢液增氮控制在3ppm以 内，从而提高钢水质量，并为低氮钢的生产提供技术支撑。
[0032] 其中，长水口的材质可采用熔融石英质或铝碳质，熔融石英长水口，采用泥浆浇注 法成型，其特点是抗热冲击性好，有较高的机械强度和耐酸性渣侵蚀，化学稳定性好。铝碳 质长水口具有良好的抗热震性，对钢种的适应性强。为防止长水口表面的碳在烘烤和使用 中被氧化，在长水口表面涂有防氧化涂层。
[0033] 优选地，所述耐材1的上表面为环形，且所述耐材1上表面设有多个沿所述耐材1 的上表面周向间隔分布的多个凸起7,相邻两凸起7之间形成沿所述耐材1上表面径向分布 的所述气缝。优选气缝均匀布置，这样在大包下水口处呈环形均匀分布，大包下水口处的密 封效果均匀。
[0034] 进一步地，中空部3具有第一斜面31和位于所述第一斜面31下方并与第一斜面 31连接的第二斜面32,优选第一斜面31和第二斜面32均为圆锥形斜面，当然，第一斜面 31和第二斜面32的形状也可设置成其他适于与大包下水口密封结合的形状，其中第一斜 面31的倾斜度大于第二斜面32的倾斜度，换句话说，就是第一斜面31的比第二斜面32更 陡，其中，通气槽6延伸至第一斜面31上。优选地，第二斜面的倾斜度与所述大包下水口的 倾斜度相同，该第二斜面32使得长水口碗部与大包下水口接触位置由原来的线接触改为 圆锥面接触，能够实现大包下水口与长水口更紧密的结合，以增强长水口与大包下水口之 间的密封性能。
[0035] 其中，所述通气槽6为多个，多个所述通气槽6沿所述环形气室5的周向均匀布 置。多个通气槽6呈辐射状分布，均通向长水口的中空部3，以密封长水口与大包下水口结 合部位。
[0036] 优选地，所述凸起7的高度为lmm-3mm，优选为2mm，气缝高度也为2mm，以保证气体 的流速不快不慢，实现最佳的密封效果。
[0037] 其中，所述进气口 4通过管路与气源连通，气源可以为氦气、氩气、氖气等，优选 地，所述气源为氩气气源。
[0038] 优选地，所述管路上设有流量计和阀门，流量计用于检测气体的流量以控制气体 的流速，所述阀门用于连通或断开气源。
[0039] 浇筑时，氩气从进气口 4进入经过环形气室5,环形气室5连通有8个通气槽6,通 入氩气时8个通气槽6吹出氩气进入长水口的中空部3，起到长水口中部与大包下水口密 封的作用；同时，由进气口 4吹入的氩气还可通过耐材1钢套2之间的间隙进入长水口上表 面，由于耐材1上表面与钢套2之间有20个高2mm间隔设置的凸起7,凸起7之间形成气 缝，吹气时碗口 20个气缝吹入氩气进入长水口的中空部3,对长水口上部进行密封。
[0040] 使用该长水口保护浇注的方法为，中包烘烤结束后采用氩气对中包进行清扫，排 除中包内空气，钢水从大包到中包下降前在长水口与大包下水口之间添加密封垫圈，且控 制长水口吹氩流量在40?60m3/h，其目的是为了防止大包钢液流入中包过程形成负压，吸 入空气造成钢液吸氮。长水口吹氩流量如果过小会导致钢水从大包下降到中包过程形成负 压，吸入空气使钢液增氮；如果吹氩流量过大则会导致钢液温降过大，且长水口碗部极易粘 结钢液导致大包下水口与长水口结合不紧密而吸入空气增氮。
[0041] 根据本发明的另一个方面，还提供一种连铸方法，该方法使用根据本发明所述的 长水口进行浇注。
[0042] 优选地，该方法包括如下步骤：
[0043] S1.在中包烘烤结束后利用氩气对中包进行清扫；
[0044] S2.浇注前在所述长水口的上端添加密封垫圈，并套在大包下水口上，将所述长水 口的上端与大包下水口紧密组装；
[0045] S3.将所述长水口的下端与中包入水口组装；
[0046] S4.开启长水口吹氩阀门，并调节长水口吹氩流量为40m3/h-60m3/h。
[0047] S5.打开大包下水口滑板，使钢水从大包流向中包。
[0048] 本发明通过采用本发明所述的长水口进行保护浇筑，并通过合理控制长水口吹氩 参数，即吹氩流量为40m 3/h-60m3/h，能够保证长水口与大包下水口具有最佳的密封效果，能 将连铸过程中钢水从大包到中包下降过程的增氮量稳定控制在3ppm以内，保证钢水质量。
[0049] 实施例1 :
[0050] 采用本发明所述长水口进行连铸的方法，在中包烘烤结束后利用氩气对中包进行 清扫，并在钢水从大包到中包下降前在长水口与大包下水口之间添加密封垫圈，开启长水 口吹氩阀门，并调节长水口吹氩流量为40m 3/h，此时打开大包下水口滑板，使钢水从大包流 向中包。大包吊上回转台前取大包中钢样化验，钢水氮含量为36ppm，待钢水流入中包后在 中包内去钢样进行化验，钢水氮含量为39ppm，大包到中包钢液增氮为3ppm。
[0051] 实施例2:
[0052] 采用本发明所述长水口进行连铸的方法，在中包烘烤结束后利用氩气对中包进行 清扫，并在钢水从大包到中包下降前在长水口与大包下水口之间添加密封垫圈，开启长水 口吹氩阀门，并调节长水口吹氩流量为50m 3/h，此时打开大包下水口滑板，使钢水从大包流 向中包。大包吊上回转台前取大包中钢样化验，钢水氮含量为25ppm，待钢水流入中包后在 中包内去钢样进行化验，钢水氮含量为27ppm，大包到中包钢液增氮为2ppm。
[0053] 实施例3 :
[0054] 采用本发明所述长水口进行连铸的方法，在中包烘烤结束后利用氩气对中包进行 清扫，并在钢水从大包到中包下降前在长水口与大包下水口之间添加密封垫圈，开启长水 口管路上的吹氩阀门，并调节长水口吹氩流量为60m 3/h，此时打开大包下水口滑板，使钢水 从大包流向中包。大包吊上回转台前取大包中钢样化验，钢水氮含量为29ppm,待钢水流入 中包后在中包内去钢样进行化验，钢水氮含量为30ppm，大包到中包钢液增氮为lppm。
[0055] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0056] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0057] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种长水口，其特征在于，包括耐材（1)和套设在所述耐材（1)外的钢套（2)，所述耐 材（1)内部具有中空部（3)，所述耐材（1)沿其厚度方向依次设有相互连通的进气口（4)、环 形气室（5)和通气槽（6)，所述通气槽（6)沿所述耐材（1)的厚度方向延伸至与所述中空部 (3)连通；所述耐材（1)的上表面与所述钢套（2)之间设有多个气缝，多个所述气缝分别与 所述中空部（3)的顶部和进气口（4)连通。
2. 根据权利要求1所述的长水口，其特征在于，所述耐材（1)的上表面为环形，且所述 耐材（1)上表面设有沿所述耐材（1)的上表面周向间隔分布的多个凸起（7)，相邻两凸起 (7)之间形成沿所述耐材（1)上表面径向分布的所述气缝。
3. 根据权利要求2所述的长水口，其特征在于，所述中空部（3)具有第一斜面（31)和 位于所述第一斜面（31)下方并与第一斜面（31)连接的第二斜面（32)，第一斜面（31)的倾 斜度大于第二斜面（32)的倾斜度，所述第二斜面（32)的倾斜度与所述大包下水口的倾斜 度相问。
4. 根据权利要求3所述的长水口，其特征在于，所述通气槽（6)为多个，多个所述通气 槽（6)沿所述环状气室（5)的周向均匀布置。
5. 根据权利要求4所述的长水口，其特征在于，所述凸起（7)的高度为lmm-3mm。
6. 根据权利要求1-5中任意一项所述的长水口，其特征在于，所述进气口通过管路与 气源连通。
7. 根据权利要求6所述的长水口，其特征在于，所述气源为氩气气源。
8. 根据权利要求6所述的长水口，其特征在于，所述管路上设有流量计和阀门。
9. 一种连铸方法，其特征在于，该方法使用根据权利要求1-8中任意一项所述的长水 口进行浇注。
10. 根据权利要求9所述的连铸方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
51. 在中包烘烤结束后利用氩气对中包进行清扫；
52. 浇注前在所述长水口的上端添加密封垫圈，并套在大包下水口上，将长水口的上端 与大包下水口紧密组装；
53. 将所述长水口的下端与中包入水口组装；
54. 开启长水口吹氩阀门，并调节长水口吹氩流量为40m3/h?60m3/h。
55. 打开大包下水口滑板，使钢水从大包流向中包。
【文档编号】B22D41/58GK104057078SQ201310589323
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】陈均, 曾建华, 白银兰, 陈永, 潘红, 杨森祥, 杜丽华, 李明红, 黄生权 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司