CN105618727A - 改善中间包流体流动及减弱注流对中间包包底冲击的长水口 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善中间包流体流动及减弱钢包注入流对中间包包底冲击的长水口，属于钢铁冶金连铸生产领域。其特征是在连铸过程中，以一种带有侧孔和底孔的两孔或三孔长水口代替普通直通型长水口连接钢包和中间包，以克服普通长水口不能改善中间包流体流动特性及对包底冲刷侵蚀比较严重的缺点，适用于单流和多流连铸中间包。使用该结构的长水口，可改善中间包内钢水的流动特性，均匀钢水温度和成分，延长钢水在中间包内停留时间，促进夹杂物上浮去除；减弱钢包注流对中间包包底的冲击，提高中间包使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金行业连铸生产领域，公开了一种可改善中间包流体流动特性及减弱钢包注入流对中间包包底耐火材料冲击的长水口，适用于单流和多流连铸中间包。
背景技术
中间包长水口是连接钢包与中间包的功能耐火材料，是钢水经钢包注入中间包的导流管。目前，国内外广泛使用的长水口结构为直通型，其主要作用是导流、防止钢水飞溅和二次氧化，基本不具有改善钢水流动特性，促使夹杂物上浮去除的中间包冶金功能。而且由于钢包内钢水经长水口的直通孔导入中间包内，注入流对中间包包底的冲击较大，中间包包底耐火材料受到比较大的冲刷侵蚀，影响中间包包底耐火材料使用寿命，此外，受到冲刷侵蚀的耐火材料进入钢水，降低了钢水纯净度，影响铸坯质量。更为严重的是，冲刷侵蚀厉害时会使中间包包底穿透，导致漏钢事故的发生。专利号为200820219776.2的中国专利提供了一种下出口封闭，侧壁开有侧孔结构的长水口，该结构的长水口通过在水口侧壁开设侧孔，通过改变钢液流动方向，促使夹杂物碰撞聚合和上浮去除。然而，该结构的水口下方相对开阔的区域可产生一个“相对低能区”，钢液流股来不及耗散的余能在“相对低能区”聚集，并在其过程产生的流场剪切力的作用下向中间包液面快速耗散，周而复始，导致中间包注入流区域内流场产生周期性“失稳”现象。而且，水口底部封闭，且侧孔倾角向上的话，也易在水口底部至中间包包底较大区域存在一定体积的死区，从而不利于中间包冶金功能的充分发挥。
发明内容
针对现有连铸用传统直通型长水口存在的问题，本发明目的在于提供一种可改善中间包流体流动特性，并可减弱钢包注入流对中间包包底冲击的长水口。
本发明通过水模拟实验和数值模拟计算，结果表明带有底孔和侧孔的两孔或三孔长水口可有效改善中间包流体流动特性,减小注流区的湍动能，使中间包内流体流动更加平稳，延长流体在中间包内停留时间，减小钢包注入流对中间包包底的冲击。
可改善中间包流体流动特性及减弱钢包注入流对中间包包底冲击的长水口，其特征是底部开有下出口，侧壁开有一个或两个侧孔的长水口。
本发明提供的连铸用长水口，通过在其侧壁开设一个或两个侧孔，以及底部开一下出口，改变中间包注入流的流动路径，改善中间包内钢水流动形态，延长钢水在中间包内停留时间，从而有利于夹杂物充分上浮去除，提高钢水纯净度，提高铸坯质量。长水口侧壁开设侧孔后，对底部流孔的注入流进行有效分流，减弱直接向下流股的动能，可取消长水口下方的冲击板或湍流控制器，因而也有利于减少耐火材料消耗，减少生产成本，提高经济效益。此外，本发明通过在长水口底部开设一定孔径的下出口，可改善水口底部的钢水流动特性，使中间包内注入流区的钢水流动更为平稳，防止周期性“失稳”现象的产生，减少注流区中间包液面波动，防止卷渣和钢水二次氧化，进而进一步提高铸坯质量。
本发明采用的技术方案是：在连铸生产过程中，以水口底部开有一定孔径的下出口，侧壁开设一个或两个侧孔的长水口代替普通直通型长水口连接钢包和中间包进行保护浇注操作。钢水经水口底部出口和侧孔注入连铸中间包内，改变流体流动路径，对直接向下的流股进行有效分流，从而起到改善中间包流体流动特性和减弱钢包注入流对中间包包底的冲刷侵蚀，提高铸坯质量，延长中间包使用寿命，提高经济效益。
所述的水口底部下出口形状为圆形、椭圆形、矩形、正方形或多边形。
所述的水口侧孔形状为椭圆形、矩形或正方形。
所述水口侧孔倾角为水平或向下或向上。
附图说明
图1为本发明实施例1的双流连铸中间包的主剖面图。
图2为图1连铸中间包A-A剖面图。
图3为本发明的实施例1的带有双侧孔的水口剖面图。
图4为本发明实施例2的单流连铸中间包的主剖面图。
图5为图4连铸中间包A-A剖面图。
图6为本发明实施例2的带有单侧孔的水口剖面图。
图中：1中间包，2导流坝，3挡渣堰，4带底孔和侧孔的长水口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容作进一步的补充和说明。
实施例1
进行传统直通型长水口和本发明长水口的水模拟对比试验。如图1、图2和图3所示，将连接300t钢包与60t1机2流板坯连铸中间包的传统直通型长水口改为带底孔及双侧孔的三孔水口。水口底部下出口形状为圆形，直径为φ30mm，侧孔形状为矩形，尺寸为70mm×80mm，侧孔倾角水平。除长水口出口结构不同外，长水口其他结构参数及连铸工艺操作参数完全相同。通过刺激-响应试验测定中间包内流体流动特性，DJ800测量中间包冲击区液面波动，压力传感器测量中间包注流区包底的冲击力。测量结果显示，采用本发明的三孔结构长水口，钢水在中间包内流动特性指标较传统直通型长水口均有一定程度的改善，其中平均停留时间延长了5%，死区体积分率降低了16%。而冲击区液面波动及包底冲击力也分别降低了34%和67%。对比试验结果表明，采用本发明的三孔结构长水口对改善中间包流体流动特性及减弱钢包注入流对中间包包底的冲击均可起到很好效果。
实施例2
进行传统直通型长水口和本发明长水口的水模拟对比试验。如图4、图5和图6所示，将连接150t钢包与30t1机1流板坯连铸中间包的传统直通型长水口改为带底孔和单侧孔的两孔长水口。水口底部下出口形状为圆形，直径为φ25mm，侧孔形状为中间为矩形(60mm×60mm)，两侧为半圆形(φ60mm)，侧孔倾角向上15°。除长水口出口结构不同外，传统直通型长水口下方设置方形湍流控制器，两孔结构的长水口下方未设置任何控流装置，长水口其他结构参数及连铸工艺操作参数完全相同。采用实施例1的技术及检测手段进行相关参数的测定。测量结果显示，采用两孔结构的长水口，相比采用传统直通型长水口外加湍流控制器的中间包，钢水在中间包内流动特性指标基本相当，而冲击区液面波动及包底冲击力则较传统直通型长水口分别降低了22%和59%。对比试验结果表明，本发明的两孔结构长水口可起到类似于湍流控制器的中间包冶金效果。对比试验结果再一次表明，采用本发明的长水口，对改善中间包流体流动特性，促进夹杂物上浮去除，以及减弱钢包注入流对中间包包底的冲击均可起到比较理想的效果。
Claims (4)
1.一种改善中间包流体流动特性及减弱钢包注入流对中间包包底冲击的长水口，其特征在于：长水口底部开设一下出口，侧壁开设一个侧孔或两个侧孔。
2.按权利要求1所述的连铸中间包长水口，其特征在于：水口底部下出口形状为圆形、椭圆形、矩形、正方形或多边形。
3.按权利要求1所述的连铸中间包长水口，其特征在于：水口侧孔形状为椭圆形、矩形或正方形。
4.按权利要求1所述的连铸中间包长水口，其特征在于：侧孔倾角为水平或向上或向下。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107983942A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-05-04 | 北京科技大学 | 改善双流中间包单流浇注条件下钢液流动的长水口及方法 |
| CN112974783A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 佛山科学技术学院 | 基于静磁场的中间包控流装置 |
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2015
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