[发明专利]铸造水口

说明书

技术领域

本发明涉及用于引导熔融金属例如钢水(molten steel)的水口。更确切地说，本发明涉及在生产钢的连续铸造工艺中使用的所谓浸入式水口，有时也被称作铸造水口。本发明还涉及该水口在铸钢时的用途。

背景技术

在钢的连续铸造中，来自钢包的钢水被倾倒入被称作中间包(tundish)的较大容器中。中间包具有一个或多个出口，钢水经过出口流到一个或多个相应结晶器(mould)中，在结晶器中钢水冷却并凝固以形成金属的连续铸造的固体长度。铸造水口或浸入式水口位于中间包与每个结晶器之间，并引导钢水从中间包经过铸造水口流到结晶器内。铸造水口一般是细长管道的形式，即，刚性管或管子。

这种铸造水口的主要功能如下。首先，在钢水从中间包流动到结晶器内时，水口用作防止钢水与空气接触，因为空气会造成钢的氧化，这是不希望的。其次，非常希望水口能以尽可能平缓且非湍流的方式将钢水引入结晶器内，因为在结晶器中的湍流会造成结晶器中钢水表面上的熔剂下拽到钢内(被称作“夹带”)，由此在铸钢中生成杂质。在结晶器中的湍流也会破坏结晶器侧面上的润滑。结晶器熔剂的功能(除了防止钢的表面与空气接触之外)之一是润滑结晶器侧面以防止钢附着于其上并再次凝固。熔剂也有助于防止随后在铸钢中形成表面缺陷。所以为此目的借助于浸入式水口使湍流最小化也是重要的。另外，湍流可在结晶器自身上造成应力，有损伤结晶器的风险。而且，在结晶器中的湍流也可能会造成结晶器中不均匀的热分布，从而造成钢凝固不均匀，以及也造成所铸造的钢的质量和组成的变动。该后一个问题也涉及浸入式水口的第三个主要功能，即浸入式水口以均匀方式将钢水引入结晶器内以便形成均匀的凝聚壳(钢在最靠近结晶器壁的区域中凝固最快)以及铸钢的均匀的质量及组成。理想的浸入式水口的第四个功能在于减小或消除结晶器中钢的弯液面中驻波振动的发生。将钢水引入结晶器内一般会在钢的表面形成驻波，且在进入结晶器的钢的流动中的任何不规则性或振动可引起驻波的振动。这些振动可能具有与结晶器中的湍流类似的作用，造成结晶器熔剂夹带进入到正在铸造的钢内，破坏结晶器熔剂对结晶器侧面的有效润滑，且不利地影响结晶器中的热分布。

应了解，设计并制造能尽可能好地执行所有上述功能的浸入式水口是一项极具挑战性的任务。不仅必须将水口设计和制造成耐受与快速流动的钢水相关联的力和温度，而且抑制湍流的需要与使结晶器中的钢水均匀分布的需要相结合造成极为复杂的流体动力学问题。

在申请人的国际专利申请WO02/43904中，公开了一种浸入式水口，其具有两个下侧出口，这些下侧出口相对于穿过水口的管道的中心轴线倾斜。在排出口之间的是限定容器并与分配器一起限定两个下出口的结构。下出口的相对内侧壁分别向下发散。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铸造水口，与所述上文提及的先有技术的水口相比，其具有改进的性能。

根据本发明的第一方面，提供一种用于引导熔融金属从容器流动到结晶器内的水口，该水口包括管道，该管道沿着在使用期间竖直定向的轴线是细长的，该水口具有至少一个上入口且在其下端具有两个间隔开的挡板，挡板的相应外壁部分地限定两个下出口，且挡板的相应内壁在其间限定至少一个出口流动通路的至少一部分、且每个内壁至少部分地凹入弯曲并布置成使得存在着来自所述一个或多个出口流动通路的会聚流动。

下出口优选地以一定角度相对于所述轴线倾斜，更优选地以小于90°的角度。

优选地，两个挡板都从水口末端的高度延伸。

理想地，挡板的相应外壁凸出地弯曲。

适宜地，至少一个流量分配器或分流器安置于所述间隔开的挡板之间。在一实施例中，提供单个流量分配器，其居中地位于挡板之间，且流量分配器的相应相对侧是平直的，朝向水口末端相对地发散。有利地，流量分配器从所述末端的高度延伸。

流量分配器的高度可使得其终止于挡板所延伸的高度下方，但优选地，如果流量分配器在挡板所延伸到的高度上方延伸是特别有利的。这使得熔融金属以占据全部端口区域的状态离开水口，且可提供优于使用了所述较短流量分配器的布置的15-20％的改进。