[發(fā)明專利]一種減緩結(jié)晶器液面波動的電磁控流方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310407936.1
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103464705A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭慶濤;廖相巍;賈吉祥;曹東;朱曉雷;黃玉平
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115;B22D11/18
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務(wù)所 21213
• 代理人: 趙長芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料電磁加工成型領(lǐng)域，特別涉及一種用于減緩連鑄結(jié)晶器液面波動的電磁控流方法。

背景技術(shù)

結(jié)晶器的作用是承接中間包流出的鋼液注流，結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場不僅對結(jié)晶器內(nèi)鋼-渣界面行為產(chǎn)生重要影響，而且對其內(nèi)的凝固傳熱影響很大，凝固前沿不斷受到鋼液流股程度不同的沖刷，因而結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動狀態(tài)的好壞直接影響著鑄坯的表面質(zhì)量與內(nèi)部質(zhì)量。

受浸入式水口傾角的影響，從水口流出的鋼液流股分成向上流股（流向結(jié)晶器上部）和向下流股（流向結(jié)晶器下部）。向上流股會影響鋼液-渣界面波動，適當(dāng)?shù)牧鲃佑兄阡撘褐袏A雜物的去除，但如果鋼液-渣界面波動劇烈，會產(chǎn)生卷渣，嚴(yán)重時會影響鑄坯質(zhì)量，甚至造成產(chǎn)品報廢；當(dāng)浸入式水口流出的鋼水流到達窄邊后向下的分流過強時，會造成結(jié)晶器鋼水表面供熱不足，保護渣熔融不良，由于流動性不好，部分保護渣會被鋼水由內(nèi)向外包裹在鑄坯皮下，造成夾渣缺陷。同時向下流股會影響鑄坯初期凝固坯殼的厚度與均勻性，對夾雜物的去除和鑄坯凝固組織產(chǎn)生重要影響。

結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動與拉速、澆鑄寬度、浸入式水口結(jié)構(gòu)尺寸和水口浸入深度等許多參數(shù)有關(guān)，如何采取對策控制鋼水流動以減少夾渣已成為當(dāng)前連鑄領(lǐng)域科研的熱點。電磁控流，包括攪拌磁場和制動磁場，已經(jīng)被廣泛研究了，這體現(xiàn)在眾多的專利（如公開號為CN1266759A，CN1638893A和CN101185957的發(fā)明專利等）、學(xué)術(shù)期刊和會議交流文件中。電磁制動技術(shù)，利用流動的金屬熔體在磁場中受力的原理，抑制結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動，達到減緩液面波動的目的。但電磁制動設(shè)備造價昂貴，運行和維護費用也較高。電磁攪拌是無污染控制流體流動、改善鑄錠組織的一種有效方法。

目前，用于結(jié)晶器的電磁攪拌，主要是為了加速鋼水的周向運動，如果攪拌強度過高，會影響液面的波動；如果攪拌強度過低，則無法達到改善結(jié)晶器內(nèi)部鋼水傳質(zhì)傳熱的要求。因而電磁攪拌器一般安裝在結(jié)晶器下部，以減少電磁攪拌對鋼水液面波動的影響。改變浸入式水口的傾角，同樣可以改善結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動。但對于不同的拉坯速度、鋼水溫度及成份等條件，水口的傾角需要不斷變化調(diào)整，才能滿足優(yōu)化結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動的條件。而新設(shè)計制造水口，同樣增加了生產(chǎn)成本，并且在連續(xù)鑄造過程中水口無法更換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種簡單易行，可以有效控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水的液面波動，減少吸氣和卷渣的可能性，從而提高鑄坯質(zhì)量的減緩結(jié)晶器液面波動的電磁控流方法。

為此，本發(fā)明所采取的解決方案是：

本發(fā)明減緩結(jié)晶器液面波動的電磁控流方法，從電磁流體力學(xué)出發(fā)，結(jié)合已經(jīng)申請的有關(guān)螺旋磁場發(fā)生器的專利（申請?zhí)枺?01110160188.2），提出了一種簡易的能夠控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動方式的電磁攪拌方法，在促進結(jié)晶器內(nèi)鋼水周向旋轉(zhuǎn)攪拌的同時，可以對水口分流出的向上流股進行調(diào)控，進而有效控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水的液面波動，減少液面吸氣和卷渣的可能性。其具體方法為：

連鑄過程中結(jié)晶器液面普遍存在著波動，當(dāng)波動范圍在±5mm時屬于正常。在其它條件，如拉坯速度、水口角度等條件不能改變的條件下，當(dāng)上環(huán)流流速過快時，液面波動范圍會超過±5mm，此時可以在結(jié)晶器外放置螺旋電磁攪拌設(shè)備，利用其產(chǎn)生向下的螺旋力減緩上環(huán)流的流動速度，減少液面波動，降低卷渣的可能性。針對不同尺寸的方坯和圓坯，施加螺旋電磁攪拌的頻率范圍在1～12Hz，電磁攪拌電流根據(jù)攪拌器的結(jié)構(gòu)，可以在200～600A。在實際應(yīng)用中可以選定一個頻率，然后逐漸增加螺旋電磁攪拌電流，直至液面波動保持在±5mm即可。與此同時，螺旋電磁攪拌推動鋼液在橫截面上產(chǎn)生流動，有助于促進鋼水周向的傳質(zhì)、傳熱，進而形成厚度均勻的坯殼，減少鑄坯表面缺陷。如果上環(huán)流的速度過緩，則不利于鋼中氣體和夾雜物的上浮與去除，此時可適當(dāng)提高上環(huán)流的流速，但改變水口傾角等方式比較麻煩，不易立刻更換，因而，可以利用螺旋電磁攪拌，使其產(chǎn)生與上環(huán)流方向相同的垂直方向推動力。此時螺旋電磁攪拌的頻率范圍在1～12Hz，電磁攪拌電流根據(jù)需要可以在200～600A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。螺旋電磁攪拌力方向的改變，可以通過交換輸入電流的兩相即可實現(xiàn)，螺旋力的大小，可以通過線圈輸入電流的大小來改變，可以根據(jù)現(xiàn)場的情況，時時改變電磁攪拌參數(shù)和功率，以調(diào)整結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動，抑制液面波動，減少卷渣可能性，促進夾雜物的上浮和去除。

本發(fā)明的有益效果為：