CN117773044A - 一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置，包括一对电磁搅拌辊。搅拌本体1为连铸板坯，搅拌辊2设计为中空结构，内有冷却水通道3，防止辊身通电生热，与铸坯表面产生粘连。水冷却管道3与辊身同轴，夹层作绝缘处理；本发明的优点在于直接在现有连铸机夹持辊装置的基础上进行改造，为了改善电磁搅拌力不够等问题，采用辊式直流电手段，以提高连铸坯凝固末端电磁搅拌效率，提升轧材组织均匀性，改善连铸板坯冶金效果。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置。
背景技术
随着钢铁行业竞争的加剧，市场对于钢材的需求越来越高。由于板坯连铸的过程中容易出现偏析、疏松和缩孔等问题，严重影响了板坯的质量，使板坯合格率难以提高。为了提高板坯的质量，满足市场的需求，一般采用电磁搅拌的方式来提高钢材的质量。
对于芯部质量特别是中心碳偏析要求较高的钢种，如钢轨钢、轴承钢、弹簧钢、钢帘线钢等，单一的结晶器电磁搅拌工艺难以满足芯部质量的严格要求，需要采用复合搅拌工艺。目前，在高碳钢大方坯连铸中应用最多的是结晶器+凝固末端电磁搅拌(M+F-EMS)。
为了解决现有电磁搅拌技术易使板坯产生“白亮带”的问题,有专利如CN111299532B公开了一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置,减小了铸坯中碳偏析程度,避免了白亮带现象,提高了板坯的质量。但是其整套***能耗与传统行波磁场无明显差异，依然采用三相电流为设备供电；此外，由于辊式电磁搅拌装置绕组的特殊性，漏磁现象较为常见，因此有专利CN220005917U公开了一种带有铜屏蔽环的板坯连铸高密度磁场辊式电磁搅拌装置。此装置能够将绕组产生的交变磁场更多地传递给板坯，实现磁场软接触。同时，在CN113688470B中将铜板应用于连铸结晶器电磁搅拌装置外部，用于减轻电磁场泄露，保证电磁搅拌效率。然而，常规辊式电磁搅拌装置大都采用交变电流，且功耗较高，电磁场外漏及搅拌力不足等问题只能通过外加屏蔽层等方式解决。
F-EMS技术是通过通电螺线圈产生交变磁场，在钢液中感生出感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，电磁力作用在钢液上，从而强化铸坯内部钢液运动。由于电磁力可以改变在连铸过程中液芯的流动、传热以及各种元素的分布，一般应用在对高碳钢及合金钢中，从而实现了扩大等轴晶区、改善成分偏析、降低疏松和缩孔等质量问题的目标。但是，通过此技术搅拌存在一定的弊端，即交流电场激发的感生磁场存在“趋肤效应”，致使熔体感生的电磁力集中于铸坯坯壳表面附近，使得板坯液芯受到搅动作用的不甚明显，影响了板坯内部质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置，能够克服当前常规F-EMS装置有效作用磁场强度不够，电磁搅拌力不够等问题，采用辊式直流电手段，改善电磁搅拌器产生交变磁场的趋肤效应，以改善凝固末端电磁搅拌效率，提高轧材组织均匀性，提升宽厚板坯冶金效果。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置包括一对搅拌辊本体，直接在现有连铸机夹持辊装置的基础上进行改造。搅拌辊本体为中空结构，内有循环水冷却通道，防止辊身通电生热，与铸坯表面产生粘连。水冷却管道与辊身同轴，管道外壁用聚四氟乙烯材料作绝缘处理；电路与支撑辊轴相连，实现辊身转动与施加电流过程互不干扰。
一对搅拌辊为同步电路控制，保证内弧搅拌辊、连铸坯和外弧搅拌辊形成一个闭合电流回路。
为了进一步实现本发明的目的，还提供了一种使用上述装置进行电磁搅拌的方法，包括以下步骤：
步骤1：浇铸：搅拌本体流入连铸坯，连铸坯通过搅拌辊的工作区域；
步骤2：通电：将线路通入直流电流，检查输入端和输出端线路是否连通；
步骤3：冷却：打开循环水冷却装置，对搅拌辊进行降温处理，防止辊身过热粘连；
步骤4：断电：浇铸完成后，先停止搅拌辊供电，再关闭冷却装置。
本发明中，将上下一对搅拌辊与中间连铸坯连通，电流流经铸坯内部液芯，从而利用电磁力对凝固末端的液芯进行搅拌，以避免“趋肤效应”对液芯搅拌产生的搅拌作用不足的问题，减小了铸坯中心偏析程度，扩大了铸坯中心等轴晶区，提高了电磁搅拌的效率和连铸坯的质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电磁搅拌辊的垂直纵向截面图；
图3为本发明的装置在通电时的钢液流向示意图。
附图标记说明：1、连铸板坯；2、电磁搅拌辊；3、冷却水通道。
具体实施方式
为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置及使用方法进一步说明，为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置，包括搅拌本体1，搅拌本体1上、下表面分别与一对电磁搅拌辊2作机械接触，且每只搅拌辊轴线中心有一水冷通道3，与一个冷却装置相连，以用于对搅拌辊2降温、防止过热，与铸坯表面产生粘连；水冷却管道3与辊身同轴，夹层作绝缘处理。
使用上述装置进行电磁搅拌的方法，包括以下步骤，其特征在于：
步骤1：浇铸:搅拌本体1内流入连铸坯，连铸坯通过电磁搅拌辊2的工作区域；
步骤2：冷却:打开冷却装置，防止辊身过热与铸坯粘连；
步骤3：通电:向搅拌辊2电路中通入直流电（50-500 A）；
步骤4：断电:浇铸完成后，先停止给搅拌辊通电，10分钟后再关闭冷却装置。
本发明中，向电磁搅拌辊2通入直流电（50-500 A），利用电生磁的原理，上下两根电磁辊产生直流电穿过搅拌本体1，同时在钢液中激发出感生磁场，从而利用产生的电磁力对搅拌本体中的钢液进行搅拌，可以达到扩大中心等轴晶区、减轻中心偏析的目的，提高了搅拌的效率和板坯的质量。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置，其特征在于由一对布置在连铸板坯两侧的电磁搅拌辊(2)组成。电磁搅拌辊(2)为中空结构，内部设有中空冷却管道(3)。
2.根据权利要求1所述的一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置，其特征在于搅拌辊(2)内部设有水冷却管道(3)，冷却管道(3)与搅拌辊(2)辊身同轴，夹层作绝缘处理。
3.根据权利要求1所述的一种连铸凝固末端辊式强电流电磁搅拌装置，其特征在于搅拌辊(2)通强直流电，采用同步电路控制，内弧搅拌辊(2)、连铸坯(1)和外弧搅拌辊(2)形成一个闭合电流回路。
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