CN103128266A - 一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，利用该装置可以获得符合铸锭内部质量和压缩比要求的特厚板原料。本发明由电磁感应装置、水冷切缝式结晶器、填充材料和辅助机构组成，其中电磁感应装置包括两组或三组感应线圈，水冷切缝式结晶器包括可升降的水冷底盘和壁面开有孔缝的四边冷凝壁，填充材料填充在四边冷凝壁上孔缝中，增加透磁率和防止漏钢，辅助机构包括设置在感应线圈外部的框架和辅助电磁感应装置、水冷底盘升降的驱动机构。本发明有效提高了锭模透磁率，利于充分利用磁效率、降低感应装置耗电量；有利于铸出内部组织致密、偏析少，夹杂物少的钢锭；锭模装置操作简单、安全，不易损坏。

Description

一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，特别涉及一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置。

背景技术

特厚钢板常用于原子能发电站外壳、高层建筑底座、海洋石油平台、高压容器、航空母舰装甲板、重化工反应塔、水电、火电、风电机组底座等，属高性能、高纯净度、高附加值产品，其中大部分要求超声波探伤，有的还要求Z向性能。目前，欧、美一些国家以及日本在特厚板原料生产方面都投入了大量时间和精力进行研究，并且已经取得突破性进展。

目前，常规锭模多为铸铁模，用其生产钢锭时，由于钢液凝固收缩，在锭模与钢锭间产生气隙，严重影响传热条件，铸出的钢锭多存在先天倒V型偏析、中心偏析、中心疏松等铸造缺陷；定向凝固技术装置底部水冷强度较大，头部设有保温罩，有利于柱状晶生产，但是用其铸出的钢锭顶部存有溶质富集层，清理较为困难，也影响到它的推广应用；而普通的水冷结晶器装置增强了冷却能力，但依然没有外来热源，钢锭上部补缩不充分，在铸较大钢锭时难以保证内部质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，利用该装置可以获得符合铸锭内部质量和压缩比要求的特厚板原料。

一种用电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，由电磁感应装置、水冷切缝式结晶器、填充材料和辅助机构组成，其中电磁感应装置包括两组或三组感应线圈，水冷切缝式结晶器包括可升降的水冷底盘和壁面均匀开有孔缝的四边冷凝壁，填充材料填充在四边冷凝壁上孔缝中，增加透磁率和防止漏钢，辅助机构包括设置在感应线圈外部的框架和辅助电磁感应装置、水冷底盘升降的驱动机构。

所述驱动机构为丝杠装置或液压油缸。

所述两组或三组感应线圈，上部线圈通以1～100kHz高频交变电流，下部线圈通以50～1000Hz低频交变电流。钢锭凝固过程中，电磁感应装置中的上、下感应线圈在驱动机构的带动下，根据钢锭凝固进程需要而升降可控。

所述水冷底盘和四边冷凝壁由导热性能好的铜合金构成，通过螺栓组装和拆卸，水冷底盘和四边冷凝壁有各自的进水口和出水口，分别连接进水管和出水管。

所述的水冷底盘在驱动机构作用下由PLC自动控制升降，从而实现同一套锭模生产不同锭重的铸锭。浇注初期通过驱动机构控制水冷底盘从上端逐渐下降，防止钢液过分飞溅，最后再通过降低水冷底盘进行脱模。

所述四边冷凝壁上避开水路均匀开有与冷凝壁竖直方向成一定倾斜角度的孔缝，并用导热不导电材料填充密封，孔缝的形式为长条形或为圆形，其倾斜角度为0°至360°，其孔缝宽度为0.01mm至20mm，圆形的孔缝直径等于缝宽。

本发明与现有装置相比其显著的有益效果体现在：

1.开有孔缝的结晶器有效提高了锭模透磁率，利于充分利用磁效率、降低感应装置耗电量，更加节约生产成本。

2.电磁感应装置中的上、下感应线圈可通过辅助机构根据凝固进程需要进行升降控制。上部线圈既具有软接触功能，改善钢锭表面质量，又具有一定的热顶结晶器作用，维持钢锭上部一定区域的热源，使其与钢锭下部冷却区存在一定温差，有效提高钢锭上部补缩强度，以保证钢锭自下而上顺序凝固；下部感应线圈具有电磁搅拌功能，有利于改善液相部分钢液流动和传热条件，改善钢锭内部质量。

3.本发明装置由于水冷切缝式铜结晶器作用，钢锭凝固速度快，提高生产节奏。且可由驱动机构作用下由PLC自动控制水冷底盘升降，从而实现同一套锭模生产不同锭重的铸锭。浇注初期通过驱动机构控制水冷底盘从上端逐渐下降，防止钢液过分飞溅，最后再通过降低水冷底盘进行脱模，操作简单、安全，不易损坏。

4.本发明不存在最后切除溶质富集区的困难，在保证质量的基础上比电渣重熔装置效率高、能耗低。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置结构示意图；

图2是电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置的冷凝壁宽面结构示意图(冷凝壁上所开孔缝为竖向长条形)；

图3是电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置的冷凝壁宽面结构示意图(冷凝壁上所开孔缝为横向长条形)；

图4是电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置的冷凝壁宽面结构示意图(冷凝壁上所开孔缝为圆形)。

图中：冷凝壁1，水冷底盘2，电磁感应装置3，感应线圈4，驱动机构5，水路6，孔缝7。

具体实施方式

如图1所示，一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，由电磁感应装置3、水冷切缝式结晶器、填充材料和辅助机构组成。其中电磁感应装置3包括两组感应线圈4；水冷切缝式结晶器包括底部水冷底盘2和壁面均匀开有孔缝的四边冷凝壁1，水冷底盘2和四边冷凝壁1通过螺栓进行组装和拆卸，水冷底盘2和四边冷凝壁1有各自的进水口和出水口，分别连接进水管和出水管；填充材料为导热不导电材料，填充在四边冷凝壁上的孔缝7中；辅助机构包括设置在感应线圈4外部的框架和辅助电磁感应装置3升降过程的驱动机构5。驱动机构5为丝杠装置或液压油缸。电磁感应装置3中的上部线圈通以1～100kHz高频交变电流，下部线圈通50～1000Hz低频交变电流。钢锭凝固过程中，电磁感应装置3中的上、下感应线圈在驱动机构的带动下，根据钢锭凝固进程需要而升降可控。

如图2、3、4所示，在冷凝壁1上避开水路6均匀开有与冷凝壁竖直方向成一定倾斜角度的孔缝7，并用导热不导电材料填充密封，孔缝7的形式为长条形或为圆形，其倾斜角度为0°至360°，其孔缝宽度为0.01mm至20mm，圆形的孔缝直径等于缝宽。

本发明提供的一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置工作过程如下：

工作前，通过螺栓将水冷底盘2和四边冷凝壁1组装围成腔体构成锭模，并通冷却水，待工作状态稳定时，通过PLC自动控制驱动机构5使得水冷底盘上升至帽口附近，将熔炼好的钢液浇注到锭模中，并控制水冷底盘逐渐降低，以防止钢液过分飞溅，直至达到要求锭重为止，并在液面布置好保护渣。由于冷凝壁1和水冷底盘2的作用，钢液自下而上，自外而内进行凝固。开启电磁感应装置3和驱动机构5，由于上、下线圈4中通以不同频率、功率的交变电流，自上而下功率和频率呈降低趋势，同时在铸锭上部产生较大感应热与电磁压力，该热量成为钢锭凝固过程中的上部热源，促使钢锭自下而上凝固，有助于上部钢液补缩，而电磁压力也有利于形成软接触效果，改善钢锭表面质量；同时电磁感应装置3产生的自下而上呈减小趋势的电磁搅拌力可以改善钢液流动和传热条件，不但可以防止钢液面卷渣，还有利于分散偏析和去除气体夹杂。根据锭模内钢液凝固模拟进程的需要，感应线圈4在驱动机构5的驱动下由PLC自动控制缓慢上升，直至钢锭全凝后停止供电和冷却水。最后，再通过驱动机构5的作用下使水冷底盘逐渐下降进行脱模，将已经铸好的钢锭取出。至此，通过本发明装置可以铸出内部组织致密、无疏松、无倒V型偏析、少夹杂、符合要求的钢锭。

Claims (6)

1.一种电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，其特征在于该装置由电磁感应装置、水冷切缝式结晶器、填充材料和辅助机构组成，其中电磁感应装置包括两组或三组感应线圈，水冷切缝式结晶器包括可升降的水冷底盘和壁面均匀开有孔缝的四边冷凝壁，填充材料填充在四边冷凝壁上孔缝中，辅助机构包括设置在感应线圈外部的框架和辅助电磁感应装置、水冷底盘升降的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的用电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，其特征在于所说的驱动机构为丝杠装置或液压油缸。

3.根据权利要求1所述的用电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，其特征在于所说的两组或三组感应线圈，上部线圈通以1～100kHz高频率交变电流，下部线圈通以50～1000Hz低频交变电流，钢锭凝固过程中，电磁感应装置中的上、下感应线圈在驱动机构的带动下，升降可控。

4.根据权利要求1所述的用电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，其特征在于所说的水冷底盘和四边冷凝壁由导热性能好的铜合金构成，通过螺栓组装和拆卸，水冷底盘和四边冷凝壁有各自的进水口和出水口，分别连接进水管和出水管。

5.根据权利要求1所述的用电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，其特征在于所说的水冷底盘在驱动机构作用下由PLC自动控制升降，浇注初期通过驱动机构控制水冷底盘从上端逐渐下降，最后再通过降低水冷底盘进行脱模。

6.根据权利要求1所述的用电磁感应水冷切缝式结晶器作为锭模的装置，其特征在于所说的四边冷凝壁上避开水路均匀开有与冷凝壁竖直方向成一定倾斜角度的孔缝，并用导热不导电材料填充密封，孔缝的形式为长条形或为圆形，其倾斜角度为0°至360°，其孔缝宽度为0.01mm至20mm，圆形的孔缝直径等于缝宽。

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