防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包的制作方法
【專利摘要】一種防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包包括包壁和包底，所述包底包括由外至內的外殼、永久層、工作層三層結構，所述包底的工作層包括保溫磚和水口座磚，在所述水口座磚上開設用于鋼包內的鋼液流出的滑動水口，所述水口座磚的高度低于所述包底的保溫磚的高度，以使滑動水口周圍的水口座磚相對于保溫磚形成凹坑，進而增加鋼包內的鋼液液面距離滑動水口的距離，本實用新型通過在鋼包的底部形成一個凹坑，將滑動水口設置在該凹坑上，進而通過增加鋼液距離凹坑的底部的距離來實現增加鋼液距離滑動水口的距離，而且鋼包的容鋼液量也基本不變，設計新穎，結構簡單，實用效果較好。
【專利說明】
防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包
技術領域
[0001]本實用新型屬于金屬鑄造用澆注設備技術領域，尤其涉及一種防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包。【背景技術】
[0002]為預防鑄鋼件澆注時鋼渣進入到鑄型影響鑄件質量，澆注時必須留有充足的余鋼，確保澆注完畢后鋼渣不會進入到鑄型中。考慮到成本因素，一般情況，余鋼重量都控制在5t左右。
[0003]但隨著科學技術的發展，對鑄件質量的檢測要求也越來越高，陸續反映出鑄件中存有鋼渣。通過分析發現，這些鋼渣都是澆注后期被鋼液卷入到鑄型中去的，鋼渣一旦直接進入鑄件本體，對鑄件質量影響非常大，后續需要花費很大的精力去挖除和焊修缺陷，對生產成本的節約及生產效率的提高非常不利。
[0004]現有技術中也有通過改變鋼包底部結構來減少鋼液的卷渣，例如申請號為 201410611773.3的發明專利申請中，公開一種放置鋼水卷渣的鋼包設計方法，是將鋼包的包底設計為一半高、一半低呈臺階狀，臺階的高度差等于鋼水卷渣時的高度，鋼包水口位置設置在鋼包底水平面低的一側，該技術方案中，將整個包底設計為臺階狀，雖然可以增加鋼液距離水口的距離，但是該鋼包的體積明顯減小，鋼包的容鋼液量也大大減少，當需要容納同樣的鋼液時，需要更大規格的鋼包來實現，造成資源浪費、成本增加。
【發明內容】
[0005]有必要提出一種更加節約成本、又能增加鋼液距離滑動水口的距離的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包。
[0006]—種防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包包括包壁和包底，所述包壁包括由外至內的外殼、永久層、保溫層、工作層四層結構，所述包底包括由外至內的外殼、永久層、工作層三層結構，所述包底的工作層包括保溫磚和水口座磚，在所述水口座磚上開設用于鋼包內的鋼液流出的滑動水口，所述水口座磚的高度低于所述包底的保溫磚的高度，以使滑動水口周圍的水口座磚相對于保溫磚形成凹坑，進而增加鋼包內的鋼液液面距離滑動水口的距離。
[0007]優選的，所述保溫磚為長方體，將包底的保溫磚豎向設置，所述水口座磚的保溫磚橫向設置，以使水口座磚的保溫磚的高度低于包底的保溫磚的高度，以形成凹坑。
[0008]優選的，所述凹坑的深度為包底的保溫磚的高度的1/2?2/3。
[0009]優選的，所述滑動水口為圓形，所述凹坑為正方體，滑動水口的直徑為水口座磚的邊長的1/3?1。
[0010]優選的，所述滑動水口的直徑為凹坑的邊長的1/2。[〇〇11]優選的，所述滑動水口的位置偏離凹坑的中心位置。[〇〇12]優選的，在所述包底的工作層上設置兩個所述水口座磚，以形成兩個凹坑，在兩個所述凹坑上分別開設所述滑動水口，所述兩個凹坑設置在包底的相同半圓包底上，所述兩個凹坑之間的距離不小于所述包底的半徑。
[0013]優選的，所述包底是傾斜的，傾斜方向為由不設置水口座磚的半圓包底向設置水口座磚的半圓包底傾斜，進而增加鋼包內的鋼液液面距離凹坑內的滑動水口的距離。[〇〇14]優選的，在包底還設置滑動機構，所述滑動機構與滑動水口配合，以將滑動水口打開或封堵。
[0015]本實用新型通過在鋼包的底部形成一個凹坑，將滑動水口設置在該凹坑上，進而通過增加鋼液距離凹坑的底部的距離來實現增加鋼液距離滑動水口的距離，而且鋼包的容鋼液量也基本不變，設計新穎，結構簡單，實用效果較好。【附圖說明】
[0016]圖1為防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包的包底的結構示意圖。
[0017]圖2為圖1中的包底的縱截面結構示意圖。
[0018]圖3為鋼廠普遍采用的鋼包的包底的結構示意圖。
[0019]圖4為圖3中的包底的縱截面結構示意圖。
[0020]圖中:包底1、保溫磚11、水口座磚12、凹坑13、滑動水口 14。【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本實用新型的技術方案及其實施效果作進一步說明。
[0022]參見圖1、圖2,上述防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包包括包壁和包底1，包壁包括由外至內的外殼、永久層、保溫層、工作層四層結構，包底1包括由外至內的外殼、永久層、工作層三層結構，包底1的工作層包括保溫磚11和水口座磚12,在水口座磚12上開設用于鋼包內的鋼液流出的滑動水口 14，水口座磚12的高度低于包底1的保溫磚11的高度，以使滑動水口 14周圍的水口座磚12相對于保溫磚11形成凹坑13，進而增加鋼包內的鋼液液面距離滑動水口 14的距離。[〇〇23]本技術方案也是通過改變鋼包包底1結構來減少鋼液的卷渣。
[0024]通常在澆注過程中，隨著澆注后期鋼水液面的下降，鋼液產生匯流漩渦，促進渣鋼乳化，鋼渣隨著鋼液流進鑄型。在容器排流過程中，液體先垂直下降，降到一定高度時，液體便開始向滑動水口 14中線匯集，并在渣層表面形成漩渦，這時的液面高度稱為臨界漩渦高度H。隨著鋼液面進一步下降，凹渦越來越明顯，旋流速度也越來越大，直至貫通水口，這時的液面高度稱為貫通高度，此時大量渣子已經進入水口。液面繼續下降，原本向出流口中心線匯流的流體質點，由于離心力的作用產生切向速度，使其運動軌跡越來越偏離徑向而演變成繞中心線的旋轉流動，最終發展為具有強烈抽吸作用的貫通出流口的漏斗狀漩渦，致使漩渦卷渣而下。
[0025]普遍鋼廠采用的鋼包包底1結構如圖3、圖4所示，包括氬氣座磚，透氣塞，水口座磚 12,滑動水口 14,鋼包包底1耐材，其中水口座磚12、氬氣座磚與鋼包包底1耐材處于同一平面，鋼液澆注到后期剩余5t左右時，滑動水口 14上方的鋼液面開始形成漩渦，并且越來越嚴重，最后鋼渣被卷到鑄型中，嚴重影響鑄件表面質量。
[0026]而本實用新型是在鋼包的包底1上設計一個凹坑13,又將滑動水口 14開設在凹坑13上，進而增加鋼液液面距離凹坑13及水口的高度，如此，凹坑13中的鋼液高度大于鋼包內的鋼液高度，相比較于包底是平面時，5t的余鋼量已經達到臨界漩渦高度H，例如500mm，開始形成漩渦，開始卷渣，如果要防止現有鋼包出現鋼液卷渣情況，要將余鋼量增加到8t? 9t，這樣無形中增加了冶煉成本。而本設計中，部分鋼液進入凹坑13,由于凹坑13的深度，使得鋼液液面至凹坑13的底部的距離L仍然大于500mm，即大于臨界漩渦高度H，使得滑動水口 14處的鋼液不易形成漩渦，也不會形成卷渣。[〇〇27]進一步，保溫磚11為長方體，包括長、寬、高，水口座磚12為長方體，將包底1的保溫磚11豎向設置，水口座磚12的保溫磚11橫向設置，參見圖2，以使水口座磚12的保溫磚11的高度低于包底1的保溫磚11的高度，以形成凹坑13。該方案是通過改變原包底1的保溫磚11 的擺放布局來形成凹坑13的，不僅嚴格控制成本，而且采用如此結構砌爐，爐體底部緊密、結實。
[0028]進一步，凹坑13的深度為包底1的保溫磚11的高度的1 /2?2/3。凹坑13的深度越深，等量的余鋼量在凹坑13中仍然具有較高的鋼液高度，鋼液高度仍然大于鋼包內部的臨界漩渦高度H，使得滑動水口 14處的鋼液不易形成渦流，卷渣形成時間也越晚。
[0029]進一步，臨界漩渦高度H與水口直徑d及水口位置e的關系式如下:
[0030]H=65.2766+1.427d-76.778e[〇〇31]其中，e為滑動水口 14的位置，一般是固定的，當滑動水口 14為兩個時，￡為兩個滑動水口 14之間的距離，d為滑動水口 14的直徑。
[0032]所以在余鋼重量不變的情況下，減小滑動水口 14的直徑、增大兩個滑動水口 14之間的距離都可以降低臨界漩渦高度H，進而防止卷渣情況發生。[〇〇33] 根據上述公式，滑動水口 14為圓形，凹坑13為正方體，滑動水口 14的直徑為水口座磚12的邊長的1/3?1。水口座磚12為正方體，則凹坑13也為正方體。其中，滑動水口 14的直徑優選為凹坑13的邊長的1/2。如果滑動水口 14直徑太小，鋼液流出速度慢，冷卻速度快，鋼液溫度下降較快，對鑄型不利，如果滑動水口 14直徑太大，水口座磚12的熱損較嚴重，所以最優選為1/2。[〇〇34] 進一步，滑動水口 14的位置偏離凹坑13的中心位置。即滑動水口 14不位于水口座磚12的中心位置，由于液體易在中心位置形成的渦點，所以，相對于將滑動水口 14設置在凹坑13的中心位置，滑動水口 14設置時避開凹坑13的中心位置，進而降低漩渦形成的風險。
[0035]進一步，根據現場生產需求及上述公式，有的鋼包需要設置兩個滑動水口 14,以滿足同時澆注，所以在包底1的工作層上設置兩個水口座磚12,以形成兩個凹坑13,在兩個凹坑13上分別開設滑動水口 14,兩個凹坑13設置在包底1的相同半圓包底1上，兩個凹坑13之間的距離不小于包底1的半徑。
[0036]本實用新型還提出進一步的改進技術方案，例如包底1是傾斜的，傾斜方向為由不設置水口座磚12的半圓包底1向設置水口座磚12的半圓包底1向下傾斜，進而增加鋼包內的鋼液液面距離凹坑13內的滑動水口 14的距離。
[0037]進一步，在包底1還設置滑動機構，滑動機構與滑動水口 14配合，以將滑動水口 14 打開或封堵。
【主權項】
1.一種防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:包括包壁和包底，所述包壁包括 由外至內的外殼、永久層、保溫層、工作層四層結構，所述包底包括由外至內的外殼、永久 層、工作層三層結構，所述包底的工作層包括保溫磚和水口座磚，在所述水口座磚上開設用 于鋼包內的鋼液流出的滑動水口，所述水口座磚的高度低于所述包底的保溫磚的高度，以 使滑動水口周圍的水口座磚相對于保溫磚形成凹坑，進而增加鋼包內的鋼液液面距離滑動 水口的距離。2.如權利要求1所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:所述保溫磚為長 方體，將包底的保溫磚豎向設置，所述水口座磚的保溫磚橫向設置，以使水口座磚的保溫磚 的高度低于包底的保溫磚的高度，以形成凹坑。3.如權利要求2所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:所述凹坑的深度 為包底的保溫磚的高度的1/2?2/3。4.如權利要求2所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:所述滑動水口為 圓形，所述凹坑為正方體，滑動水口的直徑為水口座磚的邊長的1/3?1。5.如權利要求4所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:所述滑動水口的 直徑為凹坑的邊長的1/2。6.如權利要求5所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:所述滑動水口的 位置偏離凹坑的中心位置。7.如權利要求6所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:在所述包底的工 作層上設置兩個所述水口座磚，以形成兩個凹坑，在兩個所述凹坑上分別開設所述滑動水 口，所述兩個凹坑設置在包底的相同半圓包底上，所述兩個凹坑之間的距離不小于所述包 底的半徑。8.如權利要求7所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:所述包底是傾斜 的，傾斜方向為由不設置水口座磚的半圓包底向設置水口座磚的半圓包底向下傾斜，進而 增加鋼包內的鋼液液面距離凹坑內的滑動水口的距離。9.如權利要求8所述的防止澆注時鋼渣進入鑄型的鋼包，其特征在于:在包底還設置滑 動機構，所述滑動機構與滑動水口配合，以將滑動水口打開或封堵。
【文檔編號】B22D41/02GK205587643SQ201620325537
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月19日
【發明人】張生存, 趙國偉, 龔明健, 王平, 翟明遠
【申請人】共享鑄鋼有限公司