CN100566886C - 可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置，属金属连铸工艺技术领域。本发明装置在原有结晶器基础上进行改进设计，以便更好地控制初始凝固坯壳的生长，得到更好的坯壳质量。本发明装置的特点是通过设置一个加热感应线圈来加热结晶弯月面附近的金属液和保护渣来改善凝固坯壳的微观组织结构和坯壳与结晶器之间的润滑效果，从而减少坯壳缺陷，提高初始凝固坯壳的强度，并且有利于连铸效率的提高。本发明装置的结构包括有：加热线圈(1)、结晶器(2)、冷却水壳体(3)、振动装置(4)、坯壳(5)、金属液中间包(6)、浸入式水口(7)、保护渣(8)、金属液(9)和引锭杆(10)。本装置结构简单，容易操作，便于实现工业化应用。

Description

可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置

技术领域

本发明涉及一种可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置，属金属连铸工艺技术领域。

背景技术

在金属的连铸过程中，金属液在结晶器内弯月面附近的初始凝固对于坯壳的质量有着至关重要的影响。连铸坯的表面质量主要取决于结晶器内初生坯壳凝固的均匀性、邻近弯月面处的传热强度和均匀性，坯壳的许多缺陷，如振痕、偏析、裂纹以及夹渣等，都与初始凝固有重要关系。

连铸过程实质上是一个强冷的凝固过程，在此过程中结晶器弯月面处的传热最为强烈，这种强冷方式往往会给坯壳的初始凝固带来负面影响，产生裂纹、偏析等缺陷，影响坯壳的质量，研究表明采用弱冷的方式有利于防止这些缺陷的产生，改善坯壳质量；另外，由于结晶器的振动而造成的自由液面的波动，对初始凝固区域产生不可忽视的影响，危机到坯壳传热和凝固的稳定性。

为了生产高质量坯壳以满足现代工业的需求，近几年人们对连铸过程中的初始凝固进行了大量的理论和实验研究，开发了一些针对初始凝固的连铸技术，比如软接触电磁连铸技术，该项技术是运用电磁场控制初始凝固点处的弯月面形状，使弯月面曲率变小；同时拓宽了熔融保护渣的通道，使得液态金属与结晶器的接触压小减小，实现液态金属与结晶器之间的软接触，改善润滑效果。根据此项技术人们开发了各式各样的软接触式结晶器和复合式结晶器，但它们的结构往往比较复杂，并且由于引入了电磁场，应用起来也比较困难，因此有必要开发一种结构更加简单，使用更加方便的复合式结晶器来改善坯壳的初始凝固状况。本发明结合结晶器的自身特点，对其进行简单的改进和完善，尽量减小它所产生的负面影响，以便更好地控制初始凝固坯壳的生长，得到更好的坯壳质量，这就是本发明的出发点。

发明内容

本发明的目的在于在金属连铸过程中，通过一个感应线圈加热结晶器弯月面附近的金属液和保护渣来改善初始凝固坯壳的微观组织结构和坯壳与结晶器之间的润滑效果，从而减少坯壳缺陷，提高初始凝固坯壳的强度，降低坯壳与结晶器壁之间的摩擦力，减小连铸过程中拉漏的几率，提高坯壳质量和生产效率。

为了达到上述目的，本发明在原有的金属连铸结晶器装置的基础上进行了改进，设计了一种可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置。

本发明涉及一种可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置，包括有加热线圈、结晶器、冷却水壳体、振动装置、坯壳、金属液中间包、浸入式水口、保护渣、金属液和引锭杆；其特征在于：结晶器与加热线圈配合使用，加热线圈放置并缠绕于结晶器内侧弯月面正上方，以通入交流电加热初始凝固区域；所述加热线圈为1～50匝，形状为长方、正方或圆形，视结晶器的形状而定；线圈由方形、椭圆形或圆形铜管制成，铜管当量直径为3～50mm，外部绝缘，内部通水冷却；结晶器中心位置上方设有一金属液中间包，其下面接有浸入式水口；结晶器的外侧设置有包围于结晶器的可通入冷却水的冷却水壳体；在壳体下面设有振动装置；在结晶器的底部设置有引锭杆；结晶器内的金属液经冷却凝固并带着初始凝固的坯壳一起随引锭杆拉引出，最终得到金属铸坯。

所述的加热线圈放置于结晶器自由液面上方5～100mm处。

所述的金属液包括有钢、铝、镁、合金等金属液的任一种。

所述的初始凝固形成的坯壳与结晶器器壁之间形成有一层保护渣。

本发明装置的结构特点及作用原理如下所述：

本发明装置在结晶器内侧弯月面附近的上部设置有一加热感应线圈，使其在连铸过程中对初始凝固点附近区域进行感应加热，从而改变该区域的热流大小和方向，使其在连铸过程中对初始凝固点附近区域进行感应加热，从而改变该区域的热流大小和方向，一方面减小初始凝固点区域的温度梯度，使该区域的传热方式由原来的强冷变为弱冷，传热更加均匀，这样可以防止裂纹、偏析等缺陷的产生；同时，由于初始凝固区域的温度升高，使得初始凝固点的位置下移，远离金属液的自由表面，这样不仅可以减小自由液面的波动对初始凝固的影响(对传质的影响)，而且也可以减小由于结晶器的振动而产生的温度波动对初始凝固的影响(对传热的影响)；其三可以改善初始凝固坯壳的微观组织，由于热流方向的变化，可能会使枝晶方向发生改变，即由原来的垂直于结晶器壁到现在的与结晶器壁成一定的角度，这样可以增强坯壳抵抗结晶器壁摩擦力的强度，从而有助于拉坯的顺利进行；另外，置于结晶器顶部的感应线圈不仅对弯月面附近的金属液进行加热，同时也对该区域保护渣产生了热作用，这样就消除了结渣现象，使保护渣更容易进入渣道，从而改善了坯壳与结晶器之间的润滑。

综上可以看出，本发明的优点在于对原有结晶器的构造稍加改进，利用其上部的加热线圈既减小了金属坯壳缺陷的产生，改善了初始凝固坯壳性能，又解决了结晶器内结渣问题，增强了润滑、顺利了拉坯过程，有利于生产高质量铸坯和提高连铸生产率；同时，装置结构简单，操作容易，易于实现工业化应用。

附图说明

图1为本发明金属连铸结晶器复合装置的结构示意图。

图2为图1沿中心线剖开的一半装置的局部放大示意图。

具体实施方式

现将本发明金属连铸结晶器复合装置的具体结构进一步叙述于后。

参见图1和图2，本装置包括有加热线圈1、结晶器2、冷却水壳体3、振动装置4、坯壳5、金属液中间包6、浸入式水口7、保护渣8、金属液9和引锭杆10；结晶器2与加热感应线圈1配合使用，加热感应线圈1放置并缠绕于结晶器2内侧弯月面正上方，以通入交流电加热初始凝固区域；所述加热线圈为40匝，形状为圆形；线圈1由圆形铜管制成，铜管当量直径为14mm，外部包覆绝缘材料，空心铜管内可通水进行冷却；结晶器2中心位置上方设有一金属液中间包6，该金属液为钢液，中间包6下面连接有一浸入式水口7；结晶器2的外侧设置有包围于它的可通入冷却水的冷却水壳体3；在该壳体3下面设有振动装置，以便于坯壳的顺利脱模；在结晶器2的底部设置有引锭杆10；结晶器2内的钢液9经冷却凝固并带着初始凝固的壳坯5一起随引锭杆10拉引出，最终得到钢铸坯。

上述的初始凝固形成的坯壳5与结晶器2器壁之间形成有一层保护渣8，该层保护渣8在结晶器内钢液表面可起到防止空气的氧化作用，在结晶器器壁可起到润滑作用使易于脱模。

Claims (3)

1.一种可控制初始凝固的金属连铸结晶器复合装置，包括有加热线圈(1)、结晶器(2)、冷却水壳体(3)、振动装置(4)、坯壳(5)、金属液中间包(6)、浸入式水口(7)、保护渣(8)、金属液(9)和引锭杆(10)；其特征在于：结晶器(2)与加热线圈(1)配合使用，加热线圈(1)放置并缠绕于结晶器(2)内侧弯月面正上方，以通入交流电加热初始凝固区域；所述加热线圈为1～50匝，形状为长方、正方或圆形，视结晶器的形状而定；线圈由方形、椭圆形或圆形铜管制成，铜管当量直径为3～50mm，外部绝缘，内部通水冷却；结晶器(2)中心位置上方设有一金属液中间包(6)，其下面接有浸入式水口(7)；结晶器(2)的外侧设置有包围于结晶器(2)的可通入冷却水的冷却水壳体(3)；在壳体(3)下面设有振动装置(4)；在结晶器(2)的底部设置有引锭杆(10)；结晶器(2)内的金属液(9)经冷却凝固并带着初始凝固的坯壳(5)一起随引锭杆(10)拉引出，最终得到金属铸坯；所述的加热线圈(1)放置于结晶器(2)自由液面上方5～100mm处。

2.如权利要求1所述的一种可控制初始化凝固的金属连铸结晶器复合装置，其特征在于所述的金属液包括有钢、铝、镁金属液中的任一种。

3.如权利要求1所述的一种可控制初始化凝固的金属连铸结晶器复合装置，其特征在于所述的金属液为合金。

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