CN101410204A - 搅拌器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于连续或半连续铸造金属的装置。所述装置包括：模具(1)；浇注管(3)，通过该浇注管熔融金属被供应到模具(1)中已经存在的在先熔融金属中且位于在先熔融金属的弯液面(7)下方的区域中；包括铁芯和绕于铁芯上的线圈的至少一个搅拌器(4)，其中，铁芯被设置成沿模具(1)的宽边是细长的，铁芯能够为熔融金属(2)提供磁场以实现对所述熔体(2)的搅拌。所述铁芯被布置成其上部定位在距所述弯液面(7)的距离处于从所述弯液面(7)的表面之上50mm到该表面之下195mm的范围内，并且所述铁芯的长度相对于所述模具(1)宽边长度的尺寸是所述宽边长度的至少50％，至多80％。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于连续或半连续铸造金属的装置，其包括根据权利要求1的前序部分的搅拌器。
背景技术
在连续或半连续铸造中，熔融金属被供应到铸造模具(下文称为模具)中，在模具中被冷却并形成为细长带。所述带视其截面尺寸被称为棒坯、方坯或板坯。在铸造过程中，主要的热流-熔融金属被供应到冷的模具中，在模具中熔融金属被冷却并至少部分凝固成细长带。然后所述被冷却和部分被凝固的带连续离开所述模具。在所述带离开模具时，其具有至少一个机械自支撑的凝固外套，该外套包围未凝固的中心。所述冷却模具在浇注方向上的两个相对端部处打开并优选连接到支承所述模具的支承部件和用于为所述模具和支承部件供应冷却剂的部件上。所述模具优选由具有良好导热性的铜基合金制成。
所述熔融金属从型箱(也叫作中间机)通过向下延伸到模具中的浇注管被供应到模具中。所述浇注管优选向下一直延伸到模具中并伸到存在于模具中的熔融金属中。当来自浇注管的熔体流进已经存在于模具中的熔体时会产生所谓的主流和所谓的二次流。所述主流沿浇注方向向下流动，而所述二次流从模具的壁的区域向上朝置于模具中的金属熔池的表面(称为弯液面)流动，然后再向下流动。在不同的金属熔池中(称为弯液面)然后又再向下流动。所述弯液面被由铸造粉末组成的层所覆盖，该层用作隔离大气和减小热量损失的保护层。
在铸造过程中，在模具中的金属熔池的不同部分中会发生定期速度波动。因此，引发上和下环路，在该环路中熔体以公知的方式绕流。由于与这种环路的定期振动相关联的共振现象，大气泡例如氩气泡、来自于浇注管的氧化物夹杂物和来自于金属熔池表面的各种形式的矿渣会在浇注方向上被向下传送很远，即向下直到在模具中最初形成的铸造带中。这导致在成型的凝固铸造带中的夹杂物和不规则性。
如果允许热熔体流以不加控制的方式进入模具，则所述流会渗透到铸造带深处，这将会对质量和生产率造成负面影响。铸造带中不加控制的热熔体流可能会导致在凝固带中封装非金属颗粒和/或气体闭塞，或者会造成铸造带内部结构中的铸造缺陷。热熔体流渗透太深也会造成凝固表面结构局部再熔化从而使熔体穿过模具下的表层，严重影响生产并导致长时间停机修理。
模具中的振荡流体引起的速度变化会在弯液面处形成压力变化，而且，除此之外，还会在弯液面处形成高度变化。当流动速度和由此在弯液面处的湍流变得太强，将会导致矿渣从铸造粉末中被向下吸引直到向下进入凝固带中，并由于壳形成的不平衡而增加裂化的风险。
另一方面，当弯液面处的速度太低时，就会产生温度差异的风险，这种风险会导致在弯液面处的局部凝固，随之带来裂化的风险以及附着在壳下的矿渣颗粒在弯液面处凝固的风险。因此，为了为铸造粉末的熔融提供热量而使弯液面处的流保持最理想的速度，同时努力获得低的湍流是非常重要的，尤其是对于低铸造速度来说更是如此。在围绕浇注管的区域内，会产生熔体局部的不期望的流或停滞的相当大的风险。而且，振荡流在模具中形成向下的不对称的速度。在一些情况下，在模具的一个窄边上的速度比相对的窄边上的速度高很多，这导致夹杂物和气泡向下传递的非常严重及随之造成铸造目标的品质变坏。
从日本专利公开JP-57017355中得知要设置电磁搅拌器，其中，所述搅拌器沿竖直方向放置，从而在模具长侧使搅拌器上端到弯液面的距离大于或等于200mm，以防止铸造粉末从熔体的弯液面处被吸下来并直到铸造带中。所述搅拌器相对于模具宽边的尺寸是模具宽边尺寸的0.4-0.7倍，即(0.4-0.7)*b。然而，该方案只是用来在熔体下方的一定距离处产生搅拌从而并不能完全解决前面提到的与速度变化有关的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于连续或半连续铸造金属、尤其用于铸造板坯的装置，该装置有助于减小或消除上面提到的不足。尤其是该装置的目标在于使不同速度的注入熔体在弯液面处产生一致的流。
通过说明书介绍性部分中描述的装置实现这个目的，该装置的特征在于，铁芯布置成其上部定位在距所述弯液面的距离处于从所述弯液面的表面之上50mm到该表面之下195mm的范围内。
通过这种装置，弯液面处的熔体流从所述模具窄边引开且向内引向所述浇注管并均匀穿过熔体的整个宽度，另外，还在弯液面处获得均匀流结构，其在当流均匀穿过模具的整个宽度时产生最小的湍流。通过以前述方式放置的搅拌器，在铸造模具的整个宽度上均匀地获得足够大的反向弯液面流，同时又限制了湍流。搅拌器的位置也有助于使绕浇注管的熔体获得良好的旋转并且搅拌器的安装与现有的解决方案相比大大简化。通过以上述方式布置搅拌器，二次流以最佳的方式加以利用，同时，借助搅拌器，对二次流加以改变从而在模具中获得良好对称的流动，包括绕浇注管的熔体的良好水平流动，这促使均匀壳的形成，同时减小了成型带中夹杂物的量。理想的流是指熔体在弯液面处的速度(二次流)保持在一个恒定的水平而不随时间发生变化，同时从浇注管向下的金属流(主流)的速度保持在尽可能低的水平上从而使夹杂物跟随熔体向下直到凝固带的风险最小。搅拌器铁芯在竖直方向上的尺寸通常为240mm-280mm。
根据一种替代的实施方式，所述铁芯布置成其上部定位在距所述弯液面的距离处于从所述弯液面的表面之上50mm到该表面之下150mm的范围内。
根据一种替代的实施方式，所述铁芯布置成其上部定位在距所述弯液面的距离处于从所述弯液面的表面之上50mm到该表面之下100mm的范围内。
根据本发明的一种优选实施方式，绕所述模具宽边的中心线并在模具的两个宽边上对称布置两个搅拌器。由于搅拌器的铁芯仅仅需要覆盖铸造带的一部分宽度，因此通过获得绕浇注管熔体的良好旋转和在铸造带宽度上均匀的流速剖面，该装置提供了节约成本的解决方法。
根据本发明的另一种实施方式，两个搅拌器在所述模具两个宽边的各个边上不对称放置。该实施方式提供了诸如重量小、低能耗的优点并减小磁场对环境的影响。另外，大的极距导致最大效率的搅拌。
通过下面的描述和其它从属权利要求，本发明的其它优点和有利特征将变得更加清楚。
附图说明
现在参考附图和各种实施方式对本发明进行详细说明。
图1是根据本发明的装置的示意图；
图2是根据本发明的一种实施方式的俯视图；
图3是根据本发明的连续铸造装置的分解图。
具体实施方式
现在通过各种实施方式对本发明进行描述。
图1示出了本发明的示意图，包括封住熔体2的模具1，该熔体2通过下放到熔体中的浇注管3供应到模具1中。所述熔体2被冷却并形成局部凝固带。然后所述带被连续移出模具1外。根据本发明，布置有至少一个搅拌器4，该搅拌器具有铁芯和绕于其上的线圈，该铁芯被布置成并不覆盖模具宽边的整个长度，而是覆盖模具宽边的至少50％至至多80％，并且所述铁芯在模具两个宽边的各个边上绕模具1的中心线5对称布置。铁芯如此布置从而铁芯的上部定位在距所述弯液面的距离处于从所述弯液面的表面7之上50mm到所述表面7之下195mm的范围内，从而通过定期低频率行波场对弯液面7下方的熔体进行旋转搅拌。通过以上述方式布置搅拌器4，能够使模具中的熔体获得良好的旋转搅拌，包括使绕浇注管3的熔体获得良好搅拌。并且，搅拌器4并不覆盖模具的整个宽度的事实意味着，当熔体通过浇注管3被供应到模具中时正常的流动方式不会受到不利影响。
图2示出了本发明的一种替代实施方式，其中，搅拌器8不对称设置在模具9的宽边10的各个边上，从而搅拌器被布置成铁芯的上部定位在距所述弯液面的距离处于从所述弯液面的表面之上50mm到所述表面之下195mm的范围内。
本发明并不限于示出的实施方式，而是可以在以下的权利要求范围内进行变化和修改。
Claims (5)
1.一种用于连续或半连续铸造金属的装置，包括：模具(1)，所述模具包括两个宽边和两个窄边，其中，所述宽边与所述窄边的比例为2∶1，在铸造过程中，熔融金属(2)通过所述模具；浇注管(3)，熔融金属通过所述浇注管(3)被供应到已经存在于所述模具(1)中的在先熔融金属(2)中且位于距在先熔融金属的弯液面(7)下方的区域中，其中，所述装置包括具有铁芯和绕于所述铁芯上的线圈的至少一个搅拌器(4)，所述铁芯被设置成沿所述模具(1)的宽边是细长的，并且所述铁芯的长度相对于所述模具(1)宽边的长度是所述宽边长度的50％，最大为80％，所述铁芯能够为熔融金属(2)提供磁场从而实现对所述熔体的搅拌，所述装置的特征在于，所述铁芯被布置成其上部定位在距所述弯液面(7)的距离处于从所述弯液面(7)的表面之上50mm到该表面之下195mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁芯被布置成其上部定位在距所述弯液面(7)的距离处于从所述弯液面(7)的表面之上50mm到该表面之下150mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁芯被布置成其上部定位在距所述弯液面(7)的距离处于从所述弯液面(7)的表面之上50mm到该表面之下100mm的范围内。
4.根据权利要求1到3所述的装置，其特征在于，绕所述模具(1)宽边的中心线(5)并在其两个宽边上对称地布置两个搅拌器(4)。
5.根据权利要求1到3所述的装置，其特征在于，在所述模具(1)宽边的各个边上不对称地布置两个搅拌器(8)。
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