熔融金屬的連鑄方法技術

本發明專利技術的目的是提供一種連續鑄造熔融金屬的方法，該方法可降低初始固化的不穩定性并穩定地改善潤滑狀況及鑄件的表面特性，本發明專利技術還提供了一種用于該方法的設備。在連續鑄造熔融金屬的過程中，對一個繞在連續鑄造鑄模壁或嵌入在鑄模側壁中的螺線管式的電磁線圈施加交流電，由此對澆入以恒定速率沿鑄造方向振動或不振動的鑄模中并正在固化的熔融金屬施加電磁力，本發明專利技術方法還包括周期性地改變施加的交流電的振幅或波形以及用于本發明專利技術方法的設備。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種熔融金屬的連鑄方法。本專利技術所涉及的這種熔融金屬連鑄方法包括重復改變施加的交流電的特性、如振幅、頻率或相位的過程，從而在施加在熔融金屬上的電磁力的作用下使熔融金屬與鑄模分離，以減小初始固化的不穩定性，同時在鑄鏌與熔融金屬之間形成潤滑作用并改善表面性能。在連鑄過程中，通常在鑄模中的一個金屬熔液池的上表面加一些粉末。該粉末在熔融金屬的加熱作用下被熔融，同時，由于鑄模壁上下振動以及被固化的外殼以恒定的速率被下拉使得被熔融的粉末流入模壁與外殼之間的縫隙中。在熔融的粉末流入過程中產生的動壓力使得被固化的外殼的彎液面及頂端產生變形。由于變形是以鑄模的振動周期進行的，因而在鑄造金屬表面形成被稱為振動紋痕的周期性縮皺。具有通常深度的規則振動紋痕有助于鑄造過程的穩定性及鑄造鋼錠的表面質量。然而，當振動紋痕過深時，會產生鑄造金屬表面缺陷。而且，除了紋痕本身過深產生的問題外，還會產生諸如在紋痕底部形成Ni的正析出以及在連鑄奧氏體不銹鋼時需要對鑄造鋼錠表面進行表面研磨等問題。即使在鑄造普通鋼時也會發現在紋痕形成過程中，聚集在紋痕中的氣泡和雜質增多。在某些情況下，甚至降低了鑄造鋼錠的屈服強度。另一方面，以前在鑄造小截面金屬件如方鋼錠時，通常用菜籽油取代粉末。這是因為在連續鑄造具有小截面的金屬件時澆鑄是在無埋入澆口的條件下進行的，因而不能使用粉末，否則粉末會被澆鑄流帶走。眾所周知，菜籽油在月牙面中燃燒形成石墨。石墨可防止固化的外殼粘到模壁上，但卻難以在鑄造的鋼錠表面形成明顯的振動紋痕，因而其鑄造過程穩定性及鑄造金屬質量的穩定性都低于用粉末進行鑄造的方法。作為控制上述的初始固化的一種方法，52-32824號未審查日本專利申請公開文本中提出了一種改進在連鑄方法中改善鑄錠的表面質量的方法，該方法是向一個以恒定的周期振動并連續向下拉的水冷模中澆鑄熔融金屬2連同潤滑劑4，其中包括對繞在圖2所示鑄模外周上的電磁線圈連續地施加交流電的步驟，從而交變電磁場產生的電磁力的作用下使熔融金屬2形成凸形曲面。另外，在未審查的64-83348號日本專利申請公開文本中還公開了另一種在粉末鑄造中改善表面特性的方法，該方法是在對鑄模中的熔融金屬施加電磁力時，利用一個電磁線圈，通過對其施加一個如圖3所示的脈沖形式的交變磁場間斷地施加電磁力。如52-32824號 未審查日本專利申請公開文本所公開的，通過用電磁線圈對鑄模中的熔融金屬連續地施加電磁力已使鑄造鋼錠的表面質量得到了改善。然而，被施加的電磁場不僅改變了月牙面的外廓形狀，而且也對正固化的熔融金屬進行加熱。結果，初始固化過程不能穩定地進行。另外，如未審查的64-83348號日本專利申請公開文本所公開的，當用一個電磁線圈對鑄模中的熔融金屬間斷地施加電磁力時，粉末在被固化的外殼與鑄模壁之間的流動加快，由此可以改善鑄造鋼錠的表面特性。然而，在按照圖3所示的快速接通、斷開的模式通電的情況下，有時會在熔融金屬池的表面產生波浪運動。這種波浪運動帶來的問題是，在無電流階段波浪運動還會持續，從而在熔融金屬池的月牙面上產生繞流，以至于對施加的電磁力產生反向作用。在極限情況下，這可能導致粉末被攔截在已固化的外殼中。另一方面，在沒有采用諸如粉末等潤滑劑使其以液態從月牙面流經固化的外殼與鑄模之間的情況下，必須改進鑄造鋼錠的鑄造過程或表面特性，才可使其達到與經過粉末鑄造后的鋼錠相同的質量水平。此外，未審查的2-37943號 日本專利申請公開文本還公開了改善表面特性的方法，該方法不使用諸如粉末和菜籽油等傳統的潤滑劑，而是通過在低于月牙面的位置上開始固化來排除月牙面的繞流。在該方法中，采用諸如石墨或礬土石墨等具有預定的電導的耐高溫材料制作鑄模，并且該鑄模在繞在其上的電磁線圈的電磁作用下可以產生熱量，用以控制鋼錠的固化程度。使用這種方法，可以在熔融金屬在其表面以下的部分固化的同時進行連續鑄造。根據以上所述的專利方法，當熔融金屬在被加熱的鑄模壁上固化時，在該部分沿著鑄件被拉的方向變成完全固態之前不可避免地處于固-液兩相狀態。由于固-液兩相部分不具有足夠的強度，因而在拉鑄件的時候有時會使該部分分開。這樣就無法穩定地進行鑄造。如上所述，在熔融金屬上也施加電磁力，用以降低金屬與鑄模之間的接觸壓力，即降低金屬與鑄模之間的接觸電阻。當為了穩定初始固化而提高電磁力時，在鑄模與金屬中的熱量也隨之增加，結果還是不能獲得初始固化的穩定性。本專利技術的目的是提供一種連續鑄造熔融金屬的方法，該方法可解決由傳統的加電磁力式的鑄造方法帶來的缺陷，即可抑制初始固化的不穩定因素，從而穩定地獲得改善潤滑作用及改善鑄造金屬表面特性的效果。本專利技術的另一目的是提供一種不采用粉末對熔融金屬連續鑄造的方法。這是因為該方法可以通過穩定鑄造過程來穩定對鑄件表面特性具有直接影響的初始固化過程。如附圖說明圖17中的電磁力產生原理的示意圖所示，在本專利技術連續鑄造熔融金屬的方法中，對一個繞在連續鑄造鑄模壁或嵌入在鑄模側壁中的螺線管式的電磁線圈5施加交流電，由此給澆入鑄模并很快開始固化的熔融金屬2施加電磁力的同時進行連續鑄造。電磁力18的方向取決于感應電流20的方向及感應磁場19的方向。在本專利技術中，施加給熔融金屬2的電磁力的方向總是使得熔融金屬2與鑄模1的側壁分離的方向。在該方法中，施加的交流電呈圖1所示的步進式。如圖1(a)所示，大電流階段表示為t1，小電流階段表示為t2。其中，大電流用于施加為改變月牙面外廓所需要的電磁力，而在大電流階段前后施加的小電流則用于完成除改變月牙面外廓之外的其他功能，二者配合工作。圖1(b)表示了另一種方案，其中先施加大電流以產生為改變月牙面外廓所需要的電磁力，然后施加小電流用于完成除改變月牙面外廓之外的其他功能。在一對或幾對這樣的電流組配之后設置一段無電流階段(tOF F)，用以抑制在施加連續電流或脈沖電流階段(該階段被稱為tON)產生的熔融金屬初始固化的不穩定因素。從而獲得穩定的改善潤滑及改善鑄件表面特性的效果。此外，在上述施加電流的過程中，在施加電流的一個周期中對月牙面變形有影響的施加大電流的時間所占的比例最好為0.2至0.8。這樣，可以最大程度地改善模壁與固化的外殼之間的潤滑作用及鑄件的表面特性。此外，在不采用粉末或采用在熔融金屬的月牙面中呈非液態的菜籽油的情況下對熔融金屬進行連續鑄造時，在一個繞在一個連續鑄造模上的電磁線圈中施加交流電，從而對鑄模中的熔融金屬月牙面施加間斷的電磁力。由此加快了正在月牙面中固化的金屬的周期性變形和過流，因而獲得規則的振動紋痕。這樣可以穩定連續鑄造中的初始固化。以下將介紹該方法的具體技術特性。第一，周期性地改變交流電的振幅、頻率、相位或類似特性，即改變施加在繞連續鑄造模外周設置的螺線形電磁線圈上的電流波形，同時，鑄模以恒定的周期振動。這樣，施加在被澆入到鑄模中的熔融金屬上的電磁力將隨交流電變化而變化。當施加電磁力的周期與鑄模振動的周期同步從而在通電階段出現負條紋階段時，在鑄件表面的周向上形成均勻的振動紋痕。由此鑄件可以獲得良好的表面特性。此外，當施加電磁力的階段中怵正條紋階段時，鑄件表面上的紋痕形成將得到抑制，由此可獲得具有光滑表面的鑄件。第二，對設置在一個不振動的連續鑄模的外周上的螺線形電磁線圈施加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熔融金屬的連鑄方法，其中包括對一個繞在連續鑄造鑄模壁或嵌入在鑄模側壁中的螺線管式的電磁線圈施加交流電，由此對澆入鑄模中并正在固化的熔融金屬施加電磁力的步驟，施加給熔融金屬的電磁力的方向總是使得熔融金屬與鑄模的側壁分離的方向，其特征在于所述方法還包括周期性改變所加電流的振幅或波形的步驟，由此改善潤滑狀況及鑄件的表面特性。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：淺井滋生，藤健彥，和嶋潔，澤田健三，竹內榮一，佐佐健介，李廷舉，
申請(專利權)人：新日本制鐵株式會社，淺井滋生，
類型：發明
國別省市：JP[日本]