在鑄模中連續鑄造金屬的方法和設備技術

一種用于金屬連續或半連續鑄造的設備，它包括鑄模（１）、裝置（２）、第一電磁感應線圈（４）和第二電磁感應線圈（３），鑄模（１）沿澆注方向兩端敞開，裝置（２）用來將熔融物供應到鑄模（１），第一電磁感應線圈（４）由交流電流供電并適于使得鑄模（１）內的熔融物（７）產生攪動運動，而第二電磁感應線圈（３）布置在該第一感應線圈（４）上游并適于控制鄰近熔融物上自由表面（５）區域內的熔融物攪動運動。第二感應線圈（３）布置成由直流或交流電流可互換地供電。本發明專利技術還涉及用來控制鑄模（１）內攪動運動的方法。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在一種沿著澆注方向兩端敞開的鑄模中連續或半連續鑄造例如鋼的金屬和合金的方法和設備。
技術介紹
在連續鑄鋼作業中借助于外部施加的低頻交流電磁場來攪動連續鑄造鑄模內的鋼液是一種沿用已久的實踐。電磁攪動，即通常所說的EMS，廣泛應用于連續鑄鋼中，以便改進鑄態產品的質量和過程生產率。已經證實，為了滿足不同的鑄造實踐條件，需要控制緊鄰通常稱作彎液面的熔融物自由表面區域內的攪動運動。因此在彎液面區域內需要一定強度的攪動運動，以便控制主要用Si-Mn脫氧鋼生產的鋼坯和鋼錠內的表面和次表面孔隙率、表面夾雜物以及其他缺陷。另一種鑄造實踐，即通常所說的在鑄模粉末下方的浸沒澆注需要彎液面穩定，因此它對彎液面處的攪動運動施加限制。除了從鑄造實踐發出的這兩種相反需要之外，在彎液面區域和鑄模主體中的某些組的股坯缺陷和攪動強度之間也存在直接的相關性。因此控制那些鑄模區域攪動運動的需求使一些建立在應用直流或交流電磁場基礎上的技術成為必要。因此在美國專利NO.4,933,005中曾描述借助于水平直流磁場來控制鑄模彎液面區域內的攪動運動。根據這個專利，外部施加直流磁場與由主攪動器形成的彎液面區域攪動流動相互作用。由這個相互作用生成電磁力，并且該力與液態金屬運動相反，借此降低該運動的速度。這種攪動速度控制法具有局限性。在用于連續鑄造鋼坯和鋼錠的設備的普通外廓內，制動線圈的尺寸受到限制，其結果是由該制動器產生的直流磁場強度只足以使彎液面處的攪動速度減少到速度初始值的百分之五十至六十。以控制彎液面區攪動運動為目標的另一種現有技術已知方法是以交流電流操作的雙線圈EMS系統，它在美國專利No.5,699,850中得到描述。根據這個專利，布置在鑄模上部彎液面區域內的感應線圈用電源供電，該電源與布置在鑄模下部的主攪動器電源無關。因此由上感應線圈產生的旋轉交流磁場相對于主攪動器磁場獨立地進行控制。當由上和主攪動器產生的磁場一致時，在彎液面內的攪動速度增加。這種速度增加可由輸入上線圈的電流進行控制。在旋轉方向彼此相反的情況下，上攪動器相對于彎液面區域內的攪動流動變成磁制動器。借助于調節制動器電流，能將彎液面區域內的攪動速度控制在一范圍內，該范圍從其不施加制動作用時的初始值到制動轉矩與彎液面區域攪動流動的角動量平衡時的實際零值。作為這種方法的缺點，制動作用僅對由攪動或由排入鑄模的澆注流沖擊產生的流體流動水平分量具有影響。這些流動的縱向分量保持不受上感應線圈產生的交流磁場影響。這些縱向流體流動，根據它們的強度，使彎液面處以及在鄰近彎液面的區域內的熔融物產生明顯的紊流，因而影響澆注實踐的工作狀態和產品質量。
技術實現思路
本專利技術的目標是在用來生產例如鋼坯和鋼錠的連續鑄造鑄模熔融物彎液面區域內提供一種更加靈活的攪動速度和也就是液態金屬流的熔融物流控制。本專利技術的目標借助于一種具有權利要求1特征的設備、一種具有權利要求7特征的方法以及一種具有權利要求11特征的方法來實現。根據本專利技術，雙線圈攪動系統的上感應線圈，此處稱之為“第二感應線圈”根據對鄰近熔融物的上自由表面區域內熔融物攪動運動的所需的作用由直流或交流電流供電，而主感應線圈，此處稱之為“第一感應線圈”總是作為由交流電流供電即產生交流磁場的攪動器在工作。第二感應線圈最好由來自相對于主攪動器即相對于第一感應線圈獨立的電源的交流電流供電。當該攪動系統使用定徑噴嘴的澆注并且需要增強彎液面區域內的攪動運動時，上感應線圈以協助主攪動器的模式工作。當浸沒澆注鑄造實踐的彎液面處需要完全或幾乎完全降低的攪動速度時，交流電流也用來激勵上感應線圈。在彎液面處的攪動速度局部降低能借助于施加水平直流磁場來實現。在下述情況下需要這種局部制動作用使用定徑噴嘴或浸沒入口噴嘴的鑄造，而且在彎液面處的攪動速度需要控制在其初始值的至多百分之六十或五十范圍內。在這種情況下使用直流電流來激勵上感應線圈。經驗顯示，這樣的制動強度在許多浸沒澆注鑄造實踐情況下和用于通過定徑噴嘴的澆注是足夠的。在高水平攪動強度情況下，借助于施加交流磁場來實現進一步降低攪動速度。將電流從交流轉換為直流或者相反最好由電子和編程裝置來完成，該裝置構成系統電力供應的一部分。從由主攪動器產生的攪動、液態金屬的排出流和/或鑄模運動形成的彎液面區域流體流動會與由上感應線圈產生的水平直流磁場相互作用。作為該直流磁場和任何以不等于零度的角度橫過該磁場流體流動之間相互作用的結果，會形成磁力并阻礙這些流動的運動。在該磁場和流體流動之間成90°角時相互作用達到最大程度。其結果是，攪動運動速度和包括排放筆直向下的澆注流的縱向流動會減小。彎液面紊流也會因此而減小，從而導致彎液面穩定性、過程工作狀態和澆注產品質量的改善。因此鑒于由單個攪動系統提供并由布置在鑄模彎液面區域的同一感應線圈產生的交流和直流磁場的可互換性，本專利技術為控制攪動速度和彎液面紊流的靈活性帶來了明顯改進，并導致冶金性能有效性和攪動系統效率的提高。本專利技術是雙線圈攪動系統方法和設備的一種進一步改進。本專利技術可廣泛應用于所有能電磁攪動的也就是金屬和合金的導電材料，以及需要在某個或多個區域控制攪動運動的場合，所述區域與該流體金屬柱其他區域的攪動運動即使有干擾，該干擾也是最小。本專利技術可應用于變化廣泛的特殊鑄模取向。鑄模可垂直、水平或傾斜放置。附圖說明現在只通過實例參照不同實施例和附圖更加詳細地解釋本專利技術。圖1示意地披露與根據本專利技術實施例的鑄模相關的雙線圈攪動系統；圖2是根據本專利技術實施例設備的感應線圈可能電連接的單線圖；圖3是在水銀柱中的直流磁力制動器電流與彎液面處以及電磁攪動器中間平面內的攪動速度之間關系的圖解表示；以及圖4是用于在有和沒有交流和直流磁場制動器情況下操作的雙線圈EMS系統的方形截面水銀槽內多個測定攪動速度的軸向斷面的圖解表示。具體實施例方式圖1披露一種根據本專利技術實施例的用來連續或半連續澆注金屬的設備。該設備包括沿著澆注方向兩端敞開的鑄模1，以及用來給該鑄模供應熱熔融物的裝置2。該設備裝備著雙線圈電磁攪動(EMS)系統，它包括第一感應線圈4和第二感應線圈3。第二感應線圈3安置在鑄模頂端，并處于第一感應線圈4的上游。因此，第一感應線圈4安置在第二感應線圈3的下游。第一感應線圈4作為攪動器工作并由產生交流磁場的交流電流供電。第一感應線圈4構成交流電磁攪動器，并設計成在供電時使鑄模1內的熔融金屬7產生圍繞鑄模1縱軸線的旋轉運動。在圖1中熔融物借助于澆注管2供應到鑄模內，澆注管2在熔融物上表面(彎液面5)下方敞開。當然也可利用其他類型的裝置來給鑄模1供應熔融物。根據本專利技術，第二感應線圈3根據在鄰近熔融物上自由表面5區域內所需熔融物攪動運動的作用由直流或交流電流可互換地供電。為了控制供應到第二感應線圈3上的電流類型，該設備最好裝備著圖2示意地表示的裝置12，它用來將到達第二感應線圈3的電流從交流轉換成直流或者相反。將該電流從交流轉換成直流或者相反最好由電子和編程裝置12來實現，該裝置構成系統電力供應的一部分。第二感應線圈3最好由來自相對于第一感應線圈4獨立的電源的交流電流供電。根據本專利技術優選實施例，第一電源10提供來給第一感應線圈4供應交流電流，而第二電源11提供來給第二感應線圈3可互換地供應交流和直流電流。在圖2中示意地表本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用來連續或半連續鑄造金屬的設備，它包括一鑄模（１）、一裝置（２）、一第一電磁感應線圈（４）和一第二電磁感應線圈（３），鑄模（１）沿澆注方向兩端敞開，裝置（２）用來將熔融物供應到鑄模（１），第一電磁感應線圈（４）由交流電流供電并適于使得鑄模（１）內的熔融物（７）產生攪動運動，而第二電磁感應線圈（３）布置在第一感應線圈（４）上游并適于控制鄰近該熔融物上自由表面（５）區域內的熔融物攪動運動，其特征在于，第二感應線圈（３）布置成由直流或交流電流可互換地供電。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：L貝特爾曼，
申請(專利權)人：ABB股份有限公司，
類型：發明
國別省市：SE[瑞典]