[發明專利]一種控制連鑄結晶器內鋼液流動的立式電磁制動裝置

有效

• 申請號: 201610580291.5
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106041009B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 王恩剛;李壯;許琳;李菲;鄧安元;張興武;張林
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;B22D11/11
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于連鑄技術領域，特別是涉及一種控制連鑄結晶器內鋼液流動的立式電磁制動裝置。

背景技術

在連鑄生產過程中，鋼液通過浸入式水口以一定的射流角度進入到結晶器內，從浸入式水口流出的鋼液會以一定的流速沖擊結晶器側面區域，進而形成上返流和下返流。

上返流的鋼液會沖擊結晶器內的鋼液表面，進而造成液面波動，特別是會加劇結晶器側面彎月面附近的液面波動，容易造成卷渣現象。

下返流的鋼液穿透深度較大，會將鋼液中的夾雜物、氣泡等異相物質帶入到結晶器較深的位置，且異相物質不易上浮，并可能被鋼液初始凝固殼前沿所捕獲，從而造成連鑄坯表面或皮下缺陷。

另外，從浸入式水口流出的鋼液對結晶器內初始凝固坯殼產生沖擊，還會導致初始凝固坯殼減薄或不均勻，容易造成漏鋼事故。

為了解決上述問題，技術人員通常會在結晶器寬面水平方向加裝電磁制動器，通過電磁制動器使結晶器內形成穩態磁場，結晶器內流動的鋼液在通過穩態磁場時，將受到與鋼液流動方向相反的電磁力，從而實現控制結晶器內鋼液的流動目的。

目前，用于產生穩態磁場的電磁制動器主要包括區域性電磁制動裝置、全幅一段電磁制動裝置及全幅二段電磁制動裝置。

關于區域性電磁制動裝置，其可以產生作用于結晶器水口側孔出流區域的穩態磁場，進而起到控制浸入式水口流出鋼液流動的作用，但是，其所產生的穩態磁場的作用區域有限，不能對整個結晶器內的鋼液流動進行有效的控制，而且容易產生溝道等其他缺陷。

關于全幅一段電磁制動裝置(例如申請號為98810685.X的中國專利申請)，其通過布置于浸入式水口下方并覆蓋結晶器整個寬面的一對水平磁極產生穩態磁場，進而起到控制結晶器整個寬面的下返流鋼液的沖擊深度，但是，其對結晶器內上返流鋼液對鋼液表面的波動及卷渣缺乏有效的控制。

關于全幅二段電磁制動裝置(例如申請號為98801009.7的中國專利申請)，其通過布置于結晶器鋼液表面區域的一對水平磁極和位于浸入式水口下方的一對水平磁極產生穩態磁場，進而起到控制結晶器鋼液表面波動和鋼液沖擊深度的作用，但是，為了使結晶器側面彎月面處的鋼液表面波動得到有效控制，結晶器鋼液表面區域的一對水平磁極往往需要施加足夠大的磁場強度，這反而容易造成結晶器大部分區域的鋼液表面流速過低，從而顯著降低了鋼液與保護渣的熱交換，并不利于保護渣的熔化和夾雜物的吸附。

另外，對于全幅一段電磁制動裝置和全幅二段電磁制動裝置，二者的水平磁極在高度方向的位置均不可調節，在連鑄生產過程中，當水口浸入深度、水口出流角度、液面高度和拉速等工藝參數發生變化時，水平磁極與工藝參數的匹配關系也會發生多種變化，無法始終保持合理的、最佳的匹配關系，這會嚴重影響到電磁制動的冶金效果，甚至抑制夾雜物、氣泡等異相物質的上浮。

專利號為200810011104.7的中國專利也公開了一種電磁制動裝置，其在結晶器兩側面附近且沿結晶器高度方向上布置有兩對立式磁極，立式磁極覆蓋結晶器側面附近的鋼液表面區域和水口出流沖擊區域并產生穩態磁場，通過兩對立式磁極產生的穩態磁場，控制結晶器彎月面附近的鋼液表面波動和水口出流沖擊點區域的流動，該電磁制動裝置對結晶器側面附近區域的制動效果受連鑄工藝參數變化的影響較小。但是，該電磁制動裝置是由兩個半環繞于結晶器側面的磁極和勵磁線圈組成，立式磁極在結晶器寬面方向的寬度有限，當結晶器幅寬較大時，在結晶器中心區域的穩態磁場強度較弱，不能有效控制結晶器中心區域下返流鋼液的沖擊深度，因此不利于夾雜物、氣泡等異相物質的上浮。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種全新改進設計的控制連鑄結晶器內鋼液流動的立式電磁制動裝置，在優先抑制水口出流鋼液對結晶器側面的沖擊以及彎月面處鋼液表面流動的同時，能夠控制結晶器中心區域的鋼液流動，避免結晶器中心區域的鋼液表面流速過低和下返流鋼液沖擊深度過深的情況出現，以抑制鋼液表面的波動和卷渣，促進夾渣物、氣泡等異相物質的上浮，使其電磁制動的冶金效果受工藝參數變化的影響較小。