一种连铸中间包弥散式透气环上水口座砖的制作方法

本实用新型涉及一种连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，属于钢铁冶金连铸中间包冶金工艺技术领域。

背景技术：

目前板坯连铸机浇注生产低碳铝镇静钢及IF钢，为解决水口结瘤问题，各钢厂普遍采用中间包上水口内壁吹人氩气的方法，当进入到水口内的氩气流量增大到一定值时，气体在水口中会形成“环状气流”，可以明显减缓水口结瘤问题。但该技术的不足是：(1)因钢液中的氧化物等夹杂不断黏附于上水口内表面，加之钢液的静压力作用，随着上水口通钢量的增加，吹人的氩气很难继续通过上水口内壁表面，进入到水口内的氩气量逐步减少，在浸入水口内形成不稳定的“环状气流”，进入结晶器的钢水断续地夹带有“大气泡”进入结晶器，小部分氩气泡运动到结晶器的下循环区，被凝固坯壳内表面所俘获，最终形成了铸坯皮下气泡；(2)通过上水口内壁吹入的氩气泡，随钢流进入水口内，氩气泡捕获、去除钢液中非金属夹杂物的作用较小。

CN104028740A(申请号：201410274361.5)和CN204052886U(申请号201420325684.8)公开了一种连铸中间包吹氩上水口座砖，包括上水口座砖本体、透气陶瓷棒、气室盒、进气管，上水口座砖本体的中部设置有上下贯穿的上水口安装孔，上水口座砖本体内设置有圆环形均匀布置的透气陶瓷棒和圆环形的气室盒，气室盒位于透气陶瓷棒的底部并与透气陶瓷棒连通，气室盒的侧部连接有进气管，吹入氩气后，在上水口周围形成环形的气幕屏障，对即将进入上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除。该专利技术的不足：应用于板坯连铸机浇注生产低碳铝镇静钢及IF钢，不能在浸入水口内形成稳定的“环状气流”，还需要上水口内壁吹人氩气来抑制水口结瘤问题，也不能解决保护性氩气泡进入到结晶器引发铸坯皮下气泡的技术难题。

CN204035547U(申请号201420118123.0)和CN103862028A(申请号201410096061.2)公开了一种连铸中间包透气上水口座砖，包括上水口座砖本体，上水口座砖本体包括一体成形的上凸台和下凸台，下凸台的外径小于上凸台的外径，透气环和气室盒位于上水口座砖本体的上凸台内，透气环的圆环宽度从下端至上端逐渐减小，所述的进气管呈L形，吹入氩气后，在上水口周围形成环形的气幕屏障，对即将进入上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，同时减少了板坯连铸机生产低碳铝镇静钢时中间包上水口内壁附着夹杂物造成的套眼问题。该专利技术的不足：应用于板坯连铸机浇注生产低碳铝镇静钢及IF钢，不能在浸入水口内形成稳定的“环状气流”，还需要上水口内壁吹人氩气来抑制水口结瘤问题，也不能解决保护性氩气泡进入到结晶器引发铸坯皮下气泡的技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，该实用新型通过弥散式透气环吹入氩气产生氩气泡，大部分氩气泡向上形成环状气幕屏障，对进入上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡随钢流进入到上水口内，在浸入式水口内形成稳定的、连续的环状气流，不仅抑制了水口结瘤问题，而且解决了保护性氩气泡进入到钢中引发铸坯皮下气泡的技术难题，突破了现有技术采用上水口内壁吹人氩气引发铸坯皮下气泡的技术瓶颈。

一种连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，包括上水口座砖本体(1)、弥散式透气环(2)、气室(3)、进气管(4)，其特征在于，上水口座砖本体(1)的中部设置有上下贯穿的上水口安装孔，上水口座砖本体(1)内自上而下设置有弥散式透气环(2)和气室(3)，弥散式透气环的上部伸出水口座砖本体(1)的上表面，所述的气室位于弥散式透气环的底部、并与弥散式透气环连通，气室的侧部连接有进气管(4)，进气管的一端与气室连通，另一端从上水口座砖本体(1)的侧部伸出。如图1所示。

优选的，进气管(4)的伸出端有连接装置(5)，连接金属管件并与外部氩气气源连通。所述连接装置为可拆连接；更优选的，所述可拆连接为螺纹连接。更优选的，所述螺纹连接为螺栓连接或螺钉连接。更优选的，所述螺纹连接为螺丝(5)。

所述金属管件，由活节塞干(7)、金属管(8)依次组装而成，金属管件的活节塞干(7)一端与透气弥散式透气环上水口座砖进气管上的连接装置(5)对接，其金属管(8)一端通过端部丝头(9)，与外部气源的金属软管连通，所述金属管件组装方便、气密性好。优选的，金属管件的活节塞干(7)一端通过连接件与透气弥散式透气环上水口座砖进气管上的螺纹连接对接。更优选的，金属管件的活节塞干(7)一端通过活节螺母(6)与透气弥散式透气环上水口座砖进气管上的螺丝(5)对接。

本实用新型优选的，所述弥散式透气环(2)，其横剖面呈圆环形，其纵剖面内腔呈上边大、下边小的直角梯形，即所述圆环的外径上下相同，内径自上而下线性变小，圆环上端宽度x为30～40mm，下端宽度y为40～50mm，高度h为90～115mm。所述弥散式透气环(2)的下端纵向中心线与圆环形气室(3)的纵向中心线重合，且与与上水口安装孔上沿的距离z为35～45mm。￠为圆环的中心圆直径，其大小根据上水口安装孔的上部直径大小和所述弥散式透气环(2)的下端纵向中心线与上水口安装孔上沿的距离x设计，一般板坯连铸中间包上水口安装孔的上部直径为154～164mm，则￠为260～280mm。如图1、图2所示。

本实用新型优选的，所述弥散式透气环(2)的上端伸出所述上水口座砖本体(1)上表面的高度c为5～10mm。如图1所示。

本实用新型优选的，所述气室(3)整体为圆环形，气室的纵剖面为矩形，矩形的的宽度a为30～40mm，高度b为20～30mm，且气室(3)的宽度a小于弥散式透气环(2)的下端宽度y，弥散式透气环(2)置于气室(3)的上部。如图4、图1所示。

本实用新型优选的，所述进气管(4)的标高L为95～120mm。

本实用新型的进气管(4)、金属管(8)材质均为耐热不锈钢圆管，外径为10mm。

活节螺母(6)、活节塞干(7)、丝头(9)的材质均为Q235或45#钢，其中活节螺母(6)M11×1.25，活节塞干(7)直径为￠6，丝头(9)为ZG1/2。进气管4、金属管8、活节螺母6、活节塞干7、丝头9的材质、尺寸均为优选尺寸，实际应用中，本领域技术人员也可以选择相近的材质或尺寸。

所述弥散式透气环(2)，圆环上端宽度x为30～40mm，下端宽度y为40～50mm，高度h为90～115mm，所述弥散式透气环(2)的下端纵向中心线与圆环形气室(3)的纵向中心线重合，且与与上水口安装孔上沿的距离z为35～45mm等设计，是本领域的技术人员经过大量的水模实验研究和应用试验验证得到的，上述设计对净化钢液和减缓浸入式水口结瘤的效果都有直接影响，以本实用新型设计的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，吹入一定量的氩气后，大部分氩气泡向上形成环形的气幕屏障，对即将进入上水口的钢液进行气洗，促进了夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡沿着上水口内壁、随着钢流进入到浸入式水口内，形成稳定的、连续的环状气流，不仅抑制了中间包水口结瘤问题，而且解决了保护性氩气泡进入到钢中引发的铸坯皮下气泡问题，突破了现有技术中间包塞棒、上水口内壁吹人氩气引发的铸坯皮下气泡的技术瓶颈。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，吹入氩气后，大部分氩气泡向上形成环状气幕屏障，对进入上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡沿着上水口内壁进入到水口内，并在浸入式水口内形成稳定的环状气流，不仅抑制了中间包浸入式水口结瘤问题，而且解决了保护性氩气泡进入到钢中引发铸坯皮下气泡的技术难题。应用于板坯连铸机浇注生产低碳铝镇静钢DDQ，浸入式水口结瘤问题得到控制，浸入式水口平均寿命达到为6炉，比应用CN104028740A(专利号：201410274361.5)技术同比提高4炉，生产的铸坯上直径大于1mm的皮下气泡完全消除。

2)本实用新型所述弥散式透气环(2)，利用透气环内部颗粒级配的设计，在透气环中形成大量不规则分布、贯通的微孔进行透气，微孔孔径小于100μm，与CN104028740A(申请号：201410274361.5)、CN204052886U(申请号201420325684.8)、CN204035547U(申请号201420118123.0)和CN103862028A(申请号201410096061.2)中的透气陶瓷棒(内部吹气通道孔径为140～160μm)相比，吹入氩气后形成的氩气泡小、连续性、均匀性好，用于板坯连铸机生产DDQ的吹氩净化钢液和抑制水口结瘤的效果更好，轧材中夹杂物控制在0.5级及以下的比例由85.2％同比提高到95％以上。

本实用新型应用于板坯连铸机浇注生产低碳铝镇静钢及IF钢，与现有技术解决水口结瘤问题的区别特征在于，现有技术采用上水口内壁吹人氩气的方法，其弊端是氩气泡会在浸入水口内形成不稳定的“环状气流”，进入结晶器的钢水断续地夹带有“大气泡”进入结晶器，被凝固坯壳内表面所俘获，最终形成了铸坯皮下气泡；而本实用新型采用透气弥散式透气环上水口座砖吹入氩气，而上水口内壁不吹氩，弥散式透气环上水口座砖吹入氩气后，大部分氩 气泡向上形成环状气幕屏障，对进入上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡沿着上水口内壁进入到水口内，并在浸入式水口内形成稳定的环状气流，不仅抑制了中间包浸入式水口结瘤问题，而且解决了保护性氩气泡进入到钢中引发铸坯皮下气泡的技术难题，突破了现有技术采用上水口内壁吹人氩气引发铸坯皮下气泡的技术瓶颈。

附图说明

图1为本实用新型实施例中连铸中间包弥散式透气环上水口座砖结构剖视示意图。

图2为本实用新型实施例中连铸中间包弥散式透气环上水口座砖结构俯视示意图。

图3为本实用新型实施例中弥散式透气环结构示意图。

图4为本实用新型实施例中气室结构示意图。

图5为本实用新型实施例中金属管件结构示意图。

图6为本实用新型实施例中连铸中间包弥散式透气环上水口座砖安装示意图。

图7为本实用新型实施例中连铸中间包弥散式透气环上水口座砖安装A局部放大图。

图中，1、上水口座砖本体；2、弥散式透气环；3、气室；4、进气管；5、连接装置；6、活节螺母；7、活节塞干；8、金属管；9、丝头；10、包沿压板割口；11、中间包包壳；12、中间包永久衬；13、中间包工作衬；14、包底部位金属管件埋设沟槽；15、包壁部位金属管埋设沟槽；16、中间包上水口；17、上水口座砖安装地坑；18、中间包包沿压板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型进一步说明，但不仅限于此。

实施例中镁质捣打料、镁质涂抹料、活节螺母、活节塞干、丝头均为常规材料，市购产品。

实施例1：

一种连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括上水口座砖本体1、弥散式透气环2、气室3、进气管4，上水口座砖本体1的中部设置有上下贯穿的上水口安装孔，上水口座砖本体1内自上而下设置有环形的弥散式透气环2和环形的气室3，弥散式透气环的上部伸出水口座砖本体1的上表面，所述的气室位于弥散式透气环的底部、并与弥散式透气环连通，气室的侧部连接有进气管4，进气管的一端与气室连通，另一端从上水口座砖本体1的侧部伸出，进气管的伸出端有螺丝5，连接金属管件与外部氩气气源连通。

所述金属管件，由活节螺母6、活节塞干7、金属管8、端部丝头9依次组装而成，金属管件的一端通过活节螺母6与透气弥散式透气环上水口座砖进气管上的螺丝5对接，另一端通过端部丝头9，与外部氩气气源的金属软管连通，所述金属管件组装方便、气密性好。

所述连铸中间包弥散式透气环上水口座砖本体1，采用刚玉-尖晶石质浇注料浇注成型，体积密度≥2.95g/cm³，高温抗折强度≥12Mpa，高温耐压强度≥60Mpa，AL₂O₃+MgO含量≥92％，Cr₂O₃含量≥4.0％。

所述连铸中间包弥散式透气环上水口座砖的弥散式透气环2，采用高纯刚玉、莫来石等 为主原料，通过机压方式成型，体积密度≥2.6g/cm³，高温耐压强度≥50Mpa，显气孔率25～28％,AL₂O₃+SiO₂+Cr₂O₃含量≥94％。

所述弥散式透气环2，其横剖面呈圆环形，其纵剖面内腔呈上边大、下边小的直角梯形，圆环上端宽度x为30mm，下端宽度y为40mm，高度h为115mm。所述弥散式透气环(2)的下端纵向中心线与圆环形气室3的纵向中心线重合，且与与上水口安装孔上沿的距离z为45mm。￠为圆环的中心圆直径，其大小根据上水口安装孔的上部直径大小和所述弥散式透气环2的下端纵向中心线与上水口安装孔上沿的距离x设计，如板坯连铸中间包上水口安装孔的上部直径为154，则￠为274mm。

所述弥散式透气环2的上端伸出所述上水口座砖本体1上表面的高度c为5mm。

所述气室3整体为圆环形，气室的纵剖面为矩形，矩形的的宽度a为30mm，高度b为20mm。所述进气管4的标高L为95mm。

本实用新型的进气管4、金属管8材质均为耐热不锈钢圆管，外径为10mm。

活节螺母6、活节塞干7、丝头9的材质均为Q235钢，其中活节螺母6采用M11×1.25(螺母内螺纹，大径11mm，螺距1.25mm)，活节塞干7直径为￠6(即直径为6mm)，丝头9为ZG1/2(即直径为1/2英寸(4分)的锥管镙纹)。本申请中，未明确说明产品尺寸单位的，均采用本领域习惯用法。

如图6、图7所示，所述的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖的安装方法，包括以下步骤：

1)在中间包永久衬12上开设包底部位金属管件埋设沟槽14，其沟槽深度k为90mm，宽度为40mm，用于铺设金属管件；

2)在中间包永久衬12上开设包壁部位金属管埋设沟槽15，其沟槽深度v为40mm，宽度为40mm，用于铺设金属管8；

3)在中间包包沿压板18上开设包沿压板割口10，割口宽度为40mm，深度等于包沿压板厚度m为20mm，使金属管8从包沿压板割口10伸出；

4)按照现有技术安装、固定中间包上水口16；

5)按照现有技术安装、固定中间包透气弥散式透气环上水口座砖，使其进气管5置于包底永久衬上金属管件埋设沟槽14内；

6)连接、铺设金属管件：先现场测量拐弯尺寸、现场热弯金属管件，然后在包底部位金属管件埋设沟槽14内将金属管件的活节螺母6与进气管4上螺丝5对接，再将金属管8铺设在包壁部位金属管埋设沟槽15内，最后从包沿压板割口10伸出，采用钢筋、角钢或钢板将金属管8焊接固定于中间包包沿压板18上；

7)在上水口座砖安装地坑17与包底部位金属管件埋设沟槽14内采用镁质捣打料填满捣实、找平(即与包底永久衬上表面平齐)，在包壁部位金属管埋设沟槽15内和包沿压板割口10内采用镁质涂抹料填实抹平，至此本实用新型的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖安装完成，按照现有技术施工、烘烤中间包工作衬后，即可上线使用。

所述的利用连铸中间包弥散式透气环上水口座砖进行吹氩精炼方法，使用上述的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，包括如下步骤：

连铸中间包烘包前，将金属管件与外部氩气气源连接，在连铸大包开浇的同时，开通氩气，氩气流量控制在8NL/min，待中间包内钢液面达到正常浇注液面后，增大氩气流量至15NL/min，连铸大包停浇后，停止吹入氩气。

实施例2、

如实施例1所述的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，不同之处在于：

所述弥散式透气环2，其横剖面呈圆环形，其纵剖面内腔呈上边大、下边小的等腰梯形，圆环上端宽度x为40mm，下端宽度y为50mm，高度h为90mm。所述弥散式透气环2的下端纵向中心线与圆环形气室3的纵向中心线重合，且与与上水口安装孔上沿的距离z为35mm。￠为圆环的中心圆直径，其大小根据上水口安装孔的上部直径大小和所述弥散式透气环2的下端纵向中心线与上水口安装孔上沿的距离x设计，如板坯连铸中间包上水口安装孔的上部直径为164mm，则￠为274mm。

所述弥散式透气环2的上端伸出所述上水口座砖本体1上表面的高度c为10mm。

所述气室3整体为圆环形，气室的纵剖面为矩形，矩形的的宽度a为40mm，高度b为30mm。

所述进气管4的标高L为120mm。

所述活节螺母6、活节塞干7、丝头9的材质均为45#钢。

所述的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖的安装方法，包括以下步骤：

1)在中间包永久衬12上开设包底部位金属管件埋设沟槽14，其沟槽深度k为60mm，宽度为30mm，用于铺设金属管件；

2)在在中间包永久衬12开设包壁部位金属管埋设沟槽15，其沟槽深度v为30mm，宽度为30mm，用于铺设金属管；

3)在中间包包沿压板18上开设包沿压板割口10，割口宽度为30mm，深度等于包沿压板厚度m为30mm，使金属管8从包沿压板割口10伸出；

4)按照现有技术安装、固定中间包上水口16；

5)按照现有技术安装、固定中间包透气弥散式透气环上水口座砖，使其进气管5置于包底永久衬上金属管件埋设沟槽14内；

6)连接、铺设金属管件：先现场测量拐弯尺寸、现场热弯金属管件，然后在包底部位金属管件埋设沟槽14内将金属管件的活节螺母6与进气管4上螺丝5对接，再将金属管8铺设在包壁部位金属管埋设沟槽15内，最后从包沿压板割口10伸出，采用钢筋、角钢或钢板将金属管8焊接固定于中间包包沿压板18上；

7)在上水口座砖安装地坑17与包底部位金属管件埋设沟槽14内采用镁质捣打料填满捣实、找平(即与包底永久衬上表面平齐)，在包壁部位金属管埋设沟槽15内和包沿压板割口10内采用镁质涂抹料填实抹平，至此本实用新型的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖 安装完成，按照现有技术施工、烘烤中间包工作衬后，即可上线使用。

实施例3、

如实施例1所述的连铸中间包弥散式透气环上水口座砖，不同之处在于：

所述弥散式透气环2，其横剖面呈圆环形，其纵剖面内腔呈上边大、下边小的直角梯形，圆环上部宽度x为35mm，下部宽度y为45mm，高度h为100mm。所述弥散式透气环2的下端纵向中心线与圆环形气室3的纵向中心线重合，且与与上水口安装孔上沿的距离z为40mm。￠为圆环的中心圆直径，其大小根据上水口安装孔的上部直径大小和所述弥散式透气环2的下端纵向中心线与上水口安装孔上沿的距离x设计，一般板坯连铸中间包上水口安装孔的上部直径为154mm，则￠为269mm。

所述弥散式透气环2的上端伸出所述上水口座砖本体1上表面的高度c为10mm。

所述气室3整体为圆环形，气室的纵剖面为矩形，矩形的的宽度a为35mm，高度b为25mm。

所述进气管4的标高L为110mm。

在中间包包底永久衬12开设包底部位金属管件埋设沟槽14，其沟槽深度k为75mm，宽度为35mm，用于铺设金属管件；在中间包永久衬12上开设包壁部位金属管埋设沟槽15，其沟槽深度v为35mm，宽度为35mm，用于铺设金属管；在中间包包沿压板18上开设包沿压板割口10，割口宽度为35mm，深度m为25mm。

所述的利用连铸中间包弥散式透气环上水口座砖进行吹氩精炼方法，包括如下步骤：

实施例4

其他同实施例1，不同之处在于，进气管4的伸出端有螺钉连接装置，连接金属管件并与外部氩气气源连通。

金属管件的活节塞干7一端通过螺钉6与透气弥散式透气环上水口座砖进气管上的螺钉连接装置对接。

对比例1：

中国专利文献CN104028740A(专利号：201410274361.5)公开了一种连铸中间包吹氩上水口座砖及其安装方法，透气上水口内壁吹入氩气流量8L/min。

将实施例1-3与对比例1，在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼钢厂2#板坯连铸机浇注生产低碳铝镇静钢DC04铸坯，对浸入式水口寿命、中间包寿命、铸坯皮下气泡、金属管件及其铺设方法进行对比，本实用新型的透气弥散式透气环上水口座砖的金属管件金属管件气密性好、铺设工艺简单、定位安全牢靠，应用本实用新型的浸入式水口平均寿命达到为6炉，比对比例1提高4炉，中间包连浇炉数达到12炉，比对比例1提高6炉，铸坯上直径大于1mm的皮下气泡完全消除，生产的DDQ轧材中夹杂物控制在0.5级及以下的比例由85.2％同比提高到95％以上。对比结果见表1。

表1