张江山等：长水口对连铸中间包钢液保护浇注作用的研究进展 945· 0 (a) 250 (b) 35 30 200 25 -Immersion depth of shroud=220 mm 150 -310mm 15 Immersion depth of shroud=400 mm 100 -Immersion depth of shroud=220 mm -Immersion depth of shroud=310 mm o -Immersion depth of shroud-400 mm 50 5 0 0 1020304050607080 90 10 2030405060708090 Filling time of recasting/s Filling time of recasting/s 图7浇注过程中不同长水口浸入深度下中间包液位的波动(a)和渣眼大小的变化情况(b)切 Fig.7 Variations in the height difference(a)and exposed area of molten steel(b)under different filling times and immersion depths of shroud 易导致长水口的偏斜，如图8所示B9.Chattopadhyay 泛.从连铸操作工艺角度，可以通过尽可能地减少 等o指出，长水口偏斜程度会因工况而不同，但偏 钢包更换的时间或者在上一炉浇注结束时将中间 斜发生的比例较高，可达90%以上，是连铸生产中 包液位提升，从而缓解低液位时长水口偏斜带来 一个不可忽略的问题.长水口偏斜的危害主要体 的严重污染0另外，自动化和智能化识别技术是 现在四个方面：第一，碗部连接处容易密封不佳会 解决该偏斜问题的一个有效手段，镭目公司开发 导致空气吸入或局部应力过大而损坏长水口： 的机器人自动更换长水口机构是旋转自锁型的，其 第二，可能导致长水口的局部冲刷侵蚀和热应力 结构在一定程度上可以缓解长水口的偏移问题切 过大：第三，长水口出口射流偏斜会增加对中包液 Das等B9最近开发了一种图像识别技术来自动辨 面的切应力，从而增加卷渣和渣层裸露的风险o: 别长水口的偏斜程度和方位.韩国POSC0公司开发 第四，严重的长水口偏斜可能将射流冲击到中间 了一种带有扭矩传感器的长水口把手，可以实时监 包的无湍流抑制器区域（如图8所示），造成严重 测和调控长水口，使其尽可能地保持垂直对中) 的中包底部冲刷侵蚀和短路流的形成9 2.4长水口在中间包保护浇注过程中的多功能演进 为了改善长水口的偏斜问题，首先可以从机 随着连铸技术的发展和装备的不断升级，长 械结构的设计入手，替换图1所示双板式为如图9 水口在中间包保护浇注过程中呈现出功能多元化 所示的三板式滑动水口结构，这一设计可以避免 的发展趋势，主要体现在以下几个方面 下水口水平移动导致的偏斜问题四然而，三板式 (1)实施振动式下渣检测 的结构成本稍高，在浸入式水口中的应用更为广 在钢包浇注末期，钢包下渣会严重污染中间 Ladle Slide Gate Gasket Ladle Shroud Tundish open eye(TOE) Misalignment formation angle (6) Slag Short circuit flow Steel Tundish Impactpad Erosion Clogged SEN→P 图8长水口偏斜的示意图和所造成的不利影响网 Fig.8 Illustration of a misaligned ladle shroud and its hazards易导致长水口的偏斜，如图 8 所示[39] . Chattopadhyay 等[40] 指出，长水口偏斜程度会因工况而不同，但偏 斜发生的比例较高，可达 90% 以上，是连铸生产中 一个不可忽略的问题. 长水口偏斜的危害主要体 现在四个方面：第一，碗部连接处容易密封不佳会 导致空气吸入或局部应力过大而损坏长水口[41] ； 第二，可能导致长水口的局部冲刷侵蚀和热应力 过大；第三，长水口出口射流偏斜会增加对中包液 面的切应力，从而增加卷渣和渣层裸露的风险[40] ； 第四，严重的长水口偏斜可能将射流冲击到中间 包的无湍流抑制器区域（如图 8 所示），造成严重 的中包底部冲刷侵蚀和短路流的形成[39] . 为了改善长水口的偏斜问题，首先可以从机 械结构的设计入手，替换图 1 所示双板式为如图 9 所示的三板式滑动水口结构，这一设计可以避免 下水口水平移动导致的偏斜问题[42] . 然而，三板式 的结构成本稍高，在浸入式水口中的应用更为广 泛. 从连铸操作工艺角度，可以通过尽可能地减少 钢包更换的时间或者在上一炉浇注结束时将中间 包液位提升，从而缓解低液位时长水口偏斜带来 的严重污染[40] . 另外，自动化和智能化识别技术是 解决该偏斜问题的一个有效手段，镭目公司开发 的机器人自动更换长水口机构是旋转自锁型的，其 结构在一定程度上可以缓解长水口的偏移问题[43] . Das 等[39] 最近开发了一种图像识别技术来自动辨 别长水口的偏斜程度和方位. 韩国 POSCO 公司开发 了一种带有扭矩传感器的长水口把手，可以实时监 测和调控长水口，使其尽可能地保持垂直对中[41] . 2.4    长水口在中间包保护浇注过程中的多功能演进 随着连铸技术的发展和装备的不断升级，长 水口在中间包保护浇注过程中呈现出功能多元化 的发展趋势，主要体现在以下几个方面. （1）实施振动式下渣检测. 在钢包浇注末期，钢包下渣会严重污染中间 35 30 40 25 15 20 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Height difference of steel level/mm Filling time of recasting/s Immersion depth of shroud=400 mm (a) Immersion depth of shroud=220 mm Immersion depth of shroud=310 mm 250 200 150 50 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Exposed area of steel/cm2 Filling time of recasting/s Immersion depth of shroud=400 mm (b) Immersion depth of shroud=220 mm Immersion depth of shroud=310 mm 图 7    浇注过程中不同长水口浸入深度下中间包液位的波动（a）和渣眼大小的变化情况（b） [37] Fig.7    Variations in the height difference (a) and exposed area of molten steel (b) under different filling times and immersion depths of shroud[37] Ladle Slide Gate Ladle Shroud Gasket Tundish open eye (TOE) formation Misalignment angle (θ) Slag Steel Tundish Impactpad Erosion Clogged SEN Short circuit flow Air (O2 , N2 ) 图 8    长水口偏斜的示意图和所造成的不利影响[39] Fig.8    Illustration of a misaligned ladle shroud and its hazards[39] 张江山等： 长水口对连铸中间包钢液保护浇注作用的研究进展 · 945 ·