[发明专利]一种方坯双曲线型浸入式水口及其制作方法

说明书

本发明属于方坯连铸生产技术领域，公开了一种方坯双曲线型浸入式水口及其制作方法，本方法包括设计出双曲线水口、扩孔、加工刀具、加工成双曲线水口、喷涂等步骤，本发明通过将水口的内部双曲线通道形状设计，利用上部曲线截面积逐步缩小的特点，控制了水口上部的空腔体积比例，减少了水口的吸气造成二次氧化的趋势；通过下部曲线截面积逐步扩大的特点，造成钢流分散流下，减少了钢液在结晶器里面的冲击深度，有利于结晶器内钢液流动行为的改善。本发明通过将双曲线顶点位置的通道加工成环状，主要利用钢流多次变径后形成的回流，使中心流股造成扰动，减缓了中心流股的流动速度，控制钢流整体的减速。

技术领域

本发明涉及方坯连铸生产技术领域，具体涉及一种方坯双曲线型浸入式水口及其制作方法。

背景技术

在连续铸钢过程中,结晶器内流体的流动特性不仅关系到结晶器的传热、夹杂物的上浮,而且还与铸坯的表面及内部质量有着非常密切的关系。浸入式水口是钢水从中间包进入结晶器的通道,它在保护钢流、防止钢水二次氧化的同时,还改变着钢液在结晶器内的流动状态, 采用结构合理的浸入式水口,使钢液冲击深度减小 ,促进夹杂物在结晶器内上浮, 并使高温区上移,有利于坯壳的均匀生长,为保护渣的熔化提供热量。

衡量连铸结晶器水口结构是否合理 ,除满足使用寿命要求外,重要的是考虑是否建立起了合理的结晶器流场, 保证结晶器内形成均的凝固坯壳。通常从3个方面评价结晶器液面区域钢液流动行为、流股冲击深度和结晶器内钢液循环状况。

目前连铸生产过程，使用的浸入式水口为圆柱型内腔，该水口使用过程存在以下缺陷：1、圆柱型内腔通道上下大小相同，钢水在势能的作用下速度增加，钢流的截面积变小，水口下部通径占比降低，形成抽真空效应，水口吸气后造成钢水二次氧化；2、钢流流经圆柱型内腔后速度增加，钢水在进入结晶器之前具有较大的动能，造成结晶器内的冲击深度增加，导致结晶器液面波动较大，不利于浇注过程的稳定液面控制，会出现结晶器保护渣卷入或者液态保护渣流入不连续等问题，造成卷渣漏钢的事故；3、对质量要求较高的品种钢来说，冲击深度直接影响到电磁搅拌的使用效果，冲击深度增加后电磁搅拌位置偏移，无法击碎凝固前沿的枝晶，造成结晶器电磁搅拌效果变差。

目前随着产品质量要求日益提高，连铸环节需要通过优化水口的相关参数，使相关参数趋向于有利于产品质量提升的方面发展，通过科学的计算和求证，制造出方坯双曲线型水口，为提升方坯铸坯质量起到良好的作用，该技术目前尚属空白。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中浸入式水口中存在的问题，提供了一种结构简单、使用效果显著的方坯双曲线型浸入式水口及其制作方法。

为了达到上述目的，本发明采用一下技术方案：

一种方坯双曲线型浸入式水口包括水口碗部，水口碗部的底部设有水口圆柱体，水口圆柱体包括水口外壁以及设置在水口外壁内的水口通道，水口通道包括与水口碗部贯通的水口直通道以及与水口直通道底部连通的双曲线通道，且在双曲线通道的中部设有减速环。

一种方坯双曲线型浸入式水口的制作方法，包括以下步骤：

步骤1）：设计出双曲线水口的总长L、水口圆柱体的外径R₁、水口碗部的外径R₂、水口直通道的直径r₁、水口碗部的内径r₂、双曲线通道的最小通径r₃，根据上部水口直通道的直径r₁、双曲线通道的最小通径r₃选用水口加工钻具；

步骤2）：以外径为R₁mm的直通圆柱形水口为坯料，使用r₃为直径的钻具对坯料进行钻孔，完成后使用r₁为直径的钻具对水口直通道的位置进行扩孔，水口直通道的长度为水口碗部向下h/3；