[發明專利]板坯結晶器電磁攪拌的多維電磁調制裝置

有效

• 申請號: 201410120140.2
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104942246B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 周月明;金小禮;吳存有
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115
• 代理公司: 上?？歧鲗＠碛邢挢熑喂?1117
• 代理人: 鄭明輝,葉知行

技術領域

????本發明涉及一種金屬板坯結晶器的電磁攪拌裝置，尤其涉及一種板坯結晶器電磁攪拌的多維電磁調制裝置。

背景技術

在金屬板坯生產中，為了提高鑄坯的表面和內部質量，通常對結晶器內的液態金屬施加電磁攪拌。電磁攪拌的基本原理是通過在攪拌器內部通交流電后感應產生一個交變磁場，該交變磁場在液態金屬中會感應產生電流，感應產生的電流與交變磁場之間產生洛侖茲力。液態金屬在洛侖茲力作用下，沿著作用力的合外力方向進行流動，一方面，電磁攪拌作用下的流場對固-液界面進行沖刷，有利于夾雜物、氣泡等缺陷的上浮去除，從而提高鑄坯質量；另一方面，電磁攪拌作用下均勻了金屬液的成分和溫度，而且增加了固-液界面的凝固核心，有利于細化鑄坯晶粒，提高等軸晶率。鑒于電磁攪拌對鑄坯質量的促進作用，人們對電磁攪拌進行了廣泛的研究，提出了許多專利技術。

中國專利CN96121903.3提出將攪拌器分為四個獨立控制部分，可施加不同電流產生不同分布的磁場分布，該方法具有一定的可調性，但該攪拌器僅可實現橫向調節，沒有考慮板坯在縱向的差異。

中國專利CN87104014提出的電磁攪拌裝置產生螺旋磁場，有利于氣泡和夾雜物的上浮，可用于方坯和圓坯的電磁攪拌，其攪拌形式和對流場的作用在板坯連鑄中存在一定的局限性。

中國專利CN200910211558.3提出的螺旋磁場攪拌裝置用于復合材料的冶金熔煉，并且適用于圓形熔煉爐，不屬于板坯結晶器攪拌領域。中國專利CN86101657、中國專利CN200910226351.3、美國專利US4582110、美國專利US5279351A提出的攪拌技術均為旋轉磁場發生裝置，用于方坯和圓坯的電磁攪拌，不適于板坯連鑄過程的攪拌。

中國專利CN200910302486.3提出了一種可實現單一旋轉、電磁減速、電磁加速、兩區旋轉和四區旋轉這五種攪拌模式的感應器，這些調節模式究其實質是二維磁場調節，只能改變橫截面的磁場分布，而在縱向則無法調節。另外，板坯角部是裂紋易發區，這五種模式均無法靈活有效地調節板坯角部的攪拌磁場。

中國專利CN200780041938.6提出了一種新的電磁攪拌方法，采用兩套線圈，一套在橫截面上產生旋轉磁場，另一套在縱向產生移動磁場，這種方法可實現三維電磁攪拌，但主要適用于圓坯電磁攪拌，對于板坯電磁攪拌尚未實現。

以上專利提及的電磁攪拌方法和裝置，僅限于二維電磁攪拌或方坯和圓坯攪拌，無法實現對局部攪拌磁場的微調，對結晶器內角部或局部金屬液死區的調節能力有限，極易成為夾雜或氣孔的高發區；其次，盡管目前板坯結晶器電磁攪拌技術取得了一定的應用效果，但仍存在板坯質量不穩定的問題，夾雜、氣孔等缺陷會經常出現，電磁攪拌效果有待于進一步改善；對于板坯連鑄而言，在同一連鑄機上會生產不同成分、規格的鑄坯，連鑄的工藝參數也存在一定差別，因此結晶器電磁攪拌工藝也要隨之進行相應的調整，對于結晶器內地流場，需在水平方向和垂直方向上采取措施進行整體或局部的磁場調整，而目前尚無多維磁場調制的方法和技術，不利于板坯質量的提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種板坯結晶器電磁攪拌的多維電磁調制裝置，該調制裝置能實現在水平面方向和垂直方向的磁場調制功能，從而調節結晶器內整體或局部磁場分布結構，達到優化電磁力分布，進而提高等軸晶率，實現高質量板坯的穩定生產。

????為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：?

一種板坯結晶器電磁攪拌的多維磁場調制裝置，包括結晶器系統和金屬液，結晶器系統包括結晶器寬面、窄面和浸入式水口，結晶器系統內裝有金屬液；所述磁場調制裝置還包括攪拌器系統和測速系統；

所述攪拌器系統包括PLC控制單元和兩個單側攪拌器，兩個單側攪拌器分別分布于結晶器系統兩側的寬面上，單側攪拌器包括多層攪拌器單元，兩層攪拌器單元間設置磁屏蔽片，攪拌器單元外包覆有攪拌器外殼，每層攪拌器單元包括多個線圈和磁軛，PLC控制單元連接線圈抽頭，改變線圈繞組電流大小和相位能實現橫向磁場調制；每層攪拌器單元獨立連接PLC控制單元，用于縱向磁場的調節；?

所述測速系統包括測速探頭和智能處理單元，測速探頭設置在結晶器窄面上，能測量結晶器內沿寬面方向的金屬液流速；測速探頭將測量的速度信號傳送至智能處理單元，由智能處理單元處理后輸出給攪拌器系統的PLC控制單元。

所述測速探頭沿結晶器窄面的垂直方向上設置兩排，每排測速探頭數量與攪拌器單元的層數相同。