钢铁浇注方法及下水口砖 技术领域 本发明是对钢铁铸模浇注方法及所用滑动下水口砖的改进， 尤其涉及一种能够实 现 “雨淋式” 浇铸， 以进一步净化钢液、 排出钢液中有害气体， 减少有害气体残留在钢锭中形 成缩孔缺陷的钢铁浇注方法及所用下水口砖。
背景技术 为了获得高质量的洁净钢液， 通常做法是向真空炉内加入复合精炼剂， 使钢液中 的脱氧产物和夹杂物形成液相上浮和去除。另外采用真空炉外精炼， 不采用中间包和保护 渣， 使耐火材料和液渣等对钢液的污染降低到最低程度等等。但是所有措施都不能解决有 害气体的夹杂对钢锭质量产生的影响， 钢液中存在有害气体残留， 会导致在钢锭中形成缩 孔缺陷。此外， 为防止钢水浇铸过程中的二次氧化， 还采用真空浇铸， 真空浇铸仅是与外界 空气隔绝， 并不能排除钢液中有害气体。
人们为减少钢液中有害气体， 同样较多采用类似脱杂方法。通过添加助剂予以去 除， 例如 ：
中国专利 CN1693487 脱氧钢液净化剂， 加入可有效去除钢液中的有害气体， 可使 钢中含氧量可降至 20ppm 以下， 可有效地净化钢液提高产品的合格率。
中国专利 CN1786202 钢铁冶炼用含碳球团， 加入钢液中不仅能增碳， 而且能减少 钢中夹杂物， 去除有害气体， 并能净化晶界， 细化晶粒， 从而提高钢的韧性。
中国专利 CN1329174 钢液净化剂及净化钢液方法， 用钟罩压入法或包底冲入法将 制成的净化剂熔块， 加入到钢液下面， 实现自下而上脱氧、 脱硫、 除气、 去除非金属夹杂物。
采用加入各种净化剂、 脱氧剂化学处理方法去除气体杂质方法， 虽然能够去除一 些有害气体杂质， 然而由于净化剂、 脱氧剂的加入， 在净化去除气体杂质的同时， 必然产生 化学反应产物， 这些反应产物存在也必然影响钢液的质量， 同时此法还增加了成本。
中国专利 CN1434135 铸造浇注用小钢包吹气净化方法和装置。通过设置在钢液包 底部吹气装置向包内钢液中吹入惰性气体， 以此减少液体金属内的有害气体和杂质。通过 钢包底部吹入惰性气体， 其作用是使钢液形成 “翻腾” 效应从而使包底渣浮至液面去除， 同 时 “翻腾” 附带释出部分气体， 因此排气难以彻底。
中国专利 CN101602104 中间包及使用该中间包去除非金属杂物方法， 在中间包内 设置一气幕挡墙， 通过气幕挡墙往钢液中吹入氩气弥散成气泡， 吸附钢液中的 N、 O 等有害 气体， 降低钢液中这些元素的含量 ； 同时气泡上浮， 起搅拌钢液作用， 带起钢液中氧化物、 氮 化物、 硫化物、 硅酸盐等无机非金属夹杂物， 使得它们被钢液面的渣料吸附， 钢液的洁净度 进一步提高。此法同前一样， 向钢液中吹入氩气排气难以彻底， 其次， 采用中间包和保护渣 增加了耐火材料和液渣对钢液污染， 并且易产生二次杂质。
上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容 本发明目的在于克服上述现有技术的不足， 提供一种通过物理手段， 不产生任何 副产物， 能简便有效高质量排除熔融钢液中有害气体的钢铁浇注方法。
本发明另一目的在于提供一种简便实现上述方法所用下水口砖。
本发明第一目的实现， 主要改进是在钢液浇铸下流过程中， 通过向下流钢液喷吹 对钢液无害的惰性气体将钢液吹散， 使浇铸下流钢液实现 “雨淋式” 散淋下落浇铸， 使钢液 中有害气体溢出得到排除， 钢液的洁净度进一步的提高， 从而克服了现有技术的不足， 实现 本发明目的。具体说， 本发明钢铁浇注方法， 包括在真空室内钢液下流浇注， 其特征在于钢 液下流浇注过程中， 通过向下流钢液喷吹对钢液无害惰性气体， 使下流钢液呈雨淋状下落。
本发明向下流钢液喷吹对钢液无害惰性气体， 使浇铸下流钢液呈雨淋状下落， 从 而使得钢液中所含有害气体得到释放溢出， 达到降低和排除目的。喷吹惰性气体使下流钢 液呈雨淋状下落， 其中一种较好喷吹惰性气体， 是在下水口中进行， 由于下水口与铸模间存 在一定空间， 从而有利于溢出有害气体的散出， 此外， 下水口接近铸模不易造成新的卷吸外 界气体 ； 其中更好为下水口周面同时向下落钢液喷吹对钢液无害惰性气体， 可以使下落浇 铸钢液充分发散实现全截面雨淋状下落， 使钢液中有害气体彻底散出。
考虑到下落钢液因喷吹形成发散， 为方便使发散钢液收缩注入铸模模口， 一种较 好方式是下水口下方、 铸模口上方 ( 下水口与铸模口间 ) 设置有耐钢液、 且对钢液基本无污 染的汇流环， 例如石墨汇流环， 使雨淋发散钢液收敛。由于浇铸是在真空室内进行， 通过调 节真空度、 钢液下流量等， 也可以省略汇流环。
本发明所说对钢液无害惰性气体， 为技术人员所知， 例如氩气、 氮气、 氖气， 此属于 现有技术。
钢铁浇铸普遍采用滑动水口砖来控制钢流速度， 为使钢液下落雨淋状效果更好， 较好喷吹是在下水口内进行。 因此优化实现本发明方法用下水口砖， 包括下水口本体， 其特 征在于下水口厚度内有连通外供气的中空气室， 下水口铸孔内壁面分布有多个连通气室的 吹气通道。外供气进入下水口气室， 通过各吹气通道向下流钢液喷吹对钢液无害的惰性气 体， 将下落钢液吹散呈雨淋状， 使得内含有害气体得以溢出， 从而达到排除熔融钢液中的有 害气体目的。
本发明中 ：
下水口壁厚度内中空气室， 主要用于向各吹气通道供气， 以减化各吹气通道直接 外连供气， 以及均匀各吹气通道吹气压力。 考虑到下水口尺寸体积较小， 以及下水口砖厚度 有限， 从既有利于提高吹气均匀性， 又避免全环形中空气室影响强度， 一种较好是中空气室 呈二段或三段弧形结构， 各段弧形气室分别外连供气， 并连接若干吹气通道， 例如不少于 3 个。 根据下水口大小， 吹气通道设计数量不同， 一个优选原则是较好内周面分布间隔越小越 好， 可以更好提高吹散均匀性。
周面各吹气通道出口， 一种较好出口大致在同平面， 有利于雨淋状钢液不偏斜 ； 其 中更好是出气口位于下水口下部， 例如最下排出口距水口出口 3-8cm 以内， 这样喷吹离出 钢口近更有利于吹散钢液， 以及有害气体溢出。
吹气通道， 一种较好为采用直通孔结构， 既方便制作， 又可以减小吹气阻力 ； 直通 吹气通道较好呈向下斜置， 向下斜喷更容易形成雨淋式下落， 其中斜度可以为 15 ～ 85 度，
其中更好为 30-50 度。每个直通通气孔的孔径， 较好为 1 ～ 5mm， 此孔径范围具有较好吹散 效果。吹气通道， 一种更好为上下有若干层， 可以更好使钢液发散呈雨淋式下落。
然而， 应当理解技术人员通过对本发明技术方案的理解， 实现使下落钢液呈雨淋 状， 并非唯一只有采用下水口喷吹惰性气体才能够实现， 只是相对于下流钢液在其他部位 喷吹， 下水口位置更好。
本发明通过向浇铸下流钢液喷吹对钢液无害的惰性气体， 同时控制下流钢液流 量， 以及喷吹气量、 气速， 可以使下流钢液在下落过程中形成类似雨淋状液滴下落注入钢锭 模， 钢液呈雨淋状下落， 发散的钢液使存在于钢液中的有害气体得以溢出得到排除， 从而简 便有效实现使钢液中有害气体排出， 避免有害气体夹杂在浇铸钢锭中形成缩孔缺陷。经实 浇对比试验， 采用本发明方法浇铸钢锭探伤基本未发现缩孔。本发明方法较现有技术采用 向钢液中加入 “吸气或反应剂” ， 物理方法排气不产生反应物杂质， 从而不会造成新的污染。 本发明较佳实现钢液雨淋状所用下水口， 使向钢液喷吹惰性气体在下水口铸孔内内进行， 通过同时控制下流钢液流量， 以及喷吹气量、 气速， 可以达到最优排除钢液中有害气体， 控 制简单容易实现， 同时因下水口更接近浇铸口， 不易造成新的卷吸外界气体， 并且也不需增 加附属设备。下水口壁厚内设置气室以及连通的喷吹通道， 结构简单， 制作方便， 基本不改 变下水口制造工艺。 向下倾斜直通喷吹孔， 以及喷吹孔出口设置在下水口下部， 更容易使钢 液形成雨淋式下落。
以下结合一个优化具体实施例， 示例性说明及帮助进一步理解本发明实质， 但实 施例具体细节仅是为了说明本发明， 并不代表本发明构思下全部技术方案， 因此不应理解 为对本发明总的技术方案限定， 一些在技术人员看来， 不偏离本发明构思的非实质性增加 和 / 或改动， 例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换， 均属本发明保 护范围。 附图说明
图 1 为本发明一种实现雨淋式浇铸下水口砖结构示意图。 图 2 为本发明雨淋式浇铸示意图。具体实施方式
实施例 ： 参见图 1、 2， 本发明实现钢液雨淋式下落用下水口 4， 形状结构、 尺寸同相 同规格的现有技术下水口。下水口下部壁厚内有一定高度的环形连通气室 1( 也可以是间 断二至三个弧段 )， 气室 1 与外供气管 3 连通， 下水口铸孔内周面均匀分布有若干相间、 上下 4 层多个向下倾斜 45 度的直通通气道 2， 通气道进气口与环形连通气室连通， 各层出气口平 面大致齐平， 最下层出气口接近下水口出口， 例如距出口端面 3-5cm。
浇注时， 按现有技术真空浇注方式， 中间包 5 下方通过滑板机构连接实施例下水 口 4， 下水口下方有石墨导流环支架 7 定位的石墨导流环 6， 导流环下方为铸锭模 8。中间 包 5 下部至铸锭模 8 设置在真空室 9 内。浇钢时， 通过进气管 3 吹入 0.2-0.3Mpa 氩气， 使 下落钢液呈 “雨淋式” 下落， 通过石墨导流环汇集注入铸锭模 8。
对于本领域技术人员来说， 在本专利构思及具体实施例启示下， 能够从本专利公 开内容及常识直接导出或联想到的一些变形， 本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法， 或现有技术中常用公知技术的替代， 以及特征间的相互不同组合， 例如环形气室及吹 气孔的改变， 等等的非实质性改动， 同样可以被应用， 都能实现本专利描述功能和效果， 不 再一一举例展开细说， 均属于本专利保护范围。
为描述上的方便， 本发明所述水口砖和下水口为同义语。