CN104028717A - 一种电磁旋流连铸方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁旋流连铸方法，属于冶炼连铸技术领域，按以下步骤进行：（1）采用的电磁旋流装置为180o半圆环型、分体360o环型、马蹄型或改进马蹄型；（2）将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为中间包和结晶器之间的浸入式水口，或为钢包和中间包之间的长水口；（3）进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，对水口内的钢液施加旋转电磁场。本发明对于圆坯、方坯和板坯各种工艺条件可以普遍使用，可以准确、优化的设计，对于圆坯、方坯和板坯各种工艺条件可以普遍使用，不用改造原有的连铸设备，简单易操作。

Description

一种电磁旋流连铸方法

技术领域

本发明属于冶炼连铸技术领域，特别涉及一种电磁旋流连铸方法。

背景技术

在连铸过程中浸入式水口出流主流通常会发生左右摆动现象，即出现结晶器内水口出流大小左右不均的偏流，结果会导致结晶器内流动和温度分布不均匀，从而导致液面局部冷却，漏钢，铸坯表面裂纹等一系列问题；偏流还会导致液面波动，特别是随着连铸拉坯速度提高，水口出流不均匀性加剧，液面波动加剧，从而限制拉速的提高；偏流还会导致出现水口附近涡流卷渣和短边附近的剪切卷渣，产生严重铸坯质量缺陷：如皮下针孔，皮下夹渣，板卷的线状缺陷等的增加；但是因为如下的原因等，这种偏流的产生难以避免：

（1）钢液水平方向上的惯性：钢液在进入浸入式水口时在水平方向上有一定的速度，使得钢液在水口横断面上分布不均，从而使水口出流的钢液产生偏流。

（2）滑动水口控制：在连铸中控制钢水流量的滑动水口通常都处于半开的状态，所以造成向下注入浸入式水口的钢液流动方向不是铅直的，而是斜向下的。因为这个原因，浸入式水口内钢液会象蛇行一样一边左右摆动一边向下流动进入结晶器。并且这个流动不是定常流动，即钢液通过非定常的流路被注入到结晶器中。

（3）夹杂物结瘤：钢水中存在的夹杂物在通过浸入式水口时会吸附在水口内表面，局部长大并结瘤，使得钢液在水口横断面上分布不均，形成偏流。

（4）操作的原因：浸入式水口中心与钢包上水口的中心会出现未对准的情况，也会造成偏流。

日本住友金属公司等在近年开发了机械式旋流水口；即在浸入式水口的内部放置耐火材料制旋转叶片，利用钢液从水口上部流入的势能，在通过叶片时形成旋转流动；试验证明，旋流状态的钢液水口出流均匀、稳定，改善了结晶器内流动和温度分布，并明显降低了液面波动；目前住友金属进行了商业生产，提高了拉速，显著改善铸坯表面和内部质量。但这种方法有严重缺陷：一是耐火材料螺旋叶片由于钢液的冲刷寿命低，钢液夹杂物易在螺旋叶片上吸附从而发生堵塞，经常更换水口不仅成本提高，更严重影响生产；二是这种方法下，钢液的回旋速度和下降速度成正比，在低速流动（如低速铸造）时，不能得到有效的回旋流动，即在开浇阶段，换钢包阶段及浇铸末期，钢液不能得到必要的回旋流动，其均匀温度场，去除夹杂物等功能会急剧恶化；还有，这种旋流方式不可调节，难以适应不同工艺要求，因此应用受到限制。

针对上述机械旋流水口，申请号为200510047290.6的中国专利公开了一种电磁旋流水口，在浸入式水口周围安装旋转电磁场以在水口内钢液产生旋流，即能达到机械旋流水口同样的效果，又没有堵塞和寿命问题；同时旋流强度更加灵活的适应于不同钢种和连铸坯形状的要求；基础研究表明，电磁旋流水口可以在水口内产生机械旋流水口同等的旋流强度，可望获得同等的冶金效果；但是与机械旋流水口不同的是，电磁旋流水口需要在水口周围布置电磁旋流装置；并且受连铸工艺限制，结晶器的周围空间狭小，中间包和结晶器之间空间也有限；电磁旋流装置在水口周围放置的位置，电磁旋流装置的现场移动方式，恰当的电磁旋流装置结构也将决定电磁旋流水口能否有效产生电磁场并作用于水口内钢液，能否顺利进行连铸生产，目前还没有相关的研究报道。

发明内容

针对现有电磁旋流水口在实用技术上存在的问题，本发明提供一种电磁旋流连铸方法，在不改变连铸装置的条件下，在结晶器附近安装独立的移动机构和电磁旋流装置，使电磁旋流装置在需要工作时快速移动至水口周围，实施电磁旋流连铸。

本发明的电磁旋流连铸方法包括以下步骤：

1、采用的电磁旋流装置为180o半圆环型、分体360o环型、马蹄型或改进马蹄型；当电磁旋流装置为分体360o环型时，电磁旋流装置的分为第一部分和第二部分，两部分之间的一端铰接，另一端分别设有配套的锁紧装置；当电磁旋流装置为改进马蹄型时，电磁旋流装置的两个侧边前端带有弯头；

2、将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为中间包和结晶器之间的浸入式水口，或为钢包和中间包之间的长水口；所述的移动装置为固定在中间包台车上的滑动轮机构，或固定在移动台车上的滑动轮机构；

3、进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，向电磁旋流装置通电使其产生旋转电磁场，进而对水口内的钢液施加旋转电磁场，使水口内的钢液产生旋转，获得均匀的水口出流。

上述方法中，电磁旋流装置根据生产过程的要求，进行垂直和水平移动。

上述方法中，当电磁旋流装置为180o半圆环型、马蹄型或改进马蹄型时，电磁旋流装置直接通过移动装置移动至水口周围，使电磁旋流装置环绕在水口外部；当电磁旋流装置为分体360o环型时，先将电磁旋流装置的锁紧装置打开，移动至水口周围后，将锁紧装置闭合锁紧，使电磁旋流装置环绕在水口外部。

上述的电磁旋流装置设有水冷套或风冷套，其中水冷套为外水冷套或内水冷套。

上述的电磁旋流装置工作时产生的旋转电磁场的磁感应强度在10^-4~1T，旋转电磁场的频率在0.1~500Hz。

上述方法中，当移动装置为固定在中间包台车悬臂上的滑动轮机构时，电磁旋流装置位于结晶器处人工操作位的对面。

上述方法中的滑动轮机构包括悬臂、滑轮和支架；电磁旋流装置固定在支架上，支架固定在滑轮上，滑轮与悬臂滑动连接；悬臂固定在中间包台车或移动台车的横梁上。

上述的电磁旋流装置采用分体360o环型、马蹄型或改进马蹄型结构，以便于使电磁旋流装置环绕的内部空间磁场更加均匀，磁感应强度更大。

本发明的方法能快速将至少一个电磁旋流装置移至浸入式水口或长水口周围合适位置，进行电磁旋流连铸，在连铸故障，需要进行水口更换或停止连铸时将电磁旋流装置迅速移离水口；该方法不仅仅适用于中间包与结晶器之间的浸入式水口，也适用于钢包与中间包间的长水口，从而达到洁净钢液，提到钢水收得率，节约耐火材料的效果。

电磁旋流装置的移动方式和电磁旋流装置的外形结构是重点内容；电磁旋流装置的移动机构的移动方式可以是通过手动、电动或者液压等的方式，将滑动轮机构移动从而将电磁旋流装置向前快速移动到水口周围的工作位置，也可通过同样的方式将电磁旋流装置向后快速移动到安全待命位置，此时可进行普通的连铸；移动装置的台车本身也可以是轮式的或者是轨道式的，相对于操作工来说，可左右（台车位于结晶器侧面时）或者前后移动（台车位于结晶器后方或前方时），移动装置位于结晶器侧面时的移动方式是通过手动等方式将位于结晶器侧面的台车左右移动，将固定在台车上的旋流装置快速移动到水口周围或者撤离，移动方式也可以是移动台车上的悬臂或者是悬臂上的滑动轮机构以移动旋流装置；移动装置位于结晶器后方或前方时，可使移动台车或者悬臂或者滑动轮机构作前后移动。

电磁旋流连铸法的电磁旋流装置的结构是180o半圆环型，分体360o环型，马蹄型结构或改进马蹄型结构，这种单侧开口或者是可开口的结构有利于电磁旋流装置的快速移动至水口周围，并有利于对结晶器内弯月面的观测和推渣，挑渣圈等常规操作；有利于电磁旋流连铸的顺利实施；对于分体360o环型结构电磁旋流装置，两个半圆环形的电磁旋流装置的一侧通过铰链铰接在一起，另一侧可以开启，让水口进入到旋流装置中心后闭合，并用一定的方式固定，令其不能张开。

本发明对于圆坯、方坯和板坯各种工艺条件可以普遍使用，可以准确、优化的设计，故对于圆坯、方坯和板坯各种工艺条件可以普遍使用，可以不用改造原有的连铸设备，只需在结晶器的侧面或者后方或者前方安装独立的移动装置及电磁旋流装置，设备简单易操作。

附图说明

图1为本发明实施例1中的电磁旋流连铸法的装置示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明实施例2中的电磁旋流连铸法的装置示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明实施例中的分体360o环型电磁旋流装置结构示意图；其中右图为锁紧装置仰视结构示意图；

图6为本发明实施例中的180o半圆环型电磁旋流装置结构示意图；

图7为本发明实施例中的马蹄型电磁旋流装置结构示意图；

图8为本发明实施例中的改进马蹄型电磁旋流装置结构示意图；

图9为本发明实施中的马蹄型电磁旋流装置动作过程示意图；其中左图为待命位置，右图为工作位置；

图10为本发明实施中的分体360o环型电磁旋流装置动作过程示意图；其中左图为待命位置，右图为工作位置；

图中，1、中间包，2、中间包横梁悬臂，3、滑轮，4、支架，5、中间包台车横梁，6、中间包台车，7、浸入式水口，8、马蹄型电磁旋流装置，9、结晶器盖板，10、结晶器，11、钢水，12、移动台车横梁，13、移动台车横梁悬臂，14、分体360o环型电磁旋流装置，15、移动台车，16、铰接轴，17、第一部分，18、第二部分，19、锁紧装置。

具体实施方式

本发明实施例中采用的结晶器为板坯结晶器、方坯结晶器或圆坯结晶器。

本发明实施例中分体360o环型电磁旋流装置的锁紧装置由位于第一部分上的轴杆、位于第二部分上的带有螺纹的固定杆、与轴杆铰接的锁扣以及固定杆上的螺母组成；需要锁紧时，将轴杆与固定杆靠近，将锁扣压在固定杆上，并通过螺母夹紧。

实施例1

采用的电磁旋流装置为马蹄型，结构如图7所示；

将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为中间包和结晶器之间的浸入式水口；所述的移动装置为固定在中间包台车上的滑动轮机构；

进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，对水口内的钢液施加旋转电磁场，使水口内的钢液产生旋转，获得均匀的水口出流；

电磁旋流装置直接通过移动装置移动至水口周围，使电磁旋流装置环绕在水口外部；工作过程如图9所示；

电磁旋流装置设有水冷套；电磁旋流装置的磁感应强度在10^-4T，频率在500Hz；

电磁旋流装置位于结晶器处人工操作位的对面；

滑动轮机构包括中间包横梁悬臂、滑轮和支架；电磁旋流装置固定在支架上，支架固定在滑轮上，滑轮与中间包横梁悬臂滑动连接；悬臂固定在中间包台车横梁上，结构如图1和2所示。

实施例2

采用的电磁旋流装置为分体360o环型，结构如图5所示；分体360o环型电磁旋流装置分为第一部分和第二部分，两部分之间的一端铰接，另一端分别设有配套的锁紧装置；

将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为中间包和结晶器之间的浸入式水口；所述的移动装置为固定在移动台车上的滑动轮机构；

进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，对水口内的钢液施加旋转电磁场，使水口内的钢液产生旋转，获得均匀的水口出流；

当电磁旋流装置处于待命位置时，将电磁旋流装置的锁紧装置打开；当需要对水口钢液施加磁场时，将电磁旋流装置移动至水口周围，将锁紧装置闭合锁紧，使电磁旋流装置环绕在水口外部；工作过程如图10所示；

电磁旋流装置设有水冷套；电磁旋流装置的磁感应强度在0.5T，频率在0.1Hz；

滑动轮机构包括移动台车横梁悬臂、滑轮和支架；电磁旋流装置固定在支架上，支架固定在滑轮上，滑轮与移动台车横梁悬臂滑动连接；移动台车横梁悬臂固定在移动台车的横梁上；结构如图3和4所示。

实施例3

采用的电磁旋流装置为180o半圆环型，结构如图6所示；

将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为钢包和中间包之间的长水口；所述的移动装置为固定在移动台车上的滑动轮机构；

进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，对水口内的钢液施加旋转电磁场，使水口内的钢液产生旋转，获得均匀的水口出流；

电磁旋流装置设有风冷套；电磁旋流装置的磁感应强度在10^-1T，频率在50Hz；

滑动轮机构包括悬臂、滑轮和支架；电磁旋流装置固定在支架上，支架固定在滑轮上，滑轮与悬臂滑动连接；悬臂固定在移动台车的横梁上。

实施例4

采用的电磁旋流装置为改进马蹄型，电磁旋流装置的两个侧边前端带有弯头，结构如图8所示；

将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为钢包和中间包之间的长水口；所述的移动装置为固定在移动台车上的滑动轮机构；

进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，对水口内的钢液施加旋转电磁场，使水口内的钢液产生旋转，获得均匀的水口出流；

电磁旋流装置设有水冷套；电磁旋流装置的磁感应强度在1T，频率在1Hz；

滑动轮机构包括悬臂、滑轮和支架；电磁旋流装置固定在支架上，支架固定在滑轮上，滑轮与悬臂滑动连接；悬臂固定在移动台车的横梁上。

Claims (6)

1.一种电磁旋流连铸方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）采用的电磁旋流装置为180o半圆环型、分体360o环型、马蹄型或改进马蹄型；当电磁旋流装置为分体360o环型时，电磁旋流装置的分为第一部分和第二部分，两部分之间的一端铰接，另一端分别设有配套的锁紧装置；当电磁旋流装置为改进马蹄型时，电磁旋流装置的两个侧边前端带有弯头；

（2）将电磁旋流装置固定在移动装置上；所述的水口为中间包和结晶器之间的浸入式水口，或为钢包和中间包之间的长水口；所述的移动装置为固定在中间包台车上的滑动轮机构，或固定在移动台车上的滑动轮机构；

（3）进行连铸时，通过移动装置将电磁旋流装置移动至水口周围，对水口内的钢液施加旋转电磁场，使水口内的钢液产生旋转，获得均匀的水口出流。

2.根据权利要求1所述的电磁旋流连铸方法，其特征在于当电磁旋流装置为180o半圆环型、马蹄型或改进马蹄型时，电磁旋流装置直接通过移动装置移动至水口周围，使电磁旋流装置环绕在水口外部；当电磁旋流装置为分体360o环型时，先将电磁旋流装置的锁紧装置打开，移动至水口周围后，将锁紧装置闭合锁紧，使电磁旋流装置环绕在水口外部。

3.根据权利要求1所述的电磁旋流连铸方法，其特征在于所述的电磁旋流装置设有水冷套或风冷套，其中水冷套为外水冷套或内水冷套。

4.根据权利要求1所述的电磁旋流连铸方法，其特征在于所述的滑动轮机构包括悬臂、滑轮和支架；电磁旋流装置固定在支架上，支架固定在滑轮上，滑轮与悬臂滑动连接；悬臂固定在中间包台车或移动台车的横梁上。

5.根据权利要求1所述的电磁旋流连铸方法，其特征在于当移动装置为固定在中间包台车悬臂上的滑动轮机构时，电磁旋流装置位于结晶器处人工操作位的对面或侧面。

6.根据权利要求1所述的电磁旋流连铸方法，其特征在于所述的电磁旋流装置工作时产生的旋转电磁场的磁感应强度在10^-4~1T，旋转电磁场的频率在0.1~500Hz。