[发明专利]一种具有旋流作用的连铸中间包装置及工艺方法

说明书

本发明的一种具有旋流作用的连铸中间包装置及工艺方法，属于冶金技术领域。装置包括带导流孔异型塞棒、带旋流空腔中间包、滑动水口、带螺旋凹槽浸入式水口。导流孔均布在异型塞棒基座底部；异型塞棒、旋流空腔和浸入式水口中心轴线重合。方法为：滑动水口呈关闭状态，向中间包注入钢液，液面稳定后调节滑动水口开口尺寸，钢液由中间包注入结晶器，液面重新稳定后，异型塞棒下降至接触到中间包内腔底面；钢液通过导流孔进入到旋流空腔旋转进入浸入式水口后，钢液借助螺旋凹槽进一步做加速旋转运动；旋转钢液通过水口出口流入到结晶器内。本发明驱动连铸生产过程中浸入式水口内的钢液产生特定角度旋转，减少铸坯中心偏析缺陷，提高钢坯质量。

技术领域：

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种具有旋流作用的连铸中间包装置及工艺方法。

背景技术：

在现代社会，人们对于钢产品质量的要求越来越高。作为钢液在连铸过程中所经历的最后一个冶金反应器，结晶器内钢液的流动状态很大程度上影响着连铸效率和铸坯质量。传统的浸入式水口连接中间包和结晶器，能起到保护钢液、防止钢液二次氧化的作用。但是，浸入式水口的偏流会导致结晶器内钢液的不稳定流动，进而破坏结晶器内温度分布的对称性，引起液面的剧烈波动，容易导致卷渣的发生，严重制约拉速的提高，影响连铸质量。

钢液在水口内部产生旋转流动是减轻水口偏流的一个有效方法。目前主要有三种方式。第一种方式是旋转叶片型水口。在浸入式水口颈部放置一个小旋转叶片来产生旋流，并将水口出口形状为渐开式，利用重力势能造成流体流过旋转叶片而产生旋流。第二种方式是“X”型浸入式水口。在水口内安放螺旋形导流通道，便可使钢液产生旋转。第三种方式是电磁旋流水口。利用旋转电磁场产生旋转电磁力，强迫钢液在水口内作旋转流动。

在钢液的浇注过程中，旋转叶片和水口内部“X”型构件容易受到高温高速钢液流股的熔蚀发生破损从而产生耐火材料碎片，进而导致连铸坯的大颗粒夹杂物增多，最终造成连铸坯质量恶化。同时，水口内部“X”型设计会减少水口的有效流通面积，导致水口截面积被迫扩大。水口内部截面积的剧烈变化导致水口钢液流动不稳定，最终造成液面波动加剧发生渣金卷混的结果。电磁旋流水口装置占据了中间包与结晶器之间的空间，导致影响连铸保护渣的加入操作的技术问题，最终导致结晶器液面保护渣分布不均。同时，电磁旋流水口装置产生的电磁场会干扰中间包下渣检测装置的电磁场，导致中间包下渣难以准确控制，最终造成连铸坯收得率下降的结果。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术中间包结构存在的不足，提出一种具有旋流作用的连铸中间包装置及工艺方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有旋流作用的连铸中间包装置，包括异型塞棒、中间包、滑动水口和浸入式水口，所述的异型塞棒包括棒体和基座，所述的基座底部周向设有若干个导流孔；所述的中间包底部设有旋流空腔，为通孔设计；所述的浸入式水口位于旋流空腔正下方，所述的浸入式水口内壁设有螺旋凹槽；所述的滑动水口位于异型塞棒和浸入式水口中间。

所述的异型塞棒、旋流空腔和浸入式水口的中心轴线重合。

所述的导流孔沿异型塞棒基座底部周向均匀分布，所述的导流孔能够引导钢液沿旋流空腔圆周切向进入旋流空腔，旋流空腔的圆周与导流孔的长侧面相连，且导流孔的长侧面与旋流空腔的外圆相切。

所述的导流孔的总横截面面积之和不小于浸入式水口横截面面积的1/5，不大于浸入式水口的横截面面积的5倍。

所述的旋流空腔圆周与导流孔长侧面之间夹角β为0～30°。

所述的旋流空腔截面为开口上大下小的倒立梯形。

所述的中间包底部设有夹层，所述的夹层内设有滑动板，所述的滑动板能够在夹层内横向移动，从而控制以旋转方式进入浸入式水口的钢液流量。