一种双辊薄带铸轧连铸布流器及双辊薄带铸轧连铸设备

摘要

本发明公开了一种双辊薄带铸轧连铸布流器及双辊薄带铸轧连铸设备，主要通过设置缓冲槽，降低钢液的冲击力，设置侧出水孔，提高侧封板处钢水活跃度,确保高温钢液可以在熔池内均匀布流，实现铸带宽向的均匀凝固。主要技术方案为：一种双辊薄带铸轧连铸布流器，包括布流器本体，布流器本体上设置有钢液槽，钢液槽的槽底设置有缓冲槽；两个排水组件位于缓冲槽的两侧；侧出水孔与排水组件相连通，且侧出水孔贯通于布流器本体的长度方向的第一端；钢液槽通过排水组件以及侧出水孔与布流器本体的外部相连通；缓冲槽内有钢水，缓冲槽用于对进入钢液槽的钢水进行软缓冲，以使缓冲后的钢水通过两个排水组件和侧出水孔排出。本发明主要用于薄带铸轧产线。

说明书

技术领域

本发明涉及薄带钢铸造技术领域，尤其涉及一种双辊薄带铸轧连铸布流器及双辊薄带铸轧连铸设备。

背景技术

双辊薄带连铸工艺是冶金领域的一项前沿技术，它的出现为钢铁工业带来了革命性的变化，其工艺原理是将钢液直接浇注在一对相互反向旋转且内部通水冷却的结晶辊之间，使金属液在两辊之间凝固形成薄带。与传统连铸工艺相比，双辊薄带铸轧具有流程短、生产成本低、节能环保等优点，且薄带不需要再加热处理。

而在此项技术中，薄带连铸过程可以将钢水直接铸轧成厚度0.5-6 毫米的带钢，将传统200-300米长制造工艺流程缩短至50-80米，是目前流程最短的热轧带钢生产技术。所谓薄带连铸技术，是由液态钢水直接铸造薄带材的技术。人们常常将薄带连铸过程称为薄带铸轧，意指这一过程是连铸与轧制的结合。薄带连铸过程是金属的亚快速凝固过程，而在此过程中，将钢液均匀分配到狭长的双辊熔池内，成为本技术的另外一个关键技术点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种双辊薄带铸轧连铸布流器及双辊薄带铸轧连铸设备，主要通过设置缓冲槽和侧出水孔，避免钢水直接由排水孔冲出，保证熔池内钢水稳定，且增加侧封板处钢水的活跃度，进而保证薄带铸轧质量。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种双辊薄带铸轧连铸布流器，包括：

布流器本体，布流器本体上设置有钢液槽，钢液槽的槽底设置有缓冲槽；

布流器本体上还设置有两个排水组件，两个排水组件位于缓冲槽的两侧；

布流器本体上还设置有侧出水孔，侧出水孔与排水组件相连通，且侧出水孔贯通于布流器本体的长度方向的第一端；

钢液槽通过排水组件以及侧出水孔与布流器本体的外部相连通；

缓冲槽内有钢水，缓冲槽用于对进入钢液槽的钢水进行软缓冲，以使缓冲后的钢水通过两个排水组件排出和侧出水孔排出。

可选的，钢液槽和缓冲槽均为在布流器本体的长度方向上设置的长条形槽，任一排水组件包括多个排水孔，多个排水孔在布流器本体的长度方向上分布；

侧出水孔的数量为一个，侧出水孔与任一排水组件中的端部排水孔相连通；

或者，侧出水孔的数量为两个，两个侧出水孔分别与两个排水组件相对应，且任一侧出水孔与对应的排水组件中的端部排水孔相连通；

端部排水孔为最靠近布流器本体的长度方向的第一端的排水孔；

侧出水孔用于使钢水由布流器本体的长度方向的第一端排出。

可选的，侧出水孔为圆形孔，侧出水孔水平设置；或者，侧出水孔在远离端部排水孔的方向上向上倾斜设置，侧出水孔的轴线方向与水平方向所成角度大于0度，且小于等于30度；或者，侧出水孔在远离端部排水孔的方向上向下倾斜设置，侧出水孔的轴线方向与水平方向所成角度大于0度，且小于等于15度。

可选的，布流器本体上还设置有侧出水挡板，侧出水挡板位于缓冲槽内，且由缓冲槽内延伸到钢液槽内，侧出水挡板分别与缓冲槽的侧壁和钢液槽的侧壁连接，侧出水挡板靠近布流器本体的长度方向的第一端设置，侧出水挡板、缓冲槽和钢液槽围合成侧出水腔；

侧出水腔通过侧出水孔与布流器本体外部相连通，以使侧出水腔内的钢水经由侧出水孔排出。

可选的，钢液槽与缓冲槽构成多阶梯U形槽，多阶梯U形槽的阶梯级数大于等于2；

或者，钢液槽的槽底为平面，缓冲槽为U形槽；

或者，钢液槽的槽底为平面，缓冲槽为W形槽；

或者，钢液槽的槽底为圆弧形面，缓冲槽为圆弧形槽，缓冲槽的内壁的曲率大于等于钢液槽的槽底的曲率。

可选的，钢液槽与缓冲槽构成多阶梯U形槽时，多阶梯U形槽为3级阶梯U形槽，第一级阶梯的钢液垂直高度落差小于115 mm，第二级阶梯的钢液垂直高度落差大于等于115mm，且小于300 mm，第三级阶梯的钢液垂直高度落差大于等于300 mm。

可选的，布流器本体呈长方形腔体结构，布流器本体上还设置有四个翼缘，四个翼缘分别位于布流器本体顶端的四角，任一翼缘上设置有定位销孔，定位销孔用于固定布流器本体。

可选的，还包括底部导流板，底部导流板与布流器本体的底部相连接，底部导流板与布流器本体围合成两个导流槽，两个导流槽分别与两个排水组件相对应设置，且任一排水孔与对应的导流槽相连通，以使由任一排水孔流出的钢水通过导流槽导流后排出。

可选的，导流槽包括弧形侧壁，弧形侧壁用于对钢水进行缓冲；

或者，导流槽包括倾斜侧壁，倾斜侧壁在靠近导流槽的开口的方向上向上倾斜设置，倾斜侧壁与水平方向所成角度大于等于0度，且小于等于30度；或者，倾斜侧壁在靠近导流槽的开口的方向上向下倾斜设置，倾斜侧壁与水平方向所成角度大于0度，且小于等于10度。

另一方面，本发明实施例还提供一种双辊薄带铸轧连铸设备，包括如上述中任一项的双辊薄带铸轧连铸布流器，以及两个铸辊，两个铸辊并列设置，且两个铸辊之间具有缝隙，两个铸辊的轴向两端连接有两个侧封板，两个侧封板和两个铸辊围合成三角形的熔融钢液池，双辊薄带铸轧连铸布流器与熔融钢液池相对应，双辊薄带铸轧连铸布流器用于向熔融钢液池内输送钢水，两个铸辊用于通过反向转动将熔融钢液池内的钢水通过缝隙铸轧成为带钢。

本发明实施例提出的一种双辊薄带铸轧连铸布流器及双辊薄带铸轧连铸设备，主要通过在布流器内设置不同结构的缓冲布流装置，采用软缓冲方法，降低钢液的冲击力，避免钢水直接由布流孔高速冲出布流器，提高布流均匀性，减少高速钢液对凝固坯壳的冲击，有效控制熔池内钢水活跃度，有效提高钢水凝固过程的稳定性，进而保证薄带铸轧质量。现有技术中，钢液进入布流器的空腔后，直接由空腔底端的布流水孔排出，由于钢液由上方径直落下，速度较快，如直接由布流水孔排出，钢液在布流水孔的出口处速度仍较大，将会在布流水孔的出口处形成扰动，导致熔池内钢液状态不稳定，进而影响薄带驻扎的效果。与现有技术相比，本申请文件中，在钢液槽的槽底设置缓冲槽，钢水由钢液槽上方流入钢液槽后，进入缓冲槽进行缓冲，并由缓冲槽的开口边沿流向排水组件后排出，使得流入排水组件的钢水速度平缓，减少排水组件排出钢水对熔池内原有钢水的扰动，同时，设置两个侧出水孔使得排水孔中的一部分钢水由布流器本体的端部排出到布流器本体和侧封板之间，增加布流器本体端部与侧封板之间区域的钢水的活跃度，实现板面全宽方向钢水的均匀布流及凝固的均匀控制，保证薄带驻扎的效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种双辊薄带铸轧连铸布流器在第一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种双辊薄带铸轧连铸布流器在第二视角的结构示意图；

图3为图2中的一种双辊薄带铸轧连铸布流器在A-A方向上的剖视示意图；

图4为图2中的一种双辊薄带铸轧连铸布流器在B-B方向上的剖视示意图，其中，（a）为U形缓冲槽的双辊薄带铸轧连铸布流器的剖视示意图，（b）为W形缓冲槽的双辊薄带铸轧连铸布流器的剖视示意图，（c）为圆弧形缓冲槽的双辊薄带铸轧连铸布流器的剖视示意图，（d）为缓冲槽的内壁曲率等于钢液槽的槽底曲率时的双辊薄带铸轧连铸布流器的剖视示意图，（e）钢液槽与缓冲槽构成多级阶梯U形槽的双辊薄带铸轧连铸布流器的剖视示意图；

图5为图4（a）中U形缓冲槽的双辊薄带铸轧连铸布流器在C-C方向上的剖视示意图；

图6为本发明实施例提供的两个双辊薄带铸轧连铸布流器对接的剖视示意图；

图7为本发明实施例提供的一种双辊薄带铸轧连铸布流器的侧出水挡板的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种双辊薄带铸轧连铸布流器在第二视角的结构示意图；

图9为图8中的双辊薄带铸轧连铸布流器在D-D方向上的剖视示意图；

图10为本发明实施例提供的一种两个双辊薄带铸轧连铸设备的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种双辊薄带铸轧连铸布流器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

一方面，如图1-3所示，本发明实施例提供了一种双辊薄带铸轧连铸布流器，包括：

布流器本体10，布流器本体10上设置有钢液槽20，钢液槽20的槽底设置有缓冲槽30；

布流器本体10上还设置有两个排水组件40，两个排水组件40位于缓冲槽30的两侧；

布流器本体10上还设置有侧出水孔60，侧出水孔60与排水组件40相连通，且侧出水孔60贯通于布流器本体10的长度方向的第一端；

钢液槽20通过排水组件40以及侧出水孔60与布流器本体10的外部相连通；

缓冲槽30内有钢水，缓冲槽30用于对进入钢液槽20的钢水进行软缓冲，以使缓冲后的钢水通过两个排水组件40排出和侧出水孔60排出。

以下为方便说明，以布流器实际使用时的方向为例说明，布流器本体10为近似的长方形，布流器本体10的长度方向为两个铸辊70的轴向方向，布流器本体10的宽度方向为两个铸辊70的水平径向方向，布流器本体10的高度方向为竖直方向，布流器本体10内有钢液槽20，钢液槽20在布流器本体10上方具有开口，钢液槽20为长条形槽，在布流器本体10的长度方向上延伸，使得布流器本体10成为上方具有开口的长方形腔体结构。钢液槽20的槽底为钢液槽20的下方区域，可以理解的是，槽底在不同情况下可以有多种划分，如钢液槽20的内壁包括最底端的平面区域和由平面区域边沿向上延伸的弧面区域，槽底则指的是最底端的平面区域，或者，钢液槽20的内壁呈连续的弧面，槽底可以是两组排水组件40之间的弧面区域。排水组件40用于连通钢液槽20和布流器本体10的外部，具体为连通钢液槽20和由两个铸辊70形成的三角形的熔池，以使得钢液槽20内的钢水可以经由排水组件40均匀的进入到熔池，实现布流。其中，钢液槽20的槽底设置有缓冲槽30，缓冲槽30与钢液槽20均在布流器本体10的长度方向上延伸，钢水由布流器本体10上方通过钢液槽20开口流入钢液槽20内，进而由缓冲槽30的开口进入缓冲槽30内，缓冲槽30起到对钢水的暂容和缓冲的作用，当缓冲槽30内充满钢水后，钢水将由缓冲槽30的开口溢出进入到钢液槽20的槽底，进而由排水组件40均匀的传输到熔池内，实现减缓钢水的冲击作用，避免钢水直接冲击钢液槽20的槽底导致排水组件40中钢水流速太快的问题。缓冲槽30的开口宽度略大于注入钢水的水流宽度。

钢液槽20和缓冲槽30均为在布流器本体10的长度方向上设置的长条形槽，两组排水组件40分别设置于缓冲槽30的两侧，任一排水组件40包括多个排水孔41，多个排水孔41在布流器本体10的长度方向上均匀分布。多个排水孔41位于钢液槽20的平面槽底的边缘，排水孔41为近似方形的扁平孔，排水孔41的水流方向为竖直方向，即排水孔41的出口竖直朝下，分体的多个排水孔41保证布流器本体10的强度，扁平孔既能保证钢水的流量，还能对钢水的扰动起到一定抑制作用。本实施例中，任一排水组件40包括7个排水孔41。

如图1-3和图5所示，侧出水孔60与排水孔41中最靠近布流器本体10第一端的端部排水孔连通，旨在将钢水由布流器本体10的第一端排出至布流器本体10与对应的侧封板之间。具体的，侧出水孔60可以为一个或者两个，侧出水孔60的数量为一个时，侧出水孔60与任一排水组件40中的端部排水孔相连通；当侧出水孔60的数量为两个，两个侧出水孔60分别与两个排水组件40相对应，且任一侧出水孔60与对应的排水组件40中的端部排水孔相连通。最靠近布流器本体10的长度方向的第一端的排水孔41为端部排水孔。侧出水孔60用于使钢水由布流器本体10的长度方向的第一端排出。

实际使用时，如图6所示，将两个双辊薄带铸轧连铸布流器对接使用，以适应较宽的薄带的铸轧。两个双辊薄带铸轧连铸布流器对接使用时，侧出水孔60仅在布流器本体10的一侧具有出口，而另一侧封堵，两个双辊薄带铸轧连铸布流器的侧出水孔60封堵一侧相对接，对接后的双辊薄带铸轧连铸布流器在长度方向的两端均具有侧出水孔60出口。侧出水孔60为长条形圆孔，侧出水孔60水平设置，或者，侧出水孔60在远离端部排水孔的方向上向上倾斜设置，侧出水孔60的轴线方向与水平方向所成角度大于0度，且小于等于30度，或者，侧出水孔60在远离端部排水孔的方向上向下倾斜设置，侧出水孔60的轴线方向与水平方向所成角度大于0度，且小于等于15度。侧出水孔60使得流过端部排水孔的钢水在水压下会有一部分经过侧出水孔60横向流动，最后由双辊薄带铸轧连铸布流器两侧的侧出水孔60的出口流出，用于在熔池两端向熔池内传送钢水。

进一步的，如图7所示，布流器本体10上还设置有侧出水挡板12，侧出水挡板12位于缓冲槽30内，且靠近布流器本体10的长度方向的第一端设置，侧出水挡板12由缓冲槽30延伸到钢液槽20内，侧出水挡板12分别与缓冲槽30的侧壁和钢液槽20的侧壁连接，侧出水挡板12、缓冲槽30和钢液槽20围合成侧出水腔。侧出水腔通过侧出水孔60与布流器本体10外部连通，以使侧出水腔内的钢水经由侧出水孔60排出。

侧出水挡板12为垂直设置的挡板，侧出水挡板12将缓冲槽30和钢液槽20分割为两个区域，侧出水挡板12靠近布流器本体10的长度方向的第一端，即侧出水孔60的开口的一端设置，在排水组件40包括7个排水孔41时，侧出水挡板12对应于第六个和第七个排水孔41之间，也就是说，侧出水挡板12对应端部排水孔与相邻排水孔之间，相邻排水孔为与端部排水孔在布流器本体10长度方向上相邻的排水孔41。侧出水挡板12使得在布流器本体10的长度方向的第一端处形成独立的侧出水腔，可通过向侧出水腔单独供应钢水达到增加布流器本体10侧方出钢量的目的。使用时，布流器本体10的长度方向的第一端与侧封板对应，布流器本体10侧方出钢量增加可有效调节侧封板与布流器本体10之间区域钢水的活跃度，实现钢水具有一定活跃度的布流。侧出水挡板12的顶端的高度具体可以为与钢液槽20开口位于同一平面或者位于钢液槽20高度的中间位置。

缓冲槽30的形式可以为多种，以下以其中四种具体形式为例：

其一，如图4（a）所示，钢液槽20的槽底为平面，缓冲槽30为U形槽。缓冲槽30在垂直于长度方向的纵向截面的边沿呈近似的U形，缓冲槽30的槽底采用弧形过度。缓冲槽30可有效减少向钢液槽20中倾倒钢水时的冲击力及钢水飞溅。

其二，如图4（e）所示，钢液槽20与缓冲槽30构成3级阶梯U形槽，第一级阶梯的钢液垂直高度落差h1小于115 mm，第二级阶梯的钢液垂直高度落差h2大于等于115 mm，且小于300 mm，第三级阶梯的钢液垂直高度落差h3大于等于300 mm。

其三，如图4（b）所示，钢液槽20的槽底为平面，缓冲槽30为W形槽。缓冲槽30在垂直于长度方向的纵向截面的边沿呈近似的W形。更具体的，缓冲槽30的槽底具有条形凸起，条形凸起的最高点低于缓冲槽30的开口边沿的高度，条形凸起的侧壁与缓冲槽30的内壁的衔接位置采用弧形过度。条形凸起可以有效分裂钢流，将钢流分别导向条形凸起两侧的缓冲槽30内，增加缓冲效果，使得钢水在缓冲槽30内能得到更好的缓冲作用，避免钢水冲击缓冲槽30的槽底并向缓冲槽30外飞溅，使得流向排水组件40的钢水更加平缓。

其四，如图4（c）-4（d）所示，钢液槽20的槽底为圆弧形面，缓冲槽30为圆弧形槽，缓冲槽30的内壁的曲率大于等于钢液槽20的槽底的曲率。

缓冲槽30的内壁的弯曲程度大于等于钢液槽20的槽底的弯曲程度。钢液槽20的槽底为圆弧形面，使得由缓冲槽30内流出的钢水继续在钢液槽20的槽底滞留，直到钢水的液面达到排水组件40的入口处才会由排水组件40排出，这样的设置，使得缓冲槽30作为钢水的第一级缓冲空间，缓冲槽30的开口与排水组件40之间的钢液槽20作为钢水的第二级缓冲空间，使得钢水得到充分的缓冲作用。此外，圆弧形槽的尺寸可以减少钢水对中精度的要求。

如图4（d）所示，为缓冲槽30的内壁的弯曲程度等于钢液槽20的槽底的弯曲程度的临界状态的结构图，即缓冲槽30的内壁与钢液槽20的槽底整合成为连续的、平滑的弧形内壁，保证钢液不会在缓冲槽30开口处出现二次扰动。

以下以如图4（a）中所示的钢液槽20的槽底为平面，缓冲槽30为U形槽为例，具体说明布流器本体10的结构。

如图1-2和4（a）所示，布流器本体10呈长方形腔体结构，布流器本体10上还设置有四个翼缘11，四个翼缘11分别位于布流器本体10顶端的四角，任一翼缘11上设置有定位销孔111，定位销孔111用于固定布流器本体10。

翼缘11用于固定布流器本体10，并使排水孔41和侧出水孔60位于熔池内。定位销孔111的孔型为圆孔、槽孔、喇叭孔中的一种。翼缘11位于布流器本体10顶端的四角，相比由布流器本体10一端进行布流器本体10固定的方法，由布流器本体10四角进行固定，避免固定布流器本体10相背于固定端的一侧晃动，使得固定布流器本体10的位置更加稳固。

此外，布流器本体10上还设置有底部导流板51，底部导流板51与布流器本体10围合成两个导流槽50，两个导流槽50分别与两个排水组件40相对应设置，且任一排水孔41与对应的导流槽50相连通，以使由任一排水孔41流出的钢水通过导流槽50导流后排出。

导流槽50具有两种具体形式，其一，如图2和图4（a），即底部导流板51与相邻排水孔41之间的布流器本体10相连接，使得导流槽50为隔断式的导流槽50，导流槽50仅在排水孔41的出口处具有开口，这种设置使得底部导流板51的强度更大，适用于出钢量较大的情况。其二，如图8-9所示，导流槽50为通槽，导流槽50贯通布流器本体10长度方向两端。排水孔41由导流槽50靠近槽底的位置与导流槽50连通，两侧导流槽50的开口朝向布流器本体10的宽度方向两侧，导流槽50将由排水孔41流出的竖直方向流动的钢水导流为水平流动的钢水，并由导流槽50的开口流出。

一种实施方式中，导流槽50包括弧形侧壁，弧形侧壁用于对钢水进行缓冲。

导流槽50的下方槽壁靠近槽底的位置为弧形，导流槽50的弧形侧壁为排水孔41流出的竖直方向流动的钢水与导流槽50内壁最先接触的区域，弧形侧壁用于对排水孔41流出的钢水进行缓冲，进一步保证钢水的稳定性。

另一种实施方式中，导流槽50包括倾斜侧壁，倾斜侧壁在靠近导流槽50的开口的方向上向上倾斜设置，倾斜侧壁与水平方向所成角度大于0度，且小于等于30度；或者，倾斜侧壁在靠近导流槽50的开口的方向上向下倾斜设置，倾斜侧壁与水平方向所成角度大于0度，且小于等于10度。倾斜侧壁用于形成与水平面所成角度介于0度和30度之间的向上方向的排放角，或者，介于0度和10度之间的向下方向的排放角，用于将钢水以一定角度排放到熔池中并排放到一对铸辊上。

另一方面，如图10所示，本发明实施例还提供一种双辊薄带铸轧连铸设备，包括如上述任一项的双辊薄带铸轧连铸布流器，以及两个铸辊70，两个铸辊70并列设置，且两个铸辊70之间具有缝隙，两个铸辊70的轴向两端连接有两个侧封板，两个侧封板和两个铸辊70围合成三角形的熔融钢液池，双辊薄带铸轧连铸布流器与两个铸辊70形成的三角形的熔融钢液池相对应，双辊薄带铸轧连铸布流器用于向熔融钢液池内传送钢水，两个铸辊70用于通过反向转动将熔融钢液池内的钢水铸轧成为带钢80。

双辊薄带铸轧连铸布流器的个数为两个，两个双辊薄带铸轧连铸布流器在布流器本体10的长度方向上并列设置，且两个双辊薄带铸轧连铸布流器通过两个布流器本体10相背于侧出水孔60的一端连接，以使钢水分别经由两侧的侧出水孔60排出至侧封板和布流器本体10之间。

两个铸辊70以及侧封板构成可以容纳钢水的熔融钢液池，即上文中所述熔池。使用时，排水孔41、导流槽50以及侧出水孔60均浸入熔池的钢水中，由钢水内部进行钢水输出，避免输出的钢水与熔池原有的钢水碰撞而发生扰动。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。