全文摘要
本实用新型涉及冶金连铸设备技术领域，旨在解决进入结晶器的铸液流动控制不合理将对卷渣、凝固传热、结晶器内的温度场分布、凝固壳厚度分布都有重要影响，从而最终影响到连铸坯的品质的问题，提供螺旋连铸浸入式水口，其包括连铸本体；连铸本体设置有流动通道，流动通道包括沿着竖向方向依次分布且连通的竖向段和螺旋段；竖向段的顶端为入液口，螺旋段的底端为出液口。有益效果是，经螺旋段迂回减缓后排出的铸液，在流经螺旋段时，流动方向由垂直流动变逐渐为了水平流动，其动量逐渐降低，优化原有连铸水口对流体的控制，达到理想的冲击深度及流场分布。
主设计要求
1.一种螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：包括连铸本体；所述连铸本体设置有流动通道，所述流动通道包括沿着竖向方向依次分布且连通的竖向段和螺旋段；所述竖向段的顶端为入液口，所述螺旋段的底端为出液口。
设计方案
1.一种螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
包括连铸本体；
所述连铸本体设置有流动通道，所述流动通道包括沿着竖向方向依次分布且连通的竖向段和螺旋段；
所述竖向段的顶端为入液口，所述螺旋段的底端为出液口。
2.根据权利要求1所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述连铸本体的底端设置有对冲口；
所述流动通道设置两个；两个所述流动通道的所述出液口汇集并连通所述对冲口。
3.根据权利要求2所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
两个所述流动通道的所述竖向段并排间隔设置；
两个所述流动通道的所述螺旋段交叉螺旋设置。
4.根据权利要求2所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述对冲口的顶部设置有位于两个所述出液口之间的对冲部；
所述对冲部的底部包括对称设置的两个对冲面，每个所述对冲面分别沿着所述出液口顶侧的切线延伸设置。
5.根据权利要求2所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述连铸本体的底端还设置有连通所述对冲口底端的连铸口；
所述连铸口为喇叭口。
6.根据权利要求5所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述连铸口的与所述对冲口连通的上端口的截面面积等于两个所述出液口的截面面积。
7.根据权利要求6所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
两个所述出液口的截面面积相同。
8.根据权利要求6所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述连铸口的下端口的截面面积大于所述上端口的截面面积。
9.根据权利要求1所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述竖向段的口径等于所述螺旋段的口径。
10.根据权利要求4所述的螺旋连铸浸入式水口，其特征在于：
所述对冲部的两个所述对冲面相交且在朝上的一侧形成对冲角；
所述对冲角为90度。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及冶金连铸设备技术领域，具体而言，涉及螺旋连铸浸入式水口。
背景技术
在连铸过程中，钢液在结晶器内的流动行为对铸坯品质及生产率有决定性的影响。通常情况下，钢液从中间包经过浸入式连铸水口进入结晶器，在结晶器内完成初始凝固过程，形成具有一定厚度的凝固坯壳。由于进入结晶器的高温钢液具有较大的动能，所以如果对进入结晶器的钢液流动控制不合理将对卷渣、凝固传热、结晶器内的温度场分布、凝固壳厚度分布都有重要影响，从而最终影响到连铸坯的品质。
传统的直通式连铸水口，钢液由浸入式连铸水口注入结晶器，由于钢液重力作用，从连铸口出口射出的流股将具有很大的动能。造成出口处钢液速度大、冲击力强，流股将冲入熔池很深的位置，从而将夹杂物和气泡等带入熔池较深的位置，为夹杂物和气泡的上浮及去除带来更大的困难，极易造成铸坯内部或中心缺陷；且冲击深度过深会使得弯月面处钢水更新太慢、温度补偿不足，导致该区域钢水温度偏低，造成弯月面保护渣局部冷凝形成深振痕和弯月面区初生坯壳呈“钩”状，会捕捉渣滴、夹杂物和气泡进入凝固坯壳形成严重缺陷；同时，液渣渗入困难，导致润滑不足及弯月面区的不均匀传热，从而产生纵裂纹，甚至直接发生漏钢事故。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种螺旋连铸浸入式水口，以解决进入结晶器的铸液流动控制不合理将对卷渣、凝固传热、结晶器内的温度场分布、凝固壳厚度分布都有重要影响，从而最终影响到连铸坯的品质的问题。
本实用新型的实施例是这样实现的：
本实用新型实施例提供螺旋连铸浸入式水口，
包括连铸本体；
所述连铸本体设置有流动通道，所述流动通道包括沿着竖向方向依次分布且连通的竖向段和螺旋段；
所述竖向段的顶端为入液口，所述螺旋段的底端为出液口。
竖向段的中心线沿着竖向方向延伸。螺旋段的中心线呈螺旋状分布。铸液从入液口进入，经螺旋段迂回减缓后排出的铸液，在流经螺旋段时，流动方向由垂直流动变逐渐为了水平流动，其动量逐渐降低。
可以通过调整螺旋段的螺距的大小，来调整铸液在对冲前所具有的动量。
在本实施例的一种实施方式中：
所述连铸本体的底端设置有对冲口；
所述流动通道设置两个；两个所述流动通道的所述出液口汇集并连通所述对冲口。
在本实施例的一种实施方式中：
两个所述流动通道的所述竖向段并排间隔设置；
两个所述流动通道的所述螺旋段交叉螺旋设置。
在本实施例的一种实施方式中：
所述对冲口的顶部设置有位于两个所述出液口之间的对冲部；
所述对冲部的底部包括对称设置的两个对冲面，每个所述对冲面分别沿着所述出液口顶侧的切线延伸设置。
在本实施例的一种实施方式中：
所述连铸本体的底端还设置有连通所述对冲口底端的连铸口；
所述连铸口为喇叭口。
在本实施例的一种实施方式中：
所述连铸口的与所述对冲口连通的上端口的截面面积等于两个所述出液口的截面面积。
在本实施例的一种实施方式中：
两个所述出液口的截面面积相同。
在本实施例的一种实施方式中：
所述连铸口的下端口的截面面积大于所述上端口的截面面积。
在本实施例的一种实施方式中：
所述竖向段的口径等于所述螺旋段的口径。
在本实施例的一种实施方式中：
所述对冲部的两个所述对冲面相交且在朝上的一侧形成对冲角；
所述对冲角为90度。
本实用新型的有益效果是：
螺旋连铸浸入式水口，具有如下明显特点和优势：
1)设计简单、易于实现。改变通道形状，用以优化原有连铸水口对流体的控制，达到理想的冲击深度及流场分布，其改进连铸水口结构简单，易于实现制造。
2)成本低廉、易于快速用于工业生产。对于连铸结晶器内流场的优化仅仅通过对连铸水口的改造来实现，不需要对连铸工艺进行的调整，从而在实际应用中造成生产事故风险小。所以生产厂可以快速将本发明用于生产中，提高产品质量。
从而实现有效控制金属流体在结晶器内流动状态。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的螺旋连铸浸入式水口的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的螺旋连铸浸入式水口的流动示意图；
图3为本实用新型实施例提供的螺旋连铸浸入式水口的俯视图。
图标：100－连铸本体；200－流动通道；210－竖向段；211－入液口；220－螺旋段；221－出液口；300－对冲口；310－对冲部；311－对冲面；312－对冲角；400－连铸口。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，本实用新型的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本实用新型的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例，参照图1至图3。
铸坯缺陷形成与结晶器内钢液的流动行为密切相关。浸入式连铸口400影响钢液流动行为主要因素有连铸口400插入深度、连铸口400安装方位、连铸口400出孔面积比、连铸口400出孔孔数、出孔形状、连铸口400内腔结构等。因此要获得高质量的铸坯和提高生产率，应从结晶器浸入式连铸口400结构参数入手，设计和优化连铸口400结构，从而优化结晶器内流场分布，改善铸坯质量。
对于连铸口400的设计与优化，目前主要集中于对连铸口400内部流线形态、出口尺寸及角度等因素的调整。传统连铸口400或在通道壁上设计各种形状的凹槽，或在底部有一定的凹槽，亦或在凹槽内设置各种形状的缓冲结构，其主要作用是使入口股流发散，抵消或缓冲一部分入口股流的动量，使得入口股流在出连铸口400时有较小的速度和理想的角度。
为了对出口股流进行有效的控制。如图1所示，本实用新型实施例提供螺旋连铸浸入式水口400，包括连铸本体100；连铸本体100设置有流动通道200，流动通道200包括沿着竖向方向依次分布且连通的竖向段210和螺旋段220；如图1和图2所示，竖向段210的顶端为入液口211，螺旋段220的底端为出液口221。
如图2所示，竖向段210的中心线沿着竖向方向延伸。螺旋段220的中心线呈螺旋状分布。铸液从入液口211进入，经螺旋段220迂回减缓后排出的铸液，在流经螺旋段220时，流动方向由垂直流动变逐渐为了水平流动，其动量逐渐降低。
可以通过调整螺旋段220的螺距的大小，来调整铸液在对冲前所具有的动量。
在本实施例的一种实施方式中：如图2所示，竖向段210的口径等于螺旋段220的口径。
在本实施例的一种实施方式中：如图2所示，竖向段210和螺旋段220的口径为60mm。
在本实施例的一种实施方式中：如图2所示，螺旋段220的螺距为200mm。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，连铸本体100的底端设置有对冲口300；
流动通道200设置两个；两个流动通道200的出液口221汇集并连通对冲口300。
流动通道200设置为双股，有效减小铸液排出的动量。双螺旋在对冲口300汇聚并实现对冲，其部分动量相互抵消。
由于螺旋段220的缓冲及对冲口300处两股流的对冲作用，铸液在对冲口300出口处的动量将有效降低。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，两个出液口221的截面面积相同。即两个流动通道200的口径相等。保证连铸口400内部流动的对称性和出入口流量相同。
因此，依据现场生产实际的需求，可改变两个流动通道200的口径大小，从而增大或减小通铸液量。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，两个流动通道200的竖向段210并排间隔设置；两个流动通道200的螺旋段220交叉螺旋设置。
保证两股铸液能够均匀流出，同步减速，以保证铸坯的质量。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，对冲口300的顶部设置有位于两个出液口221之间的对冲部310；
对冲部310的底部包括对称设置的两个对冲面311，每个对冲面311分别沿着出液口221顶侧的切线延伸设置。
铸液从出液口221排出的过程中，分别沿着出液口221的顶侧切线方向排出，实现对冲。对冲面311限制了铸液的排出方向，保证从出液口221排出的铸液能够正面对冲并汇集后从对冲口300的底端排出。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，对冲部310的两个对冲面311相交且在朝上的一侧形成对冲角312；对冲角312为90度。
双螺旋通道在对冲口300底部汇聚，使铸液实现对冲，对冲角312的大小可以调节钢液对冲时的角度，从而可以依据生产需求进一步调控钢液流动速度。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，连铸本体100的底端还设置有连通对冲口300底端的连铸口400；连铸口400为喇叭口。
能够进一步降低铸液出口的速度.
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，连铸口400的与对冲口300连通的上端口的截面面积等于两个出液口221的截面面积。
保证从对冲口300流出的铸液能够均匀流出。
在本实施例的一种实施方式中：
如图2所示，连铸口400的下端口的截面面积大于上端口的截面面积。
下端口的截面面积大于上端口的截面面积，一方面可以减小螺旋段220内部的压力，另一方面可以使得排出铸液的发散，减小其冲击速度和冲击深度。以上参数可以按照生产要求，相互配合来调整结晶器内的流场分布情况，生产出质量良好的铸坯。
连铸口400的下端口的截面面积大于上端口的截面面积，钢液流动方向在此处进行发散，对两股流的流动产生一定的扰动作用，将进一步减小钢液向下的冲击力，从而使其冲击深度降低，夹杂物和气泡不会被带到更深的熔池内部，有利于其上浮并被保护渣捕获而去除。
这样的流态分布还可以使得结晶器弯月面区表面流速增大或高温钢水更新变快，对该区域钢水温度有足够的补充，不至于造成化渣不良及润滑不良，不易产生局部冷凝形成深振痕和弯月面区初生坯壳呈“钩”状，会捕捉渣滴、夹杂物和气泡进入凝固坯壳，从而减少连铸坯缺陷的产生，提高铸坯质量。
在本实施例的一种实施方式中：如图2所示，连铸口400的上端口的截面面积为5650mm2。
承上述，本技术方案可以通过改变螺旋段220螺距、对冲角312及连铸口400下端口截面面积等参数，实现对连铸口400出口速度进行调整，依据生产需要，提供结晶器内不同的流态分布。
本技术方案中涉及的控制金属液体出口股流流动状态，通过将单孔入流变为双孔，并在连铸口400下段设置双螺旋通道，使得铸液动量在流经螺旋段220时动量有所降低。并且螺旋段220使钢液在连铸口400底部汇聚对冲，进一步降低金属液体出连铸口400时的冲击强度，从而实现控制铸液冲击深度，调整结晶器内部流场状态的目的。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920042075.4
申请日:2019-01-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:15(内蒙古)
授权编号:CN209465687U
授权时间:20191008
主分类号:B22D 41/50
专利分类号:B22D41/50
范畴分类:25D;
申请人:内蒙古工业大学
第一申请人:内蒙古工业大学
申请人地址:010000 内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民路（北）49号
发明人:白亮;楠顶;刘军;刘景顺;董俊慧
第一发明人:白亮
当前权利人:内蒙古工业大学
代理人:郭俊霞
代理机构:11371
代理机构编号:北京超凡志成知识产权代理事务所（普通合伙）
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：风险对冲论文;