板坯连铸用漩流浸入式水口的开发

板坯连铸用漩流浸入式水口的开发

       在浸入式水口中产生漩流是一种稳定结晶器内流动的基本方法。漩流浸入式水口通过改善结晶器内流动的稳定性来提高浇铸速度，提高板坯和钢卷的表面质量。研究的目的是证实在现有连铸机所用的浸入式水口内部产生漩流的效果，采用的方法是在水口内部增设漩流片，该法是最简便的产生漩流的方法，不需要其他的设备投资。另一个目的是达到与使用电磁搅拌装置相同的效果。因为浸入式水口内的漩流只是利用了中间包和结晶器之间的液位差来产生，所以是一种节省能源的改进结晶器内流动的方法。而电磁搅拌装置则通常需要数亿日元的投资。

     作为控制连铸结晶器内流动模式的有效措施，漩流浸入式水口的开发始于1997年。当时住友金属和歌山厂开发了一种圆坯连铸用的漩流浸入式水口，目的是了解漩流片的耐久性，并在多流圆坯连铸机上检测漩流的强度，原因是在圆坯连铸机上进行试验，浇铸操作和产品质量方面的风险较小。随后，开发了板坯连铸用的漩流式水口，在正式运用之前，进行了全比例的水模试验和计算机流体动力学(CFD)模拟，以设计漩流片和水口的内部尺寸，获得中间包和结晶器之间压头能量消耗的信息；随后是设计合理的出口孔形状，从而在结晶器内获得稳定和适当的流动。

     所设计的水口在鹿岛厂进行了现场试验，浇铸的钢种为超低碳钢，其用途是汽车用镀锌钢板，这是要求最严格的钢种之一。试验结果表明这种水口内有足够强度的漩流，可提高浇铸速度，明显改善结晶器内流动的稳定性，改善板坯和钢板的表面质量。使用漩流水口和结晶器内使用电磁流动控制装置的效果相当。

      该水口中增设了扭曲的漩流片，其目的是为了稳定结晶器内钢液的流动。作为漩流发生器的扭曲漩流片是一种产生漩流的有效方法。但它也不是十全十美的漩流发生装置，因为它的能源效率只有20％ ，漩流强度有限，长期使用后会产生非金属夹杂物堵塞的现象。
      
       今后随着没有缺陷的产生漩流的新技术的开发，漩流式浸入式水口会在连铸生产中得到更广泛地应用。