[發明專利]使用電磁場垂直連續鑄造金屬的方法及其鑄造設備

有效

• 申請號: 00816217.4
• 申請日: 2000-11-17
• 公開（公告）號: CN1399584A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: 雅克利娜·埃塔;馬塞爾·加尼耶;伊夫·德拉努瓦;讓－馬里耶·加爾潘;讓－伊夫·拉芒;帕斯卡爾·加丁
• 申請（專利權）人: 于西納公司
• 主分類號: B22D11/10
• 分類號: B22D11/10;B22D11/01
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 鄭修哲

本發明涉及金屬的連續鑄造。更準確地說，它涉及一種適于安裝進連鑄鑄模中并對所述鑄模內的液態金屬產生作用的電磁裝置。

目前，正在使用電磁場對任何形式的連鑄鑄模中的鋼水運動產生影響。施加轉動電磁場(在鑄造方形或稍微矩形截面的鋼錠和鋼方坯的情況下)或移動式電磁場(在鑄造矩形截面的板坯情況下，其中板坯寬度遠大于厚度)的主要目的是使凝固組織在產品的整個截面上均勻化，并提高產品的表面光潔度，以及從夾雜的角度來說提高其清潔度，特別是在其表面附近。當連續鑄造板坯時，已知可以在鑄模上施加靜態電磁場，以穩定彎月面(即鑄模頂部的熔融金屬的自由表面)。這種穩定可以提高產品的鑄造速度，從而提高連鑄機的生產率。產生這種作用的電磁裝置稱之為“電磁制動器(electromagnetic?brakes)”。

目前，已知的在連鑄鑄模中的電磁場運用不足以完全令人滿意地解決鑄造產品的質量問題。在這些難解決的問題中，涉及下述內容：

-鑄造產品表面質量的改進，即表面裂紋數目的減少和振蕩波痕深度的減小；

-鑄造產品亞殼層清潔度的改進，即在鑄模的振蕩過程中形成的“凝固的鉤狀部分”的尺寸減小，其中這些鉤狀部分是捕獲鑄模內液態金屬中的夾雜和氣泡的潛在位置，以及凝固界面吸收的夾雜的消除，這是由于該界面被電磁攪拌(其機理涉及將要在下文詳細描述的問題)所帶動的液態金屬的“沖刷”作用；

-實現彎月面的穩定性，足以保證鑄模/固態金屬界面的由覆蓋熔渣實現的最佳潤滑作用，所述覆蓋熔渣以液態的形式滲入上述界面，從而使這種改進的潤滑作用導致產生顯著大于普通速度的鑄造速度。

令人滿意地解決這些問題會使鑄機和整個鋼廠的生產率提高。除已經提及的提高鑄造速度之外，它還可以減少裂紋去除操作(磨削產品的表面，以去除上面的缺陷)的次數，且因此可以增加具有足以直接送至熱軋機的質量的產品比例。然而，現有技術沒有以一種最佳的方式同時滿足上述質量目標。此外，實現這些目的的公知技術要么花費昂貴，要么需要復雜的器具，因為它們對其他鑄造條件非常敏感。其中，除上述包含磁場的方法之外，還涉及對鑄模施加非正弦振蕩的系統，對鑄模壓花，使鑄模具有受控的加熱面粗糙度的系統，覆蓋最佳成分的熔渣的系統等。

本發明的目的是提供一種用于連續鑄造金屬的工藝和設備，以滿足連續鑄造金屬特別是鋼材的經營者所期望的生產率和質量目標。

針對這些目的，本發明的主題是一種用于在鑄模中垂直連續鑄造金屬產品的工藝，該鑄模具有連接在一起的冷卻板，在該工藝中鑄模內液態金屬的彎月面區域受到一軸向交變磁場的作用，該磁場與鑄造方向共線，趨于使所述彎月面呈圓頂形狀，其特征在于所述彎月面的所述區域還承受橫切鑄造方向的連續磁場，以便使所述彎月面的形狀穩定。

本發明的主題還是一種用于垂直連續鑄造金屬的設備，包含具有連接在一起的冷卻平板的鑄模，其中兩個平板較長，彼此面對，以形成鑄造空間，該設備是具有電磁線圈這一類型的，該電磁線圈供有AC電流，且在鑄模內液態金屬的彎月面區域圍繞所述鑄模，從而產生沿鑄造軸線的交變磁場，其特征在于它還包括一電磁感應器，該電磁感應器產生在彎月面區域穿過鑄模長板的垂直于鑄造軸線的連續磁場。

可以理解的是，本發明是在連鑄鑄模內的液態金屬中產生至少兩個電磁場，這些磁場同時作用在彎月面區域的所述金屬上。這些磁場之一是軸向交變磁場，而另一個是橫向連續磁場，兩者都作用在彎月面區域。它們是通過配裝的感應器或在彎月面附近產生作用的感應器產生的。

簡單地說，與鑄造軸線共線的交變磁場用于使彎月面“形成圓頂”，即形成一經接觸鑄模的壁就自然呈現的突起的圓頂形狀，而橫向連續磁場起電磁制動器的作用，以便降低該彎月面表面的局部幾何形狀不規則性，從而通過該交變磁場產生下鄰的對流。

理論上，施加一個交變磁場可能足以獲得平滑的圓頂彎月面。這是因為液態金屬上產生的電磁力具有：

-趨于將彎月面的外圍推離鑄模側面的限制表面分量，因此使彎月面在邊界周圍“中空”，使其表面平滑。該力在高頻下尤其活躍；

-攪拌體積分量，因為液態金屬中的對流形式(導致金屬在鑄模中心上升的環形攪拌)，該分量導致彎月面的中心部分“膨脹”。相反，該力在低頻或中頻下尤其活躍。而且，它是表面不穩定的原因。在中頻下得到該攪拌力的最大效果，明確地說即大約200Hz，但無論如何都小于500Hz，而不管鑄模的厚度或性質，或者冶金產品鑄件的形式。

正是這兩種相互配合的作用-外圍推斥和中心上升的攪拌(該作用可以從同一個脈動磁場獲得)-使彎月面形成所需的受限圓頂形狀。