一种长水口密封结构的制作方法

[0001]
本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种长水口密封结构。


背景技术：

[0002]
优特钢钢水纯净度要求越来越高，钢水二次氧化、增氮直接影响钢水质量。钢水经过精炼夹杂物得到控制，在连铸钢水浇注环节放置钢包到中包的保护浇注尤为关键。
[0003]
连铸钢水浇注过程钢水从钢包经过长水口流入到中间包，钢包和中间包之间采用长水口连接保护钢水防止二次氧化造成钢水质量问题。其中，长水口上部与钢包下水口连接，下部插入中间包钢液内，钢水快速流动会产生抽吸，会将周围空气吸入钢液中，为减轻钢水氧化，在长水口上腕部进行吹氩保护，若长水口与钢包下水口之间密封不严，会发生钢水的二次氧化问题，导致钢水增氮，影响钢水质量。
[0004]
目前，长水口和钢包下长水口之间多是采用密封垫和通氩气进行密封，但由于钢包水口和长水口的材质为耐火材料，长水口中的密封垫的密封作用有限。氩气密封是通过在钢包下水口和长水口的结合处吹入氩气，防止空气吸入，但由于连铸浇注过程钢水产生抽吸作用，由于钢包下水口与长水口接触不良等造成不同程度吸入空气现象钢水氧化增氮2-8ppm无法满足优特钢高质量要求。
[0005]
现有技术中一种曲面密封双路吹氩长水口结构，长水口的腕部内腔还是漏斗型结构，在长水口下端增加了一个吹氩密封环，直接降低长水口腕部强度，使长水口在腕部吹氩处容易发生腕部开裂断裂风险，影响长水口使用寿命。


技术实现要素：

[0006]
针对上述技术问题，本发明提供一种长水口密封结构，长水口腕部的内腔为类圆台形，内腔底部的圆台面与长水口的钢流入口连接，所述下水口的下部安装在长水口的内腔，内腔的斜边带有弧度，弧度与下水口下部的弧度一致，钢包下水口与长水口曲面接触，本发明解决了长水口与钢包下水口之间接触不紧密问题，避免了钢水从钢包流入中包过程钢水氧化、增氮，可将钢包到中间包钢水增氮控制在2ppm以内，进一步提高钢水质量。
[0007]
本发明的技术方案是：一种长水口密封结构，包括长水口、下水口和密封垫；
[0008]
所述长水口包括腕部、长水口本体、长水口渣线和吹氩孔；所述腕部位于长水口本体上部，所述长水口渣线位于长水口本体下部，所述吹氩孔位于长水口本体上部、且与腕部的内腔连通；
[0009]
所述腕部的内腔为类圆台形，内腔底部的圆台面与长水口的钢流入口连接；所述下水口的下部安装在长水口的内腔，内腔的斜边带有弧度，弧度与下水口下部的弧度一致；所述长水口和下水口之间设有密封垫。
[0010]
上述方案中，所述内腔底部的圆台面的直径比钢流入口的直径大。
[0011]
上述方案中，所述下水口的底部直径与圆台面的直径相等。
[0012]
上述方案中，所述密封垫的形状与内腔相同。
[0013]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0014]
本发明提供一种长水口密封结构，长水口腕部的内腔为类圆台形，内腔底部的圆台面与长水口的钢流入口连接，所述下水口的下部安装在长水口的内腔，内腔的斜边带有弧度，弧度与下水口下部的弧度一致，钢包下水口与长水口曲面接触，本发明解决了长水口与钢包下水口之间接触不紧密问题，避免了钢水从钢包流入中包过程钢水氧化、增氮，可将钢包到中间包钢水增氮控制在2ppm以内，进一步提高钢水质量。
附图说明
[0015]
图1是本发明一实施方式的长水口结构示意图。
[0016]
图2是本发明一实施方式的下水口结构示意图。
[0017]
图3是本发明一实施方式的长水口和下水口配合结构示意图。
[0018]
图4是本发明一实施方式的原长水口结构示意图。
[0019]
图5是本发明一实施方式的原长水口和下水口配合结构示意图。
[0020]
图6是本发明一实施方式的110吨钢水包下水口结构尺寸示意图。
[0021]
图7是本发明一实施方式的40吨中包连接采用的长水口结构尺寸示意图。
[0022]
图8是本发明一实施方式的各工序氮含量的变化趋势图。
[0023]
图9是本发明一实施方式的试验炉次增氮量变化图。
[0024]
图中：1、腕部；2、长水口本体；3、长水口渣线；4、吹氩孔；5、长水口；6、下水口；7、钢流入口；8、内腔；9、圆台面；10、原长水口。
具体实施方式
[0025]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0026]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0027]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028]
图1-3所示为所述长水口密封结构的一种较佳实施方式，所述长水口密封结构，包括长水口5、下水口6和密封垫；所述长水口5包括腕部1、长水口本体2、长水口渣线3和吹氩
孔4；所述腕部1位于长水口本体2上部，所述长水口渣线3位于长水口本体2下部，所述吹氩孔4位于长水口本体2上部、且与腕部1的内腔8连通；所述腕部1的内腔8为类圆台形，内腔8底部的圆台面9与长水口5的钢流入口7连接；所述下水口6的下部安装在长水口5的内腔8，内腔8的斜边带有弧度，弧度与下水口6下部的弧度一致；所述长水口5和下水口6之间设有密封垫。
[0029]
所述内腔8底部的圆台面9的直径比钢流入口7的直径大。
[0030]
所述下水口6的底部直径与圆台面9的直径相等。
[0031]
所述密封垫的形状与内腔8相同。
[0032]
图4所示为原长水口结构示意图，原长水口10的腕部内壁为“漏斗形”，内壁为的斜边为直线，且内壁与钢流入口7直接的下部直径与钢流入口7的直径相同。原长水口10浇注过程不粘冷钢、操作方便，但是也存在长水口与钢包下水口不能紧密接触的弊端。如图5所示，下水口6与原长水口10之间的连接方式为线接触，且下水口6与原长水口10的腕部内腔底部还有很大的多余空间，基于这样的结构，又由于钢包下水口和长水口的材质为耐火材料，长水口中的密封垫的密封作用有限，密封效果不好，连铸浇注过程钢水产生抽吸作用，由于钢包下水口与原长水口接触不良等造成不同程度吸入空气现象钢水氧化增氮2-8ppm无法满足优特钢高质量要求。使用原长水口10在电炉生产s45cr、s355j2、42crmo钢种时，对连铸工序增氮现状进行取样调查，跟踪每炉钢从vd炉与连铸中间包氮含量的变化，每个钢种分别取了10炉钢水气体样，各钢种在各工序的平均增氮量检测结果详见表1。
[0033]
表1各种钢种平均增氮量
[0034][0035]
从表1可以看出，电炉产线在生产上述三个钢种时，连铸钢包到中间包过程平均增氮量0.00058％，该环节增氮较多。虽然原长水口10和钢包下长水口6之间采用密封垫和吹氩进行密封，但是由于钢包下水口6和长水口10之间存在配合紧密度不够，造成吸气增氮问题。
[0036]
本发明设计的长水口5的结构使钢包下水口6与长水口5之间的连接方式由线接触变为曲面接触，在相同接触力作用下，曲面密封接触方式大幅度增大密封效果显著增强，可以有效防止了钢水流过该通道时发生二次氧化、吸氮问题。
[0037]
根据本实施例，优选的，如图6和7所示，设计了一种110吨钢水包下水口结构尺寸与40吨中包连接采用的长水口结构尺寸。采用该结构的长水口钢水二次氧化增氮由原来的平均增氮6pp降低到了平均增氮1.5pp，满足连铸过程钢包至中包钢水增氮≤2ppm的质量水平。
[0038]
具体过程如下：在生产42crmo钢种时，对优化后的钢包长水口增氮效果进行了试验。全程跟踪生产10炉钢从lf、vd、中包、成品氮含量的平均值变化规律，如图8所示，该钢制生产lf钢水平均氮含量0.00453％，经过vd处理后钢水氮含量平均0.00302％，中包钢水氮含量0.00317％，连铸坯成品平均氮含量0.00325％。钢水从vd到连铸增氮i0.00015％，可见改进后的长水口5对密封效果显著，增氮得到明显控制。
[0039]
为进一步验证优化后的长水口5的结构对钢水增氮效果，在正常生产工艺条件不变的情况下，连续跟踪了50炉4130、45、s45cr、40cr、38crmoal钢种从vd到中间包的钢水增氮量数据，如图9所示，钢包长水口5结构改进优化后，试验跟踪的50炉从vd的到中间包的钢水平均增氮0.00012％，最大增氮0.0002％，最小增氮量0.00002％达到了良好的钢水控氮效果。
[0040]
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0041]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

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