环形堰的制作方法

本发明涉及一种在连续铸造设备中的中间包(tundish)的底部固定而从上方注入熔融金属的环形堰。

背景技术：

在熔融金属例如熔融钢的连续铸造中，浇包(ladle)的熔融钢被暂时转移到中间包中之后被送入到铸模中。

为了获得洁净度高的铸片，需要使得从浇包注入到中间包中的熔融钢中的非金属夹杂物等充分上浮、分离。为此，需要防止从浇包注入到中间包中的熔融钢沿着最短的路径到达铸模的所谓的短路流动(shortcircuiting)，并且抑制中间包内的熔融钢的高速流动。

作为防止上述的短路流动的对策，一般是在中间包中设置堰(weir)。该堰成为从浇包注入到中间包内的熔融钢的液流到达浸渍注口之际的障碍物而防止短路流动，并且使注入到中间包内的熔融钢到达铸模的移动路径变长，促进熔融钢中的非金属夹杂物等的上浮、分离。

但是，即使设置了堰，在注入到中间包内的熔融钢的注入流与中间包底相碰撞而反转上升之际的上升流的流速的抑制不充分的情况下，高速的上升流进一步上升后，由朝向中间包侧壁的高速流将液面上的熔渣(slag)卷入，或者由于注入流在短时间内到达铸模，因此不能充分获得非金属夹杂物等上浮、分离的时间。

而如图1所示那样的堰4已经被公开(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特许第2836966号公报。

图1所记载的发明，将由耐火材料构成的堰4安装在中间包6的底上，并使得堰4的开口2位于浇包的长注口5的正下方，该堰4形成有大致凸形截面的凹部3，该凹部3的内周面1形成为截面呈半圆形，且该凹部3的上表面具有该开口2。

通过该堰4，从长注口5注入到堰4的凹部3中的熔融金属，如图中的箭头所示那样，与凹部的底相碰撞而反转上升之际被汇流并与来自长注口5的下降流发生干涉，由此使得相对向的上下的液流相互减速而抑制高速的流动，另外，也能够防止向着浸渍注口7的短路流动。

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，专利文献1所记载的发明依然残留有将中间包6的液面上的熔渣卷入的危险性或者使得长注口5的耐火材料的损耗加大的可能性。另外，存在有来自长注口5的下降流与反转上升流的干涉过小而使得反转上升流的速度不能衰减的情况等，仍有改善的余地。

另外，在专利文献1中，针对堰4，可以是任意的形状，例如也可以是如图2所示那样的平面所视为矩形形状，但是这种情况下也同样不仅不能发挥作为堰的效果，反而使得产生问题的可能性大。进一步具体而言，由于流体的流动偏向压力最小的方向，因此在图2所示那样的矩形堰4的情况下，反转上升流主要偏向短边侧。而本来的目的是作为朝向中间包的长度方向的结构而期望到达浸渍注口7的到达时间加长，以使得夹杂物浮上机会增大，这可以说即对这样的本来的目的招致不利的状况。

本发明的目的是提供一种堰，能够防止熔融金属的短路流动，并且抑制高速流动。

解决问题的手段

为实现上述的目的，本发明的技术方案1所记载的环形堰(11)，以位于连续铸造设备中的浇包的长注口(15)的正下方的方式固定在中间包的底部，并且具有横截面呈大致圆形的空洞部(13)，该空洞部的上方开口，经由所述长注口(15)而从上方注入熔融金属，其特征在于，形成有从构成所述空洞部(13)的内壁的上端向内侧突出的环状的内侧突出部(13d)，所述空洞部(13)包括有：在所述内侧突出部(13d)的内侧形成的第一空隙(13a)；与所述第一空隙(13a)相连通且在所述第一空隙(13a)的下方形成的第二空隙(13b)。

另外，技术方案2所记载的环形堰(11)，以位于连续铸造设备中的浇包的长注口(15)的正下方的方式固定在中间包(12)的底部，并且具有横截面呈大致圆形的空洞部(13)，该空洞部的上方开口，经由所述长注口(15)而从上方注入熔融金属，其特征在于，形成有从构成所述空洞部(13)的内壁向内侧突出的环状的内侧突出部(13d)，所述空洞部(13)包括有：在所述内侧突出部(13d)的上方形成的第三空隙(13c)；与所述第三空隙(13c)相连通并且在所述第三空隙(13c)的下方且在所述内侧突出部(13d)的内侧形成的第一空隙(13a)；与所述第一空隙(13a)相连通且在所述第一空隙(13a)的下方形成的第二空隙(13b)。

另外，技术方案3所记载的环形堰(11)，其特征在于，所述第一空隙(13a)的内径(d1、da)为所述长注口(15)的喷出孔(15a)的直径的4倍～5倍，并且，所述第二空隙(13b)的内径(d2、db)为所述第一空隙(13a)的内径(d1、da)的1.2倍～1.5倍。

另外，技术方案4所记载的环形堰(11)，其特征在于，所述环形堰(11)的高度(h)为作业时的液面高度的1/6～1/4。

另外，技术方案5所记载的环形堰(11)，其特征在于，所述空洞部(13)为上下贯通的贯通孔。

另外，技术方案6所记载的环形堰(11)，其特征在于，所述第三空隙(13c)的内径(dc)为所述第二空隙(13b)的内径(db)的1倍～1.1倍。

另外，技术方案7所记载的环形堰(11)，其特征在于，所述第三空隙(13c)的内径(dc)从下方向着上方而扩大。

另外，技术方案8所记载的环形堰(11)，以位于连续铸造设备中的浇包的长注口(15)的正下方的方式固定在中间包(12)的底部，并且具有横截面呈大致圆形的空洞部(13)，该空洞部的上方开口，经由所述长注口(15)而从上方注入熔融金属，其特征在于，形成有多个从构成所述空洞部(13)的内壁向内侧突出的环状的内侧突出部(13d)，所述空洞部(13)被所述多个内侧突出部(13d)划分而包括有上下连通的多个空隙。

在此，上述括号内的附图标记表示附图以及后述的具体实施方式中所记载的对应要素或对应事项。

发明的效果

根据本发明，由于从长注口注入到环形堰的空洞部中的熔融金属与底部相碰撞而反转、上升，因此可防止直至在铸模中浸渍的浸渍注口的短路流动。

而且，由于其上升流通过内侧突出部而被汇流，因此与来自长注口的下降流发生干涉。由此相对向的上下流相互减速，因此熔融金属到达浸渍注口的时间变长。

其结果是，促进了熔融金属中的非金属夹杂物的上浮、分离，因此提高了铸造品的品质。

特别是由于使得第一空隙的内径是长注口的喷出孔的直径的4倍～5倍，并且使得第二空隙的内径为第一空隙的内径的1.2倍～1.5倍，因此上升流与下降流确实的发生干涉，能够抑制熔融金属的速度。

而且，由于使得环形堰的高度为作业时的液面高度的1/6～1/4，因此难以因上升流而产生液面的扰乱，难以将液面上的熔渣卷入。

另外，由于空洞部是上下贯通的贯通孔，因此环形堰的制作容易且可价廉的制作。另外，由于即使是贯通孔也是由中间包的底部代替环形堰的底部，因此不会产生问题。

另外，如本发明的环形堰这样形成有内侧突出部，且使得第一空隙的内径为长注口的喷出孔的直径的4倍～5倍，第二空隙的内径为第一空隙的内径的1.2倍～1.5倍这一点，在上述的专利文献1中完全没有记载。

附图说明

图1是示出将以往例的堰安装到中间包中的状态的剖视图。

图2是示出图1所示的堰的放大俯视图。

图3是示出本实施方式的环形堰的立体图。

图4是示出将图3所示的环形堰安装到中间包中的状态的剖视图。

图5是示出将图3所示的环形堰的大小改变后的情况下的作业实施结果的图。

图6是示出本实施方式的环形堰的立体图。

图7是示出将图6所示的环形堰安装到中间包中的状态的剖视图。

图8是示出将图6所示的环形堰的大小改变后的情况下的作业实施结果的图。

具体实施方式

(实施例1)

参照图3至图5，对本发明的实施方式的环形堰11进行说明。

该环形堰11在连续铸造设备中，在中间包12内接受浇包的熔融金属而抑制熔融金属的速度，具有横截面(水平截面)呈大致圆形的空洞部13。

图3是本发明的环形堰11的立体图，图4是将该环形堰11固定到中间包12中的剖视图。

环形堰11由耐火材料构成，外形为四棱柱状，在其中央形成有作为上下贯通的贯通孔的空洞部13。

从构成空洞部13的内壁的上端形成有向内侧突出的环状的内侧突出部13d。

而空洞部13包括有在内侧突出部13d的内侧形成的第一空隙13a和与第一空隙13a相连通且在第一空隙13a的下方形成的第二空隙13b，纵向截面呈大致凸形。

另外，空洞部13的内壁以及内侧突出部13d的端面呈铅锤延伸，第一空隙13a与第二空隙13b之间构成为阶梯形的台阶差。

第一空隙13a的内径d1是长注口15的喷出孔15a的直径的4倍～5倍，在此为400mm，第二空隙13b的内径d2是第一空隙13a的内径d1的1.25倍，即500mm。该长注口15的喷出孔15a的直径是95mm。

另外，作业时的液面高度是从中间包12底部起1000mm的位置，使得环形堰11的高度h为作业时的中间包12内的液面高度的1/5(200mm)，并且针对上述的第一空隙13a以及第二空隙13b各个的高度h1、h2，为h1＝h2＝1/2h。

这样的环形堰11如图4所示那样固定在中间包12的底部，并使得空洞部13位于省略图示的浇包的长注口15的正下方。也就是说，空洞部13没有底，但是由中间包12的底部来代替。环形堰11的固定是利用与以往的堰相同的方法来进行的，例如通过用灰泥涂抹(mortar)来进行。

另外，在图3、图4中环形堰11主体的形状为四棱柱状，但是针对外形并不应当特别指定，对应于内部空洞部13而是圆柱形也可以，对应于中间包12内形状而是向上张开的方锥台体也可以。

根据如上所述构成的环形堰11，从长注口15注入到环形堰11的空洞部13中的熔融金属在空洞部13之中与中间包12的底部相碰撞而反转上升，因此能够防止直至浸渍在铸模中的浸渍注口16的短路流动。

而由于其上升流通过内侧突出部13d而被汇流，因此与来自长注口15的下降流发生干涉。由此相对向的上下流相互减速，因此熔融金属到达浸渍注口16的时间变长。

另外，由于使得环形堰11的高度h为作业时的液面高度的1/5，因此难以因上升流而产生液面的扰乱，难以将液面上的熔渣卷入。

其结果是促进了熔融金属中的非金属夹杂物的上浮、分离，因此提高了铸造品的品质。

而且，在该条件下，长注口15前端部也不会发生熔损(参照图5)。

另外，由于空洞部13是上下贯通的贯通孔，因此环形堰11的制作容易且可以价廉的制作。另外，即使是贯通孔，由于中间包12的底部代替了环形堰11的底部，因此也不会产生问题。

(实施例2)

接着，针对实施例2的条件进行说明。

在此，第一空隙13a的内径d1为450mm，第二空隙13b的内径d2为550mm。

环形堰11的高度h、第一空隙13a的高度h1、第二空隙13b的高度h2分别为与实施例1相同的值。

(实施例3)

在实施例3中，第一空隙13a的内径d1和第二空隙13b的内径d2与实施例1相同，并且使得环形堰11的高度h为250mm，第一空隙13a的高度h1为150mm，第二空隙13b的高度h2为100mm。

在实施例2以及实施例3中也如图5所示，与实施例1相同，液面的卷入小，熔融钢洁净度也高。另外，长注口15也没有熔损。

也就是说，可知更加优选第一空隙13a的内径d1是长注口的喷出孔15a的直径的4倍～5倍。

(比较例1～比较例4)

如图5所示，在第一空隙13a的直径d1大的比较例1中，液面上的熔渣容易被卷入，熔融钢洁净性也比实施例略差。

相反在第一空隙13a的直径d1小的比较例2中，虽然没有发现液面的卷入等，但是在熔融钢洁净性方面很差。

进一步在环形堰11的高度h为液面高度的1/3的比较例3中，熔融钢洁净性为同等，但是液面的卷入激烈，在作业的稳定性这一点上存在问题。

另外，在使得第二空隙13b的直径d2为第一空隙13a的直径d1的1.1倍的比较例4中，若干液面卷入被确认，在此基础上，铸造结束后的长注口15的前端部的熔损显著，只有通常的一半左右的加热次数就变得不能使用。

(实施例4)

接着，参照图6至图8，针对本发明的其它的实施方式的环形堰11进行说明。

该环形堰11，在连续铸造设备中，在中间包12内接受浇包的熔融金属而抑制熔融金属的速度，具有横截面(水平截面)呈大致圆形的空洞部13。

图6是本发明的环形堰11的立体图，图7是将该环形堰11固定在中间包12中的剖视图。

环形堰11由耐火材料构成且外形为四棱柱状，在其中央形成有作为上下贯通的贯通孔的空洞部13。

从构成空洞部13的内壁在上下方向上的大致中央形成向内侧突出的环状的内侧突出部13d。

空洞部13包括有：在内侧突出部13d的上方形成的第三空隙13c；在内侧突出部13d的内侧形成的第一空隙13a；与第一空隙13a相连通且在第一空隙13a的下方形成的第二空隙13b。

另外，空洞部13的内壁以及内侧突出部13d的端面呈铅锤延伸，第三空隙13c与第一空隙13a之间以及第一空隙13a与第二空隙13b之间分别形成台阶差。

第一空隙13a的内径da是长注口15的喷出孔15a的直径的4倍～5倍，在此为400mm，第三空隙13c的内径dc以及第二空隙13b的内径db分别是第一空隙13a的内径da的1.25倍，即500mm。该长注口15的喷出孔15a的直径为95mm。

另外，作业时的液面高度是从中间包12的底部起1000mm的位置，环形堰11的高度h是作业时的中间包12内的液面高度的1/4(250mm)，并且针对上述的第三空隙13c、第一空隙13a以及第二空隙13b各自的高度hc、ha、hb，为hc＝1/5h，ha＝hb＝2/5h。

这样的环形堰11，如图7所示那样固定在中间包12的底部，并使得空洞部13位于省略了图示的浇包的长注口15的正下方。也就是说，虽然空洞部13没有底，但是由中间包12的底部来代替。环形堰11的固定是利用与以往的堰相同的方法来进行的，例如通过用灰泥涂抹来进行。

另外，在图6、图7中环形堰11的主体的形状为四棱柱状，但是针对外形并不应当特别指定，对应于内部空洞部13而是圆柱形也可以，对应于中间包12的内形状而是向上张开的方锥台体也可以。

根据如以上那样构成的环形堰11，由于从长注口15注入到环形堰11的空洞部13中的熔融金属在空洞部13之中与中间包12的底部相碰撞而反转、上升，因此防止直至在铸模中浸渍的浸渍注口16的短路流动。

而由于其上升流通过内侧突出部13d而被汇流，因此与来自长注口15的下降流发生干涉。由此相对向的上下流相互减速，因此熔融金属到达浸渍注口16的时间变长。

另外，由于使得环形堰11的高度h为作业时的液面高度的1/4，因此难以因上升流而产生液面的扰乱，难以将液面上的熔渣卷入。

其结果是，促进了熔融金属中的非金属夹杂物的上浮、分离，因此提高了铸造品的品质。

而且，在该条件下长注口15的前端部也不会发生熔损(参照图8)。

另外，由于空洞部13是上下贯通的贯通孔，因此环形堰11的制作容易且能够价廉的制作。另外，即使是贯通孔，由于中间包12的底部代替了环形堰11的底部，因此也不会产生问题。

(实施例5)

接着，针对实施例5的条件进行说明。

在此，使得第三空隙13c的内径dc为550mm，第一空隙13a的内径da为450mm，第二空隙13b的内径db为550mm。

环形堰11的高度h、第三空隙13c的高度hc、第一空隙13a的高度ha、第二空隙13a的高度ha分别是与实施例4相同的值。

(实施例6)

在实施例6中，使得第三空隙13c的内径dc、第一空隙13a的内径da、第二空隙13b的内径db与实施例4相同，使得环形堰11的高度h为200mm，第三空隙13c的高度hc为50mm，第一空隙13a的高度ha为50mm，第二空隙的高度hb为100mm。

在实施例5以及实施例6中也是如图8所示，与实施例4相同，液面的卷入小，熔融钢洁净度也高。另外，长注口15也没有熔损。

也就是说，可知更优选第一空隙13a的内径da为长注口的喷出孔15a的直径的4倍～5倍。

(比较例5～比较例9)

如图8所示，在使第三空隙13c的内径dc大的比较例5中，熔融钢洁净性比实施例略差。

另外，在使第一空隙13a的内径da小的比较例6中也是在熔融钢洁净性方面很差。

而且，在使环形堰11的高度h为液面高度的1/3的比较例7中，熔融钢洁净性为同等程度，但是液面的卷入激烈，在作业的稳定性这一点上存在问题。

另外，即使是在使第二空隙13b的内径db为第一空隙13a的内径da的1.1倍的比较例8中也确认到与比较例7同等的液面卷入。

在使第三空隙13c的内径dc为比第二空隙13b的内径db小的内径的比较例9中，确认到与比较例8同等程度的液面卷入，在此基础上，铸造结束后的长注口的前端部的熔损显著，只有通常的一半左右的加热次数就不能使用。

另外，在本实施例中，只要第二空隙13b的内径d2、db为第一空隙13a的内径d1、da的1.2倍～1.5倍即可。

另外，只要环形堰11的高度h为液面高度的1/6～1/4即可。

另外，只要第三空隙13c的内径dc为第二空隙13b的内径db的1倍～1.1倍即可。

另外，虽然空洞部13为贯通孔，但是并不限于此，环形堰11本身具有底部而使得空洞部13并不贯通环形堰11也可以。

另外，也可以使得第三空隙13c的内径从下方向着上方而内径扩大。这时的第三空隙13c的下端的内径与第一空隙13a的上端的内径相等。

而且，内侧突出部13d也可以沿着上下方向形成有多个，在该情况下，与内侧突出部13d为一个的情况相比，空洞部13被划分成多个空隙。

附图标记的说明

1内周面

2开口

3凹部

4堰

5长注口

6中间包

11环形堰

12中间包

13空洞部

13a第一空隙

13b第二空隙

13c第三空隙

13d内侧突出部

15长注口

15a喷出孔

16浸渍注口

d1第一空隙的内径

d2第二空隙的内径

da第一空隙的内径

db第二空隙的内径

dc第三空隙的内径

h环形堰的高度

h1第一空隙的高度

h2第二空隙的高度

ha第一空隙的高度

hb第二空隙的高度

hc第三空隙的高度