控制連鑄容器內的表面駐波和紊流的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術的裝置包括一個用于連鑄金屬液的金屬液容器系統，它包括：（ａ）一個裝有金屬液的容器（１），它適于盛裝和配送連鑄用金屬液（２），容器（１）具有一些內表面（８）并且所述金屬液形成一個上表面（９）；（ｂ）一個伸到該上表面下的浸入式澆口（３）；（ｃ）一個布置在至少其中一個內表面（８）與浸入式澆口（３）之間的表層流調節件／或潛流調節件（７，１１）。所述表層流調節件和／或潛流調節件（７，１１）用來阻止在金屬液（２）上表面（９）內形成波。本發明專利技術也包括提高連鑄法質量的方法。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鋼材連鑄領域。
技術介紹
在鋼材連鑄時，鋼水從被稱作“中間包”的大型容器內通過浸入式澆口(“SEN”)被注入水冷銅鑄結晶器中。鋼在開始接觸銅鑄結晶器壁時就開始凝固，板坯以澆鑄速度連續降低。在板坯連鑄結晶器中的厚度一般約為9英寸-12英寸，而在薄板坯連鑄機中的厚度只有約2英寸-4英寸。板坯通常非常寬，一般為60英寸-72英寸。一層結晶器熔渣保留在金屬液自由表面上，它保護熱金屬不被空氣氧化并且在下降板坯與結晶器壁之間提供一層潤滑薄膜。一些板坯連鑄結晶器液流研究顯示，在結晶器中的金屬液流對所產生的連鑄金屬的表面質量和潛層質量有很大影響。離開浸入式澆口的金屬液與水平面成一定角度并且沖擊窄側壁。這導致上下環流的形成，它們在附圖說明圖1的總體流動圖形中示出了。上環流在自由表面上產生駐波。駐波高度一般隨時間振蕩。在自由表面上的振蕩駐波和有關紊流被認為是由此方法制造的連鑄板坯中的大多數缺陷的主要原因。由于其它物理因素(如滑閥和不均勻的澆口堵塞)和紊流，在結晶器兩側面上的圖形不一定是對稱的并且可能隨時間連續變化。波高度取決于SEN浸沒深度，如果浸沒不深，則波通常較高。波高度也取決于開口角度和開啟面積，因為較小的角度和面積通常造成較高的波峰。表面紊流和駐波可能是影響連鑄質量的最重要的因素。波和環流從一側振蕩到另一側，這對連鑄質量造成不利影響。液流因滑閥和優先的澆口阻塞的影響進一步偏斜。偏流增大了帶走結晶器熔渣的幾率。從水平面向下的較大噴射角有助于通過使沖擊點降至結晶器中更低的位置來減小表面紊流和波高度。但是，較低的沖擊點造成在結晶器出口處的凝固坯殼比較薄并且本身與拉漏危險有關。另一個問題在于，較深的下環流帶著夾雜更深地流動并影響到連鑄金屬的質量。因此，本專利技術的目的是提供金屬連鑄的裝置及方法，該方法或裝置提供了平緩而少紊流的自由表面，從而保證了有效的熔渣流，同時，也允許更有效地去除夾雜并允許降低拉漏危險的潛在可能性。預計能夠減小與表面波和紊流有關的連鑄坯的表面缺陷和潛層缺陷。雖然與鋼材連鑄領域有關地進行了描述，但要認識到，在本專利技術的其它應用場合中，可以獲得表面波衰減的類似優點和其它優點。本領域的普通技術人員根據本專利技術的公開內容或通過實踐本專利技術可以清楚知道這種優勢。
技術實現思路
本專利技術包括用于連鑄金屬液的金屬液容器系統和為連鑄提供金屬液流的方法。本專利技術的裝置總的涉及一用于連鑄金屬液的金屬液容器系統，它包括(a)一個裝有金屬液的容器，它適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有一些內表面并且所述金屬液形成一上金屬表面；(b)一個伸到該上金屬表面下的浸入式澆口；(c)一個布置在這些內表面中的至少一個內表面與該浸入式澆口之間的表層流調節件。可以使用這樣一個表層流調節件，即它足夠靠近所述金屬液上表面以阻止在金屬液上表面內形成波。也可以使用這樣的潛流調節件，即它可以完全浸沒在金屬液上表面之下的某個深度上并足夠靠近浸入式澆口，從而影響上下環流的流動模式及由此造成的紊流和波動。潛流調節件也有削弱在連鑄結晶器內的金屬液面上的駐波的作用。表層流調節件或潛流調節件最好位于浸入式澆口的任一側并且可以在浸入式澆口的任一側使用一連串的表層流調節件或潛流調節件。(這些)表層流調節件通常伸入金屬液中，雖然它們可能適于剛好留在金屬液自由表面上以阻止在上金屬表面內形成波。(這些)潛流調節件通常位于金屬液表面下方以阻止因來自浸入式澆口的金屬液流而產生的上下環流。一般，金屬液表面要承載一熔渣層。在某些實施例中，至少一部分的表層流調節件或支承件因此可以穿過熔渣層和/或金屬液。在其它實施例中，所有潛流調節件可以位于金屬液內和熔渣層下。通常，本專利技術不局限于表層流調節件或潛流調節件的任何形狀。例如，在一個實施例中，可以如此形成(這些)表層流調節件，即能提供適于穿過熔渣層的較薄部分和適于伸入金屬液中的較寬部分。在另一個實施例中，(這些)表層流調節件包括多個適于穿過熔渣層的齒和適于伸入金屬液中的較寬部分。而在另一個實施例中，(這些)表層流調節件包括一個自浸入式澆口開始朝內表面漸縮的部分，從而略成梯形。在替換實施例中，(這些)流調節件被浸沒在熔渣層下的金屬液中，可以使用各種形狀來減小由離開浸入式澆口的金屬液所造成的紊流和波。在這樣一個實施例中，(這些)潛流調節件可以呈多邊形、梯形或圓錐形。但要認識到，這些形狀只是根據本專利技術合理地阻止紊流和波動并盡可能實用地允許熔渣層在自由金屬表面上自由均勻流動的各種幾何形狀中的例子。同樣，也可以成功地利用其它形狀來構造表層流調節件或潛流調節件。通過任何適當的機械裝置如固定在連鑄結晶器上的托架，可以接觸到或在功能上接近自由金屬面地支承表層流調節件。固定在除連鑄結晶器以外的構架上也可以支承表層流調節件。在本專利技術的某些實施例中，(這些)潛流調節件也可以固定在浸入式澆口上。材料和固定草案可以是那些適于處理耐熱材料中的任何一種，如耐熱陶瓷。表層流調節件或潛流調節件最好不觸及結晶器內表面，以避免破壞金屬凝固和熔渣流入連鑄結晶器中。本專利技術的另一個方面在于，液流調節件或其它紊流和/或波阻尼裝置允許浸入式澆口可選擇地以一個在水平面高度上或高于水平面的角度(而不是典型按向下角度的流動)引導金屬液流。這個特征有助于促進在連鑄時更有效地消除夾雜，并且也減小了當從結晶器中出現剛凝固層時因太低且太靠近連鑄結晶器下游端地引導熱金屬液而在所述層中出現高溫斷裂的危險。本專利技術的鑄造金屬液用的金屬液容器系統也包括(a)一個裝有金屬液的容器，它適于盛裝和配送連鑄用金屬液，所述容器具有一些內表面并且金屬液形成一上表面；(b)一個伸到該金屬液上表面之下的浸入式澆口；(c)阻止在金屬液上表面內形成波的裝置。通過施加機械力(如表層流調節件或潛流調節件或同樣的機械安排或裝置的形式)、流體力(如反向于自由金屬面地引導氣體流的形式)或電磁力(如通過使用被用來在工業上控制金屬液的電磁執行機構)，可以實現阻止在金屬液上表面內形成波的裝置。本專利技術也包括一種給連鑄提供金屬液流的方法，它包括(a)提供一個裝金屬液的容器，該容器適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有內表面并且所述金屬液形成一上表面；(b)在阻止在該金屬液的上表面內形成波的同時，在該金屬液上表面之下引導金屬液流；(c)允許所述金屬液離開容器，從而形成一金屬連鑄件。通過施加上述機械力、流體力或電磁力，可以實現阻止在金屬液上表面內形成波。浸入式澆口可以以一個在水平面高度、高于水平面或略低于水平面的角度引導金屬液流，不過，該角度最好是略低于水平面(即低于水平面1°-20°)。因此，本專利技術提供了一種減小通常連鑄金屬法所固有的紊流和波動作用的簡單方法。在一個實施例中，一個耐火或其它耐熱件(通稱被稱作“表層流調節件”)被插入或最好是從上面靠近且最好是在浸入式澆口的任一側接合自由液面。然后，(這些)表層流調節件阻止上環流及因此而形成的波，它依次顯著減慢了表面流速，并使自由液面更接近平面。這在圖2中示意示出了。在本專利技術的其它實施例中，一耐火件或其它耐熱件(通常被稱作“表層流調節件”)位于金屬液表面下并被設置用來擾亂來自浸入式澆口的金屬液的正常環流模式。圖9、10示意表示這樣的結構。通過使用本專利技術的方法和裝置，可以減小甚至幾乎消除由自由液本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于連鑄金屬液的金屬液容器系統，它包括：（ａ）一個裝有金屬液的容器，它適于盛裝并配送連鑄用金屬液，該容器具有一些內表面并且所述金屬液形成一上金屬表面；（ｂ）一個伸到該上金屬表面之下的浸入式澆口；（ｃ）一個布置在這些內表面中的至少 一個內表面與該浸入式澆口之間的并且足夠靠近所述金屬液上表面以阻止在所述金屬液上表面內形成波的表層流調節件。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：Y薩海，
申請(專利權)人：俄亥俄州大學，
類型：發明
國別省市：US[美國]