一种带喇叭形出口的浸入式水口及其使用方法

摘要

本申请公开了一种带喇叭形出口的浸入式水口及其使用方法，由上至下依次包括：水口卡头、水口锥形段、水口垂直段和喇叭形出口；所述水口卡头内腔的上内径为100～120mm，下内径为30～40mm，长度为60～80mm；所述水口锥形段的长度为360～500mm，所述水口锥形段内腔的下内径为20～30mm；所述水口垂直段的长度为180～220mm，外径为60～80mm；所述喇叭形出口的曲率半径为500～1500mm，长度为90～110mm。小方坯拉速为2.4～2.8m/min时，水口插入钢液深度为110～120mm，当水口侵蚀深度≥10mm时上提水口，插入深度改为90～100mm。本申请不仅能提高水口利用率，还能稳定结晶器内的流场，对铸坯质量的提高和生产的稳定顺行具有直接意义。

权利要求

1.一种带喇叭形出口的浸入式水口，其特征在于：由上至下依次包括：水口卡头、水口锥形段、水口垂直段和喇叭形出口；所述水口卡头内腔的上内径为100～120mm，下内径为30～40mm，长度为60～80mm；所述水口锥形段的长度为360～500mm，所述水口锥形段内腔的下内径为20～30mm；所述水口垂直段的长度为180～220mm，外径为60～80mm；所述喇叭形出口的曲率半径为500～1500mm，长度为90～110mm；所述浸入式水口的使用方法为，小方坯拉速为2.4～2.8m/min，水口插入钢液深度为110～120mm，当水口侵蚀深度≥10mm时上提水口，插入深度改为90～100mm。

2.根据权利要求1所述的一种带喇叭形出口的浸入式水口，其特征在于：所述水口锥形段上内径与所述水口卡头下内径一致；所述水口垂直段上内径与所述水口锥形段下内径一致；所述水口主体长度为600～800mm。

3.根据权利要求1所述的一种带喇叭形出口的浸入式水口，其特征在于：所述水口垂直段外侧设置有渣线，所述渣线上下端分别与水口垂直段上下端齐平，厚度为4～6mm，所述渣线棱角、渣线与水口接缝处均倒半径为2～3mm的圆角。

说明书

一种带喇叭形出口的浸入式水口及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及小方坯连铸领域，特别涉及一种带喇叭形出口的浸入式水口及其使用方法。

背景技术

[0002] 连铸结晶器用浸入式水口是安装在中包下部并插入结晶器钢液面以下的保护浇铸用耐火材料套管，是炼钢‑连铸工序中使用的最后一道耐火材料制品，主要有以下作用：
①隔离钢液与空气的接触，防止钢液二次氧化；②改善钢液在结晶器中的流动状态，促进夹
杂物上浮；③减缓钢流对结晶器液面的冲击，防止卷渣，提高结晶器与铸坯表面间的润滑稳
定性，促进坯壳均匀凝固，提高铸坯的表面质量。

[0003] 采用常规水口浇注时，水口出口处钢液冲击力过大，容易对结晶器中初始凝固坯壳造成冲击，增加漏钢风险，同时上回流过强引起液面波动，造成弯月面破坏和卷渣问题，
影响坯壳的均匀凝固和生产的稳定顺行。

[0004] 对于直筒型浸入式水口，钢液在注流过程中不断变细，导致钢液与水口内壁产生空隙。由于负压的存在，钢液与水口内壁间的空隙会像抽气泵一样吸入空气，造成钢液二次
氧化和水口偏流，影响连铸坯质量。

[0005] 在生产过程中，由于浸入式水口插入钢液后，渣线与结晶器中的保护渣会进行长时间的物化反应，导致水口在渣线位置被严重侵蚀，更换水口会打乱生产节奏，影响生产效
率。如果浸入式水口在渣线处断裂，有可能造成坯壳漏钢，对连铸生产将造成严重影响。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种带喇叭形出口的浸入式水口及其使用方法，以克服现有技术中的不足。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带喇叭形出口的浸入式水口，由上至下依次包括：水口卡头、水口锥形段、水口垂直段和喇叭形出口；所述水口卡头内腔的
上内径为100～120mm，下内径为30～40mm，长度为60～80mm；所述水口锥形段的长度为360
～500mm，所述水口锥形段内腔的下内径为20～30mm；所述水口垂直段的长度为180～
220mm，外径为60～80mm；所述喇叭形出口的曲率半径为500～1500mm，长度为90～110mm。

[0008] 优选的，所述水口锥形段上内径与所述水口卡头下内径一致。

[0009] 优选的，所述水口垂直段上内径与所述水口锥形段下内径一致。

[0010] 优选的，所述水口主体长度为600～800mm。

[0011] 优选的，所述水口垂直段外侧设置有渣线，所述渣线上下端分别与水口垂直段上下端齐平，厚度为4～6mm，所述渣线棱角、渣线与水口接缝处均倒半径为2～3mm的圆角。

[0012] 为实现本发明的另一目的，本发明提供一种带喇叭形出口的浸入式水口的使用方法，小方坯拉速为2.4～2.8m/min时，水口插入钢液深度为110～120mm，当水口侵蚀深度≥
10mm时上提水口，插入深度改为90～100mm。

[0013] 与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

[0014] (1)通过在水口下端设置喇叭形出口，降低高温钢液在结晶器中的冲击，防止钢液卷渣，促进坯壳均匀凝固，降低漏钢风险；

[0015] (2)水口锥形段内腔设置为一定锥度，防止钢液在注流过程中与水口内腔产生空隙，避免因吸入空气而造成钢液二次氧化和水口偏流；

[0016] (3)通过增加渣线厚度，提高渣线耐侵蚀性能，调节水口插入深度，延长浸入式水口的使用寿命，同时在渣线上下端倒圆角，防止水口产生应力集中及对人员和工件的划伤。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请中记载的一些实施例，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的附图。

[0018] 图1为本发明具体实施例的一种带喇叭形出口的浸入式水口的轴切面剖视图；

[0019] 图2为本发明具体实施例的一种带喇叭形出口的浸入式水口渣线上端圆角的轴切面剖视图；

[0020] 图3为本发明具体实施例的一种带喇叭形出口的浸入式水口与普通水口下流场的对比图；

[0021] 图4为本发明具体实施例的一种带喇叭形出口的浸入式水口在不同插入深度下流场的对比图；

[0022] 图5为本发明具体实施例的一种带喇叭形出口的浸入式水口在不同拉坯速度下流场的对比图；

[0023] 图6为本发明具体实施例的一种带喇叭形出口的浸入式水口在不同曲率半径下流场的对比图。

具体实施方式

[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明
中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 实施例1

[0026] 结合图1‑2所示，本申请提供一种带喇叭形出口的浸入式水口及其使用方法，在浸入式水口下端内腔设置喇叭形出口9，曲率半径为1000mm，长度为100mm。

[0027] 水口主体长度为700mm，水口卡头1内腔4的上内径为110mm，下内径为35mm，长度为70mm。

[0028] 水口锥形段2的长度为430mm，水口锥形段内腔5的下内径为25mm，其上内径等于水口卡头内腔4的下内径。

[0029] 水口垂直段3的长度为200mm，外径为70mm，其上内径等于水口锥形段内腔5的下内径。渣线7的长度为200mm，厚度为5mm，渣线棱角、渣线与水口主体接缝处均倒半径为2mm的
圆角。

[0030] 在6流小方坯连铸机上，以2.6m/min的拉速浇注冷镦钢35K，中包过热度为30℃，浇注断面为140mm×140mm。浇注期间，结晶器液面波动在±7mm范围的达标率由原来的94％提
升到99％，钢液面波动减小，连铸坯振痕规则，表面质量良好，无皮下气泡和夹渣等问题。通
过调节水口插入钢液深度，前期水口插入深度为120mm，在浇铸12小时后，水口侵蚀深度≥
10mm时上提水口，插入深度改为90mm。最终，避免保护渣始终侵蚀水口同一个部位，浸入式
水口的浇铸时间由原来的12小时提高到20小时，极大地提高了浸入式水口利用率，对铸坯
质量的提高和生产的稳定顺行具有直接意义。

[0031] 结合图3所示，在拉速为2.6m/min，水口插入深度为100mm条件下，普通水口和本发明的水口对结晶器流场的影响。普通水口相对本发明的水口在中高拉速下的冲击深度明显
更深。

[0032] 结合图4所示，在拉速为2.6m/min和喇叭形出口曲率半径为1000mm条件下，不同喇叭形水口插入深度对结晶器流场的影响。在插入深度为80mm时，钢液对近壁面的冲击较大。
随着插入深度的增加，在插入深度为90mm及以上时，从水口流出的钢液主要形成向下的流
股，且对近壁面影响较小。

[0033] 结合图5所示，在喇叭形水口插入深度为100mm，喇叭形出口曲率半径为1000mm条件下，不同拉速对结晶器流场的影响。拉速在2.4～2.8m/min下，从水口流出的钢液主要形
成向下的流股，对近壁面影响较小，不同拉速下的冲击深度差别也很小。

[0034] 结合图6所示，在拉速为2.6m/min，喇叭形水口插入深度为100mm条件下，不同喇叭形出口曲率半径对结晶器流场的影响。喇叭形出口曲率半径在500～1500mm下，从水口流出
的钢液主要形成向下的流股，对近壁面影响较小，冲击深度先增加后减小，在曲率半径为
1250mm时达到极大值。

[0035] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在
包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0036] 以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为
本申请的保护范围。