一種雙輥薄帶連鑄用水口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄帶連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙輥薄帶連鑄用水口。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵材料是現(xiàn)代文明社會的物質(zhì)基礎(chǔ)，在可預(yù)見的未來，鋼鐵仍將作為社會支柱材料而存在，而連鑄方法又是生產(chǎn)鋼鐵材料的最主要技術(shù)手段。物質(zhì)社會在向更高層次進(jìn)步的過程中，對鋼鐵材料的質(zhì)量提出更高要求，并迫切需要降低鋼鐵材料生產(chǎn)、使用和回收過程中對社會的負(fù)面影響，并實(shí)現(xiàn)人類維護(hù)共同未來而制定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，這要求連鑄技術(shù)要有量的改進(jìn)乃至質(zhì)的變革。隨著生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累、基礎(chǔ)理論的進(jìn)步，尤其是數(shù)字計(jì)算機(jī)預(yù)測復(fù)雜實(shí)際過程的采用，為連鑄技術(shù)的改進(jìn)提供了不可或缺的基礎(chǔ)。目前，連鑄技術(shù)仍然是當(dāng)今最活躍和最具影響力的鋼鐵科技創(chuàng)新點(diǎn)，它的發(fā)展方向，需要綜合考慮環(huán)境影響和資源效益，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化，總而言之，就是“綠色制造”，而作為終極連鑄技術(shù)的雙輥薄帶連鑄就屬于“綠色制造”。
[0003]目前，隨著“綠色制造”上升為國家戰(zhàn)略，有著“夢”之稱的薄帶連鑄技術(shù)重新被國內(nèi)各大院校及相關(guān)科研院所提上重要的研究地位，作為近終形連鑄技術(shù)的一種，鋼的雙輥薄帶連鑄技術(shù)將冶金工藝和金屬材料組織性能更加緊密的聯(lián)系在一起，屬于跨學(xué)科的研究范疇，亦是當(dāng)今鋼鐵工業(yè)的重要發(fā)展方向，它的驅(qū)動力既有該工藝本身所蘊(yùn)含的巨大商業(yè)價(jià)值，更有來自當(dāng)前資源與環(huán)境的前所未有的巨大壓力，這些驅(qū)動要素使得企業(yè)和科研院校愿意投入巨大的人力和資金來突破目前鋼鐵工業(yè)的既有模式技術(shù)優(yōu)越性。
[0004]在雙輥薄帶連鑄過程中，金屬熔液通過水口進(jìn)入對向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥與側(cè)封裝置圍成的熔池內(nèi)，熔池內(nèi)的金屬熔液結(jié)晶輥工作面經(jīng)歷亞快速凝固過程，最終從兩結(jié)晶輥距離最近的地方拉出。而水口結(jié)構(gòu)又是薄帶質(zhì)量的重要影響因素之一。研究表明:雙輥薄帶連鑄過程中，結(jié)晶輥?zhàn)陨淼男D(zhuǎn)會導(dǎo)致其工作面出現(xiàn)金屬熔體的剪切流動，而剪切流動與熔池底部回流相互作用，會在靠近結(jié)晶輥工作面的位置產(chǎn)生低粘度高溫區(qū)，即楔形區(qū)，降低乳制區(qū)長度，并最終降低工藝穩(wěn)定性，影響最終薄帶質(zhì)量；同時(shí)，水口結(jié)構(gòu)有可能造成卡門渦街的出現(xiàn)，這是導(dǎo)致鑄帶出現(xiàn)多孔缺陷的主要原因。所以，在設(shè)計(jì)水口結(jié)構(gòu)過程中，必須對結(jié)晶輥工作面剪切流的發(fā)展進(jìn)行抑制，同時(shí)避免或抑制卡門渦街現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種雙輥薄帶連鑄用水口，能夠有效避免結(jié)晶輥工作面剪切流的過度發(fā)展，并同時(shí)能夠抑制卡門渦街現(xiàn)象所造成的薄帶多孔缺陷，從而有效提高連鑄工藝穩(wěn)定性和薄帶連鑄質(zhì)量。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種雙輥薄帶連鑄用水口，包括導(dǎo)流段和出液段，在所述導(dǎo)流段內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液腔，在所述出液段上開設(shè)有出液口，其特點(diǎn)是:在所述出液段下部設(shè)置有湍流抑制結(jié)構(gòu)段，在湍流抑制結(jié)構(gòu)段上開設(shè)有湍流抑制壁面。
[0007]在所述湍流抑制結(jié)構(gòu)段上對稱設(shè)置有兩處湍流抑制壁面，所述湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面相對應(yīng)。
[0008]所述湍流抑制壁面采用圓弧面、平面或平面與圓弧面的組合，且湍流抑制壁面的軸向中心線與結(jié)晶輥的軸向中心線相重合或不重合。
[0009]所述湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面之間構(gòu)成湍流抑制區(qū)，所述湍流抑制區(qū)的間距范圍為0.01mm?10mm。
[0010]所述湍流抑制結(jié)構(gòu)段下端面為平面、圓弧面或平面與圓弧面的組合，湍流抑制結(jié)構(gòu)段上端面為斜面、圓弧面或平面與圓弧面的組合，湍流抑制結(jié)構(gòu)段的上端面與下端面之間的夾角范圍為1°?90°。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，首次在水口中增加了可與結(jié)晶輥工作面共同構(gòu)成湍流抑制區(qū)的湍流抑制結(jié)構(gòu)段，僅通過簡單的水口結(jié)構(gòu)改進(jìn)，便實(shí)現(xiàn)了提高連鑄工藝穩(wěn)定性和薄帶連鑄質(zhì)量的目的。在增加湍流抑制結(jié)構(gòu)段后，當(dāng)結(jié)晶輥表面的邊界層剪切流經(jīng)過湍流抑制段的湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面所構(gòu)成的湍流抑制區(qū)時(shí)，結(jié)晶輥工作面剪切流被有效抑制，其過度發(fā)展趨勢被有效阻止，從而使楔形區(qū)深度得以降低，最終增加乳制區(qū)長度，并且有效抑制了因卡門渦街現(xiàn)象所造成的薄帶多孔缺陷，從而有效提高了連鑄工藝穩(wěn)定性和薄帶連鑄質(zhì)量。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的雙輥薄帶連鑄用水口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的雙輥薄帶連鑄用水口與結(jié)晶輥的位置關(guān)系圖；
[0015]圖3為圖2中I部放大圖；
[0016]圖中，1一導(dǎo)流段，2 —出液段，3—瑞流抑制結(jié)構(gòu)段，4 一瑞流抑制壁面，5—結(jié)晶棍，6一瑞流抑制區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018]如圖1、2、3所示，一種雙輥薄帶連鑄用水口，包括導(dǎo)流段1和出液段2，在所述導(dǎo)流段1內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液腔，在所述出液段2上開設(shè)有出液口，其特點(diǎn)是:在所述出液段2下部設(shè)置有湍流抑制結(jié)構(gòu)段3，在湍流抑制結(jié)構(gòu)段3上開設(shè)有湍流抑制壁面4。
[0019]在所述湍流抑制結(jié)構(gòu)段3上對稱設(shè)置有兩處湍流抑制壁面4，所述湍流抑制壁面4與結(jié)晶輥5工作面相對應(yīng)。
[0020]所述湍流抑制壁面4采用圓弧面，且湍流抑制壁面4的軸向中心線與結(jié)晶輥5的軸向中心線相重合。
[0021]所述湍流抑制壁面4與結(jié)晶輥5工作面之間構(gòu)成湍流抑制區(qū)6，所述湍流抑制區(qū)6的間距為5mm。
[0022]所述湍流抑制結(jié)構(gòu)段3下端面為平面，湍流抑制結(jié)構(gòu)段3上端面為斜面，湍流抑制結(jié)構(gòu)段3的上端面與下端面之間的夾角為33°。
[0023]將傳統(tǒng)水口替換為本發(fā)明的新型水口后，由于湍流抑制壁面4靠近結(jié)晶輥5工作面并形成湍流抑制區(qū)6，在雙輥薄帶連鑄過程中，當(dāng)結(jié)晶輥5工作面的剪切流經(jīng)過湍流抑制區(qū)6時(shí)，結(jié)晶輥5工作面剪切流的發(fā)展被有效抑制，可降低楔形區(qū)深度，有效增加乳制區(qū)長度。再有，因卡門渦街現(xiàn)象造成的結(jié)晶輥工作面金屬熔液出現(xiàn)的速度波動也被有效抑制，進(jìn)而有效避免了薄帶多孔缺陷，從而有效提高了連鑄工藝穩(wěn)定性和薄帶連鑄質(zhì)量。
[0024]本發(fā)明是以前期研究作為設(shè)計(jì)依據(jù)，通過在水口下部設(shè)置可與結(jié)晶輥工作面構(gòu)成湍流抑制區(qū)的湍流抑制壁面，有效提高連鑄工藝穩(wěn)定性和薄帶連鑄質(zhì)量。
[0025]實(shí)施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙輥薄帶連鑄用水口，包括導(dǎo)流段和出液段，在所述導(dǎo)流段內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液腔，在所述出液段上開設(shè)有出液口，其特征在于:在所述出液段下部設(shè)置有湍流抑制結(jié)構(gòu)段，在湍流抑制結(jié)構(gòu)段上開設(shè)有湍流抑制壁面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙輥薄帶連鑄用水口，其特征在于:在所述湍流抑制結(jié)構(gòu)段上對稱設(shè)置有兩處湍流抑制壁面，所述湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面相對應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙輥薄帶連鑄用水口，其特征在于:所述湍流抑制壁面采用圓弧面、平面或平面與圓弧面的組合，且湍流抑制壁面的軸向中心線與結(jié)晶輥的軸向中心線相重合或不重合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙輥薄帶連鑄用水口，其特征在于:所述湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面之間構(gòu)成湍流抑制區(qū)，所述湍流抑制區(qū)的間距范圍為0.01mm?10mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙輥薄帶連鑄用水口，其特征在于:所述湍流抑制結(jié)構(gòu)段下端面為平面、圓弧面或平面與圓弧面的組合，湍流抑制結(jié)構(gòu)段上端面為斜面、圓弧面或平面與圓弧面的組合，湍流抑制結(jié)構(gòu)段的上端面與下端面之間的夾角范圍為1°?90°。
【專利摘要】一種雙輥薄帶連鑄用水口，包括導(dǎo)流段和出液段，在導(dǎo)流段內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液腔，在出液段上開設(shè)有出液口，在出液段下部設(shè)置有湍流抑制結(jié)構(gòu)段，在湍流抑制結(jié)構(gòu)段上對稱設(shè)置有兩處湍流抑制壁面，湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面相對應(yīng)；湍流抑制壁面采用圓弧面，且湍流抑制壁面的軸向中心線與結(jié)晶輥的軸向中心線相重合；湍流抑制壁面與結(jié)晶輥工作面之間構(gòu)成湍流抑制區(qū)，湍流抑制區(qū)的間距范圍為0.01mm～10mm；湍流抑制結(jié)構(gòu)段下端面為平面，湍流抑制結(jié)構(gòu)段上端面為斜面，湍流抑制結(jié)構(gòu)段上、下端面之間夾角范圍為1°～90°。本發(fā)明能夠有效避免邊界層剪切流的過度發(fā)展，能夠抑制卡門渦街現(xiàn)象所造成的薄帶多孔缺陷，從而有效提高連鑄工藝穩(wěn)定性和薄帶連鑄質(zhì)量。
【IPC分類】B22D11/06
【公開號】CN105458196
【申請?zhí)枴緾N201510890292
【發(fā)明人】朱苗勇, 徐綿廣, 賈雄飛, 王朝輝
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月7日