CN102834206A - 用于铸造的浸入式喷嘴以及包括浸入式喷嘴的连续铸造装置 - Google Patents

Abstract

用于铸造的浸入式喷嘴以及包括浸入式喷嘴的连续铸造装置。浸入式喷嘴包括主体，其包括入口，熔融材料通过所述入口流入，和内部孔，其沿着所述主体的垂直轴从入口延伸；以及排放部分，其包括至少一对第一出口，其连接到与入口相对的主体的端部并且延伸成朝向主体的垂直轴倾斜，使得熔融材料在朝向主体的垂直轴的方向上被向下排放，以及至少一对第二出口，其在至少一对第一出口的外部设置。

Description

用于铸造的浸入式喷嘴以及包括浸入式喷嘴的连续铸造装置

技术领域

本发明涉及金属铸造装置，更具体地，涉及浸入式喷嘴，其用于供给熔融金属到模具中，并且还涉及包括浸入式喷嘴的连续铸造装置。

背景技术

铸造工艺（例如，连铸铸造工艺）涉及用于通过冷却从模具排出的熔融材料（例如，熔融金属）来连续形成条带的工艺。熔融金属通过浸入式喷嘴从中间包喷射到模具中。流入模具的熔融材料的流动和初始凝固是用于确定连续铸造完成的条带的性质的主要因素。

浸入式喷嘴的结构可以变成调整模具中的熔融材料的流动。如果熔融材料垂直向下地排放，熔融材料可以深深地落入模具中并且凝固的层可能不在模具之下稳定地形成。此外，熔融材料可能不被稳定地供给到模具中因此模具中的熔融材料的表面可能被凝固。另一方面，如果熔融材料的转向流（其朝向熔融材料的表面流动）较强，熔融材料的表面可能变得不稳定，凝固的层可能不均匀地形成，因此条带的质量可能降低。

发明内容

技术问题

本发明提供能够增加条带质量的浸入式喷嘴，以及使用浸入式喷嘴的铸造装置。不过，上述问题是示例性提供的并且不限制本发明的范围。

解决方案

根据本发明的方面，提供了一种用于铸造的浸入式喷嘴，所述浸入式喷嘴包括主体，其包括入口，熔融材料通过所述入口流入，和内部孔，其沿着所述主体的垂直轴从入口延伸；以及排放部分，其包括至少一对第一出口，其连接到与入口相对的主体的端部并且延伸成朝向主体的垂直轴倾斜，使得熔融材料在朝向主体的垂直轴的方向上被向下排放，以及至少一对第二出口，其在至少一对第一出口的外部设置。

至少一对第二出口可延伸成从主体的垂直轴径向地倾斜，使得熔融材料在逐渐远离主体的垂直轴的方向上被向下排放。

至少一对第二出口的直径可以大于至少一对第一出口的直径。

排放部分可以包括底部，其在主体的垂直轴上延伸，以及侧壁，其从底部连接到主体，并且至少一对第一出口可以透过底部，并且至少一对第二出口可以透过侧壁。

底部的高度可以在远离主体的垂直轴的方向上减小。

主体可以进一步包括锥形部分，在其中内部孔的直径朝向排放部分是增加的。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于铸造的浸入式喷嘴，所述浸入式喷嘴包括主体，其包括入口，熔融材料通过所述入口流入，和内部孔，其沿着所述主体的垂直轴从入口延伸；以及排放部分，其连接到与入口相对的主体的端部，其中所述排放部分包括底部，其在主体的垂直轴上延伸；侧壁，其从底部连接到主体；至少一对第一出口，其透过底部并且延伸成朝向主体的垂直轴倾斜，使得熔融材料在朝向主体的垂直轴的方向上被向下排放；以及至少一对第二出口，其在至少一对第一出口的外部设置，透过侧壁，并且至少一对第二出口具有的直径大于至少一对第一出口的直径。

根据本发明的另一方面，提供了一种连续铸型装置，其包括上述浸入式喷嘴。

有益效果

基于根据本发明的实施例的浸入式喷嘴和连续铸造装置，由于第一及第二出口的结合，熔融材料可以被稳定地供给到模具中，并且熔融材料的表面可以是稳定的。这样，当铸造速度和铸造宽度变化的时候，熔融材料的表面上的熔融材料的流量可以在稳定范围内被调整，并且浸入式喷嘴中的剪切应力可以被减小。

附图说明

图1是根据本发明实施例的连续铸造装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的浸入式喷嘴的透视图；

图3是沿着图2所示的线III-III'切开的浸入式喷嘴的截面图；

图4是根据本发明的另一实施例的浸入式喷嘴的截面图；

图5是根据本发明的实验性实施例的浸入式喷嘴的截面图；

图6是示图，其基于图5所示的浸入式喷嘴的模拟显示流量分布；以及

图7是示图，其基于图5所示的浸入式喷嘴的模拟显示内部剪切应力分布。

具体实施方式

在下文，通过参照附图解释本发明的实施例，本发明将进行详细描述。然而，本发明可以很多不同的形式实施并且不应当被构造为限于此处所述的实施例；而是，这些实施例被提供使得本公开将为透彻和完整的，并且将向本领域普通技术人员完全地传递本发明的概念。在附图中，为了解释方便，元件的尺寸可以被放大或减小。

在本发明的下面的实施例中，熔融材料可以广泛地涉及将凝固的液体物质。例如，当金属被铸造的时候，熔融材料可以涉及熔融金属。特别地，当钢被铸造的时候，熔融材料可以涉及熔融钢。

图1是根据本发明实施例的连续铸造装置的示意图。

参照图1，中间包105可以含有于高温形成的熔融材料50（例如，熔融金属）。浸入式喷嘴100被连接到中间包105的底面，浸入式喷嘴100的端部可以被插入模具140中以用于限定条带的形状。可选地，用于控制熔融材料50的量的上部喷嘴（未示出）和板部件（未示出）可以在浸入式喷嘴100和中间包105之间被进一步提供。

熔融材料50通过浸入式喷嘴100从中间包105插入模具140并初始地凝固以形成凝固层51。离开模具140的凝固层51由喷涂喷嘴156喷涂的冷却介质冷却并且形成条带55，条带55具有一定形状（例如，板形）。然后，条带55被引导辊158引导并且为了后续工艺移动。

流入模具140的熔融材料50的流动和初始凝固是用于确定连续铸造完成的条带55的性质的主要因素。如将在下面描述的，通过优化浸入式喷嘴100的结构，根据当前实施例的连续铸造装置可以增加被插入模具140中的熔融材料50的稳定性，因而改进条带55的质量。

图2是根据本发明实施例的浸入式喷嘴100的透视图。图3是沿着图2所示的线III-III'切开的浸入式喷嘴100的截面图。

参照图2和3，浸入式喷嘴100可以包括主体110和排放部分120。主体110可以包括入口112，图1所示的熔融材料50通过所述入口112流入，并且排放部分120可以包括第一及第二出口123和126，熔融材料50通过所述第一及第二出口123和126流出。排放部分120可以作为与主体110的一体件形成或者形成为可以从主体110拆卸。如果主体110和排放部分120作为一体件形成，排放部分120可以指的是浸入式喷嘴100的第一及第二出口123和126定位处的部分。在这种情况下，主体110可以指的是沿着浸入式喷嘴100的垂直轴V1从入口112到排放部分120的其余部分。

浸入式喷嘴100可以由防火材料形成，防火材料不会由于熔融材料50的高温而恶化。例如，浸入式喷嘴100可以由氧化物、氮化物、碳化物，或其混合物形成。浸入式喷嘴100的上述材料仅仅是例子并且不限制当前实施例的范围。

主体110可以包括入口112，熔融材料50通过所述入口112流入，和内部孔113，其连接到所述入口112。内部孔113可以沿着浸入式喷嘴100或主体110的垂直轴V1延伸。内部孔113可以具有各种形状并且形状不限制当前实施例的范围。例如，主体110可以包括锥形部分114，其中内部孔113的直径D1朝向排放部分120是增加的。这样，经过内部孔113的熔融材料50可以朝向排放部分120传播。

排放部分120可以被连接到与入口112相对的主体110的端部并且可以包括底部122和侧壁125。底部122可以在主体110的垂直轴V1上延伸并且由此可以部分地封闭内部孔113。侧壁125可以从底部122向上延伸并且可以被连接到主体110的端部。例如，侧壁125可以具有弯曲的形状，其中侧壁125的宽度从底部122朝向主体110是很大地增加然后稍微地减小。例如，排放部分120的横截面可以完全或部分地具有多边形的形状，例如，八角形的形状。

底部122可以具有从底部122的外圆周表面124向内增大的形状。外圆周表面124可以是浸入式喷嘴100的底面。排放部分120的横截面可以具有多边形的形状，外圆周表面124可以基本上垂直于主体110的垂直轴V1。底部122的高度，即从外圆周表面124的底部122的厚度，可以朝向底部122的边缘从主体110的垂直轴V1减小。

至少一对第一出口123可以透过底部122并且可以被连接到内部孔113。例如，第一出口123可以相对于主体110的垂直轴V1对称地设置。第一出口123可以朝向主体110的垂直轴V1倾斜，使得熔融材料50在图1所示的模具140中聚集。例如，从每个第一出口123的横截面中心到主体110的垂直轴V1的距离可以从内部朝向排放部分120的外部逐渐地或逐步地减小。第一出口123的宽度可以不变地维持或者可以根据第一出口123的深度变化。

这样，熔融材料50在主体110的垂直轴V1的方向上可以从第一出口123向下流动并且可以聚集进入模具140中。第一出口123可以调整向下垂直地流入模具140中的熔融材料50的向下流。由于从第一出口123排放的熔融材料50的流彼此碰撞然后传播，可以防止熔融材料50过度地垂直落入模具140中，由此可以防止图1所示的凝固层51不稳定地形成。

至少一对第二出口126可以在第一出口123的外部透过侧壁125并且可以被连接到内部孔113。例如，第二出口126可以相对于主体110的垂直轴V1对称地设置。第二出口126可以从主体110的垂直轴V1径向向下倾斜。例如，从每个第二出口126的横截面中心到主体110的垂直轴V1的距离可以从内部朝向排放部分120的外部逐渐地或逐步地增加。第二出口126的宽度可以不变地维持或者可以根据第二出口126的深度变化。

例如，如图3所示，侧壁125可以具有多边形的横截面，第二出口126可以透过侧壁125的至少两个表面。上述形状可以帮助更精细地调整熔融材料50的排放方向和量。

这样，熔融材料50在逐渐远离主体110的垂直轴V1的方向上从第二出口126向下排放。从第二出口126排放的熔融材料50可以与模具140和径向流动的向下流碰撞，并且因此可以产生朝向熔融材料50的表面流动的转向流。

如上所述，由于第一及第二出口123和126的结合，熔融材料50甚至可以在高速铸造中以及低速铸造中稳定地被供给，并且熔融材料50的表面可以是稳定的。当铸造速度和铸造宽度变化的时候，熔融材料50的流量可以在稳定范围内被调整。例如，熔融材料50的表面可以通过使用第一出口123被稳定，并且熔融材料50的总的稳定流和均匀流量可以通过使用第二出口126被确保，第二出口126具有的直径D3大于第一出口123的直径D2。

图4是根据本发明的另一实施例的浸入式喷嘴100a的截面图。根据当前实施例的浸入式喷嘴100a与图2和3所示的浸入式喷嘴100做了部分修改，并且因此在这里不再提供其重复的描述。

参照图4，排放部分120a可以包括底部122和侧壁125a。排放部分120a的横截面可以完全或部分地具有六角形状。第一出口123可以透过底部122，第二出口126a可以透过侧壁125a。第二出口126a与图3所示的第二出口126的不同之处在于第二出口126a透过侧壁125a的至少一个表面。

图3和4的上述实施例中的排放部件120和120a的形状仅仅是例子，并且这些实施例限定了本发明。例如，虽然上面描述了第二出口126或126a透过侧壁125或125a的一或两个表面，但是它们可以透过三个或更多个表面。此外，第一出口123或第二出口126或126a的数量可以是三个或更多个。底部122的形状也可以适当地变化。

现在通过执行模仿来描述根据本发明的实验性实施例的浸入式喷嘴的特征。

图5是根据本发明的实验性实施例的浸入式喷嘴300的截面图。

参照图5，浸入式喷嘴300可以包括第一及第二出口123和126。浸入式喷嘴300可以基本上与图2和3所示的浸入式喷嘴100相同。

图6是示图，其基于图5所示的浸入式喷嘴300的模拟显示流量分布。在图6中，流量朝向红色部分是增加的并且朝向蓝色部分是减小的。

参照图6，从第一出口123排放的第一向下流52a聚集，从第二出口126排放的第二向下流53a向下传播。由于第一及第二向下流52a和53a的流量并不是非常不同的，看上去总流量可以在质量稳定范围内不变地维持。第二向下流53a与图1所示的模具140碰撞的部分被转向，并且朝向熔融材料的表面稳定地流动。相应地，根据当前实验性实施例，熔融材料的流动稳定性和表面稳定性二者可以被确保。

图7是示图，其基于图5所示的浸入式喷嘴300的模拟显示内部剪切应力分布。在图7中，剪切应力朝向红色部分是增加的并且朝向蓝色部分是减小的。

参照图7，看到浸入式喷嘴300在第一及第二出口123和126附近可以具有非常低的剪切应力。

尽管本发明已经关于其示例性实施例被特别显示和描述，本领域普通技术人员将理解可以在不脱离下面的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下进行形式和细节的各种变化。

Claims (9)

1.一种用于铸造的浸入式喷嘴，所述浸入式喷嘴包括：

主体，所述主体包括入口，熔融材料通过所述入口流入，并且所述主体包括内部孔，其沿着所述主体的垂直轴从入口延伸；以及

排放部分，所述排放部分包括至少一对第一出口，其连接到与入口相对的主体的端部并且延伸成朝向主体的垂直轴倾斜，使得熔融材料在朝向主体的垂直轴的方向上被向下排放，并且所述排放部分包括至少一对第二出口，其在至少一对第一出口的外部设置。

2.根据权利要求1所述的浸入式喷嘴，其特征在于，至少一对第二出口延伸成从主体的垂直轴径向地倾斜，使得熔融材料在逐渐远离主体的垂直轴的方向上被向下排放。

3.根据权利要求2所述的浸入式喷嘴，其特征在于，至少一对第二出口的直径大于至少一对第一出口的直径。

4.根据权利要求1所述的浸入式喷嘴，其特征在于，排放部分包括底部，其在主体的垂直轴上延伸，并且排放部分包括侧壁，其从底部连接到主体，并且

其中至少一对第一出口透过底部，并且至少一对第二出口透过侧壁。

5.根据权利要求4所述的浸入式喷嘴，其特征在于，底部的高度在远离主体的垂直轴的方向上减小。

6.根据权利要求1所述的浸入式喷嘴，其特征在于，主体进一步包括锥形部分，在其中内部孔的直径朝向排放部分是增加的。

7.根据权利要求1所述的浸入式喷嘴，其特征在于，排放部分具有多边形的横截面。

8.一种用于铸造的浸入式喷嘴，所述浸入式喷嘴包括：

主体，所述主体包括入口，熔融材料通过所述入口流入，并且所述主体包括内部孔，其沿着所述主体的垂直轴从入口延伸；以及

排放部分，其连接到与入口相对的主体的端部，

其中所述排放部分包括：

底部，其在主体的垂直轴上延伸；

侧壁，其从底部连接到主体；

至少一对第一出口，其透过底部并且延伸成朝向主体的垂直轴倾斜，使得熔融材料在朝向主体的垂直轴的方向上被向下排放；以及

至少一对第二出口，其在至少一对第一出口的外部设置，透过侧壁，并且至少一对第二出口具有的直径大于至少一对第一出口的直径。

9.一种连续铸型装置，其包括根据权利要求1所述的浸入式喷嘴。

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