阅读说明：本技术 一种ftsc薄板坯连铸高通量浸入式水口 (FTSC thin slab continuous casting high flux immersion nozzle ) 是由 王彬 陈永范 郝常鑫 李波 殷楷 李轼保 郑英辉 单岩磊 李超 张军国 高玉明 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口,包括水口本体及分流体；所述水口本体由自上至下依次连接的金属液流入段、等径圆通道段、分流通道段及扩张流出段组成,所述分流通道段内设置一个分流体；所述扩张流出段具有单孔型通道结构,扩张流出段的水平横截面为扁菱形；所述金属液流入段具有碗口状流道,金属液流入段的下口及其碗口部最小内径与等径圆通道段的内径相同,等径圆通道段的高度不超过水口本体总高度的三分之一。本发明通过对常规浸入式水口的中下部结构和尺寸进行改进,提高了连铸的通钢量,实现FTSC薄板坯连铸在高拉速状态下稳定生产高质量铸坯的目的。(The invention relates to an FTSC thin slab continuous casting high flux submerged nozzle, which comprises a nozzle body and a splitter; the water gap body consists of a molten metal inflow section, an equal-diameter circular channel section, a diversion channel section and an expansion outflow section which are sequentially connected from top to bottom, and a diversion body is arranged in the diversion channel section; the expansion outflow section is provided with a single-hole type channel structure, and the horizontal cross section of the expansion outflow section is in a flat diamond shape; the molten metal inflow section is provided with a bowl mouth-shaped flow channel, the minimum inner diameter of the lower opening of the molten metal inflow section and the bowl mouth part of the molten metal inflow section is the same as the inner diameter of the equal-diameter circular channel section, and the height of the equal-diameter circular channel section is not more than one third of the total height of the water gap body. According to the invention, the structure and the size of the middle lower part of the conventional submerged nozzle are improved, the steel passing amount of continuous casting is increased, and the purpose of stably producing high-quality casting blanks in a high-casting-speed state by FTSC thin slab continuous casting is realized.)

一种FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口

技术领域

本发明涉及薄板坯连铸技术领域，尤其涉及一种FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口。

背景技术

薄板坯连铸连轧是20世纪80年代末开发成功的一种用于生产热轧板卷的全新短流程工艺技术。首先是1989年在美国印第安纳州的纽柯钢铁公司投产了由西马克公司开发投产CSP薄板坯连铸连轧技术生产线，之后在1995年由意大利达涅利公司开发的FTSR(也称FTSC即the Flexible Thin Slab Caster)薄板坯连铸连轧生产线也投产了。中国引进装备了6条FTSR薄板坯连铸连轧生产线，其铸坯宽度约为900～1650毫米，铸坯厚度一般在65～85毫米之间。由于铸坯厚度比较薄，为了应用结晶器保护渣和浸入式水口实现保护浇注，结晶器中间部分采用了漏斗形结构，结晶器上口厚度在92.5mm的基础上宽面铜板单侧向外最大扩展(即开口度)40mm，结晶器内型腔的漏斗形区最大宽度一般在800～850mm左右，结晶器总高度为1200mm。

为了适应漏斗形结晶器内型腔空间狭窄的特殊结构，薄板坯浸入式水口采用了比较特殊的形状结构，高度一般在1200mm左右，整个水口从上部的圆形过渡到下部的扁平形状，同时在水口的内下部设置导流块，形成了双孔、三孔或四孔型钢水出口的水口结构。

在高拉速连铸的过程中，钢水在结晶器内部极易形成摆动流场而导致钢液面产生大的波动，从而引起卷渣，使钢坯因夹杂报废；也会因结晶器钢液面温度分布不均、保护渣溶化不均导致流入结晶器内壁与连铸坯壳之间隙不好而使钢坯因冷却不均匀而产生裂纹缺陷。常规的浸入式水口因其下部钢水出口的结构限制，使得目前连铸的拉速仅达4m/min左右，连铸的通钢量一般仅在3.5吨/分钟以下，已无法满足薄板坯连铸连轧生产线“高效优质低耗”的需求。

发明内容

本发明提供了一种FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口，通过对常规浸入式水口的中下部结构和尺寸进行改进，提高了连铸的通钢量，实现FTSC薄板坯连铸在高拉速状态下稳定生产高质量铸坯的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口，包括水口本体及分流体；所述水口本体由自上至下依次连接的金属液流入段、等径圆通道段、分流通道段及扩张流出段组成，所述分流通道段内设置一个分流体；所述扩张流出段具有单孔型通道结构，扩张流出段的水平横截面为扁菱形；所述金属液流入段具有碗口状流道，金属液流入段的下口及其碗口部最小内径与等径圆通道段的内径相同，等径圆通道段的高度不超过水口本体总高度的三分之一。

所述分流通道段的内部通道从分流通道段入口的圆截面平顺且圆滑地逐渐扩张过渡到扩张流出段入口的扁菱形截面，在宽度方向上横截面平顺地逐渐扩张，在厚度方向上横截面平顺地逐渐收缩，分流通道段下口横截面积是分流通道段上口横截面积的2.0～2.4倍，分流通道段的高度不超过水口本体总高度的三分之一。

所述分流通道段的横向中心截面位于其高度的二分之一处，中心截面的最大宽度为220～240mm，最大厚度为45～55mm。

所述分流体的宽度为30～50mm，分流体的高度为其宽度的4～6倍,且不超过分流通道段的高度；分流体的上端部、下端部均为圆弧形，且上端部圆弧的半径不大于下端部圆弧的半径；分流体的上端部顶点与分流通道段上口顶沿的垂直距离为60～90mm。

所述扩张流出段的内部通道的水平横截面始终保持为扁菱形，扩张流出段上口的长轴长度为280～290mm，自扩张流出段上口开始到扩张流出段下口其长轴的长度呈线性逐渐扩展增加30％～35％，而其短轴长度始终为40～55mm；扩张流出段内部通道横截面的长轴两端所对应的内角为7.5°～8°；扩张流出段的高度不小于水口本体高度的三分之一。

所述扩张流出段的内部通道横截面的长轴两端采用圆弧过渡，扩张流出段上口的内部通道横截面长轴两端圆弧半径为15～18mm，扩张流出段下口的内部通道横截面长轴两端圆弧半径为12～15mm。

所述水口本体的壁厚为30～35mm；扩张流出段内嵌渣线区，渣线区的外表面与扩张流出段的外表面平齐，渣线区的下沿与扩张流出段下沿的距离不大于80mm，渣线区的壁厚不小于25mm，从渣线区下沿开始到扩张流出段下沿水口本体的壁厚逐渐减薄到18～22mm。

所述水口本体的总高度为1100～1200mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所述浸入式水口采用在水口本体内的中下部设置一个特定结构的分流体，在水口本体内的下部设置扁菱形横截面形状的单孔型扩张流道，改变了目前薄板坯连铸结晶器用浸入式水口常规采用的两孔、三孔、四孔型钢水出口的结构，能够使结晶器内具有更合理的钢液流场；当钢液流入该浸入式水口后，由于其中下部所设的分流体的分流作用，以及其下部单孔型扩张流道的减速作用，使得流出水口的钢液在结晶器内形成低速稳定的流动，从而使结晶器液面在高拉速下也能保证稳定、结晶器钢液面的温度更高且分布更均匀，使得结晶器保护渣熔化及液渣层分布更均匀，能够避免铸坯产生卷渣、裂纹质量等问题；

2)本发明所述浸入式水口可以满足在不增加新设备、无电磁制动条件下实现拉速达5.5米/分钟以上、通钢量达到4.5吨/分钟以上生产高质量铸坯的薄板坯连铸工艺的要求，大幅度提高了连铸的生产效率和连铸坯的质量；

3)本发明所述浸入式水口的结构简单、制作及使用方便，适合在FTSC薄板坯连铸中推广使用。

附图说明

图1是本发明所述FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口在宽度方向上的竖向截面示意图。

图2是本发明所述FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口在厚度方向上的竖向截面示意图。

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是图2中的B-B剖视图。

图5是图2中的C-C剖视图。

图6是图2中的D-D剖视图。

图中：1.水口本体 11.金属液流入段 12.等径圆通道段 13.分流通道段 14.扩张流出段 2.分流体 3.渣线区

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-6所示，本发明所述一种FTSC薄板坯连铸高通量浸入式水口，包括水口本体1及分流体2；所述水口本体1由自上至下依次连接的金属液流入段11、等径圆通道段12、分流通道段13及扩张流出段14组成，所述分流通道段13内设置一个分流体2；所述扩张流出段14具有单孔型通道结构，扩张流出段14的水平横截面为扁菱形；所述金属液流入段11具有碗口状流道，金属液流入段11的下口及其碗口部最小内径与等径圆通道段12的内径相同，等径圆通道段12的高度不超过水口本体1总高度的三分之一。

所述分流通道段13的内部通道从分流通道段13入口的圆截面平顺且圆滑地逐渐扩张过渡到扩张流出段14入口的扁菱形截面，在宽度方向上横截面平顺地逐渐扩张，在厚度方向上横截面平顺地逐渐收缩，分流通道段13下口横截面积是分流通道段13上口横截面积的2.0～2.4倍，分流通道段13的高度不超过水口本体1总高度的三分之一。

所述分流通道段13的横向中心截面位于其高度的二分之一处，中心截面的最大宽度为220～240mm，最大厚度为45～55mm。

所述分流体2的宽度为30～50mm，分流体2的高度为其宽度的4～6倍,且不超过分流通道段13的高度；分流体2的上端部、下端部均为圆弧形，且上端部圆弧的半径不大于下端部圆弧的半径；分流体2的上端部顶点与分流通道段13上口顶沿的垂直距离为60～90mm。

所述扩张流出段14的内部通道的水平横截面始终保持为扁菱形，扩张流出段14上口的长轴长度为280～290mm，自扩张流出段14上口开始到扩张流出段14下口其长轴的长度呈线性逐渐扩展增加30％～35％，而其短轴长度始终为40～55mm；扩张流出段14内部通道横截面的长轴两端所对应的内角为7.5°～8°；扩张流出段14的高度不小于水口本体1高度的三分之一。

所述扩张流出段14的内部通道横截面的长轴两端采用圆弧过渡，扩张流出段14上口的内部通道横截面长轴两端圆弧半径为15～18mm，扩张流出段14下口的内部通道横截面长轴两端圆弧半径为12～15mm。

所述水口本体1的壁厚为30～35mm；扩张流出段14内嵌渣线区3，渣线区3的外表面与扩张流出段14的外表面平齐，渣线区3的下沿与扩张流出段14下沿的距离不大于80mm，渣线区3的壁厚不小于25mm，从渣线区3下沿开始到扩张流出段14下沿水口本体1的壁厚逐渐减薄到18～22mm。

所述水口本体1的总高度为1100～1200mm。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

如图1至6所示，本实施例中，所述FTSC薄板坯连铸用高通量浸入式水口包括水口本体1及分流体2，水口本体1由顶部的金属液流入段11、上部的等径圆通道段12、下部的分流通道段13、底部的扩张流出段14依次相连构成，所述分流通道段13内设置一个分流体2，所述扩张流出段14的内部通道水平横截面近似为扁菱形。

本实施例所述浸入式水口的主要结构尺寸(除注明外，均指内部轮廓尺寸)如下：

浸入式水口的水口本体1的壁厚为30mm，总高度为1120mm。

所述金属液流入段11与常规浸入式水口的入口端结构一致(具有碗口状结构)，其高度为150mm，保证钢厂的连铸中间包内相关部件结构尺寸和材料不需要重新设计和改动。

所述等径圆通道段12的内部通道内径与金属液流入段11下口及碗口部最小直径一致，均为80mm，外径为145mm，等径圆通道段12的高度为290mm。

所述分流通道段13的上口连接等径圆通道段12的下口，分流通道段13的下口连接扩张流出段14的上口，分流通道段13的横截面形状从入口的圆形截面平顺且圆滑地逐渐扩张过渡到扩张流出段14上口的扁菱形截面，分流通道段13下口的横截面积是上口横截面积的2.0～2.4倍；所述分流通道段13中间位置的控制截面在宽度方向的中心最大宽度为230mm，在宽度方向的两端圆弧半径为14.5mm；在厚度方向的中心最大厚度为50～52mm；分流通道段13的高度为290mm。

所述分流通道段13内的分流体2的宽度为35mm，高度为150mm。其上端部、下端部均为圆弧形，且上端部圆弧的半径为12.5mm，下端部圆弧的半径为17.5mm。分流体2上端部顶点与分流通道段13的上口上沿的垂直距离为75mm的位置。

所述扩张流出段14的高度为390mm；其水平横截面始终保持为扁菱形，横截面积从上口处连续线性扩大变化到下口处，长轴(长对角线)的长度逐渐线性扩里面大30～35％，而其短轴(短对角线)的长度基本保持不变。本实施例中，扩张流出段14上口的长轴长度为285mm，下口的长轴长度为370mm，其短轴(短对角线)的长度为50mm；长轴两端对应的内角(即长对角线的两边夹角)为7.5°；长轴两端采用圆弧过渡。扩张流出段14上口的扁菱形截面长轴(长对角线)两端圆弧的半径为17mm，扩张流出段14下口的扁菱形截面的长轴(长对角线)两端圆弧的半径为14mm。

所述渣线区3嵌置在水口本体1下部的扩张流出段14内，渣线区3的外表面与扩张流出段14的外表面平齐，渣线区3下沿距扩张流出段14下沿80mm，渣线区3的壁厚为25mm，渣线区3的高度为300mm，自渣线区3下沿到扩张流出段14下沿水口本体1的壁厚逐渐减薄到20mm。

本实施例中，通过在浸入式水口中下部的分流通道段13内设置一个特定形状的分流体2，将浸入式水口下部的扩展流出段14设置为扁菱形截面的单孔型钢水通道，改变了目前薄板坯连铸结晶器用浸入式水口常规采用的两孔、三孔、四孔型钢水出口的水口下部结构，使浸入式水口在FTSC薄板坯连铸结晶器内使用时能够形成更合理的钢液流场，能够使高流量的钢水在流过分流体2后形成合适的分散低流速的流态，保证钢液从浸入式水口流出到达结晶器液面时的速度小而且平稳、弯月面温度更高而且温度场分布均匀。最终实现FTSC薄板坯连铸机能在拉速在5.5米/分钟以上、通钢量在4.5吨/分钟以上的高拉速、高通钢量状态且无需电磁制动设备条件下稳定生产高质量铸坯的工艺要求,极大提高了生产效率和经济效益，适合推广使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。