CN1063369C

CN1063369C - 使双辊连铸机中熔融金属产生振动的方法和装置

Info

Publication number: CN1063369C
Application number: CN96109908A
Authority: CN
Inventors: 松井邦雄; 平田淳; 木间冢明彦
Original assignee: BHP STEEL (RP) PTY Ltd; IHI Corp
Current assignee: Castlip Co.
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: DE69605608D1; KR970005460A; BR9603133A; JPH0929396A; US5836376A; AUPN426095A0; CN1148526A; EP0754515B1; EP0754515A1; DE69605608T2

Abstract

本发明公开了一种使熔池中熔融金属产生振动以增加熔融金属凝固速率的方法和装置，交流电磁体在熔池中的熔融金属和每个辊子之间的弯月面正上方沿其整个长度设置，从而磁通量垂直于熔融金属面。在交流电磁体15上方。沿其整个长度设置有一直流电磁体，从而磁通量垂直于熔融金属面。在采用直流电磁体施加直流磁场的情况下，在弯月面附近施加一交流磁场。因此，在熔融金属中产生感应电流，且感应电流与直流磁场的相互作用产生的洛伦兹力使熔融金属产生高频振动。

Description

使双辊连铸机中熔融金属产生振动的方法和装置

本发明涉及一种使双辊连铸机中熔融金属产生振动的方法和装置。

在双辊连铸机中，在水平且彼此平行设置的一对辊子的相对端的上表面之间安装有称为侧堰的密封板以在二辊之间的辊缝上方形成一熔池。熔融金属注入到熔池中，并在辊子表面上凝固。在此情况下使二辊旋转，因而在辊子表面上形成的凝固壳被一起向下拉出，以直接铸成带材。

图7表示一传统的双辊连铸机。如图所示，内部可冷却的一对辊子1,2以预定的辊缝在水平方向彼此平行设置。在辊子1,2相对端的上表面之间安装有称为侧堰3的密封板，以在二辊1,2之间的辊缝上方形成一熔池4。

为了将熔融金属5送入熔池4中，在熔池4上方设置一中间包6，中间包6具有一伸入熔池4中的浇注管嘴7。

此外，在中间包6下方设置一惰性气体室8以环绕熔池4。室8用平板9，例如冲孔板，分成上、下二部分，并在室8中板9以上位置设置有惰性气体入口11，以便将诸如氮气或氩气等惰性气体10供入室中，以防止熔池4中的熔融金属5氧化。

参考数字12表示辊子1,2表面上的凝固壳，而数字13表示生产出的带材。

因此，中间包6中的熔融金属5通过管嘴7注入到熔池4中，并在辊子1,2的表面上凝固。在此情况下，辊子1,2沿图中所示的箭头方向旋转，因而在辊子1,2表面上形成的凝固壳12被一起向下拉出，以连铸成带材13。

如上所述的传统双辊连铸机的缺点是，生产出的带材13厚度很薄，以致每台机器的生产率低于普通板材连铸机的生产率。为提高生产率，考虑了一些措施，例如设计大尺寸的双辊连铸机或通过显著增加凝固速率和提高辊子转速来提高生产率。然而，制造大型双辊连铸机受各种设备和装备的限制，因此迫切要求增加凝固速率以提高生产率的技术开发。

作为增加熔融金属凝固速率的方法或措施，据近几年报道，使熔融金属产生约5～10KHz的高频振动可显著增加熔融金属的凝固速率。发明者已对熔融金属的这种凝固特性在双辊连铸机中的应用进行了研究。

然而，在试图采用机械方法使辊子1,2相对于熔池4中的熔融金属5产生振动时，通过机械方法使旋转辊1,2本身产生振动难于进行。因此，以微米级的小振幅机械振动未形成约5～10KHz的高频振动实际上是不可能的。

综上所述，本发明的目的是提供一种使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的方法和装置，其中，高频振动可施加于熔池中的熔融金属以增加熔融金属的凝固效率。

因此，本发明提供了一种使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的方法，在施加直流磁场的情况下，在由熔池中的熔融金属和每个辊子限定的弯月形金属液面附近施加交流磁场，从而在熔融金属中产生感应电流，借助于所述感应电流与所述直流磁场的相互作用而产生的洛伦兹力使所述熔融金属产生高频振动。

本发明还提供了一种使连铸机中的熔融金属产生振动的装置，一交流电磁体基本上设置在由熔池中的熔融金属和辊子浇铸表面限定的弯月形金属液面的正上方，并沿弯月形金属液面的长度设置，因此，磁通量基本垂直于所述熔融金属的表面，一直流电磁体沿所述交流电磁体长度设置，因而，磁通量基本上垂直于熔融金属表面。

可取的是，交流和直流电磁体分别由水冷套夹持。

因此，在本发明的使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的方法中，电磁力可被用来以非接触形式使熔池中的熔融金属产生高频振动。因而，显著增加了熔融金属的凝固效率，尤其是弯月形金属液面附近的初始凝固效率。

在本发明的使连铸机中的熔融金属产生振动的装置中，直流电磁体被激磁以将直流磁场施加于熔融金属熔池中的熔融金属，且交流电磁体被激磁以将交流磁场施加于所述熔融金属和一个辊子浇铸表面或两个辊子浇铸表面限定的弯月形金属液面附近。因此，根据弗来明定则，由所述交流磁场在熔融金属中产生的沿辊子轴向流动的感应电流(涡流)与所述直流磁场相互作用，以在水平方向产生洛伦兹力，此方向垂直于直流磁场磁通量的方向和感应电流的流动方向，从而熔融金属借助于洛伦兹力以与交流频率相一致的高频振动。

此外，当交流和直流电磁体分别由水冷套夹持时，交流和直流电磁体可得到保护，免受熔融金属热的影响。

交流电磁体可包括一个细长的梳状铁心，它具有一细长的板状基体和从其一个纵向边缘延伸出来的多个等间距的突起；以及一缠绕在铁心外周缘上的交流线圈。

在另一实施例中，交流电磁体可包括多个棒状铁心，每个铁心都具有一个以圆柱形式缠绕在其上的交流线圈。

本发明还提供了一种连铸金属带材的方法，其步骤为：

将熔融金属经由设置在辊缝上方的金属输送装置送入到一对平行浇铸辊之间的辊缝中，以紧靠辊缝之上形成一个支持在辊子浇铸表面上的熔融金属浇注熔池；

使浇铸辊相对转动，以将凝固金属带从辊缝向下输送；

把直流磁场和交流磁场施加于浇注熔池的熔融金属，以在浇注熔池的熔融金属和辊子浇铸表面之间产生高频相对振动。

交流磁场最好施加到由浇注熔池的熔融金属和辊子浇铸表面限定的弯月形金属液面附近。

此外，最好由一对交流电磁体施加交流磁场，每个交流电磁体设置在浇注熔池的表面上方，靠近一相应的辊子，且基本上平行于辊子延伸。

本发明还提供了一种连铸金属带材的装置，包括一对平行的浇铸辊，二辊之间形成一辊缝；金属输送装置，用于将熔融金属输送到浇铸辊之间的辊缝中，以紧靠辊缝上方形成一个支撑在浇铸辊表面上的熔融金属浇注熔池；辊子驱动机构，用以驱动二浇铸辊沿相反方向旋转，以形成从辊缝向下输送的凝固金属带；以及振动装置，用以在浇注熔池的熔融金属和辊子浇铸表面之间产生高频相对振动，其中，振动装置包括形成交流电磁场的装置和形成直流电磁场的装置，所述交流电磁体装置基本设置在浇注熔池的熔融金属的正上方并沿浇注熔池的长度延伸，从而，磁通量基本垂直熔融金属表面，所述直流电磁体装置沿所述交流电磁体装置的长度设置，因而，磁通量基本上垂直于熔融金属表面。

交流电磁体装置最好基本设置在由浇注熔池的熔融金属和辊子浇铸表面限定的弯月形金属液面上方，并沿弯月形金属液面的长度设置。

交流电磁体装置可包括一个细长的梳状铁心，它具有一细长的板状基体和从其一个纵向边缘延伸出来的多个等间距的突起部分；以及缠绕在铁心外周缘上的交流线圈。

在另一实施例中，交流电磁体装置可包括多个棒状铁心，每个铁心都具有一以圆柱形式缠绕在其上的交流线圈。

交流电磁体装置最好包括一个沿每个辊子设置的交流电磁体。

下面参照附图描述本发明实施例，其中

图1是本发明一实施例的正视剖面图。

图2是图1所示交流电磁体的透视图。

图3是用于说明施加到熔融金属上的洛伦兹力方向的放大的正视图。

图4是解释使用非磁性屏蔽板调节交流磁场中磁通量分布的视图。

图5是图2中所示的交流电磁体的另一实施例的放大横断面图。

图6是本发明另一实施例的透视图。

图7是传统装置的正视剖面图。

图1至图4表示本发明一实施例。

与图7中相同的部件用相同的参考数字表示。

基本上在由辊子1和2之间的辊缝上方的熔池4中的熔融金属5和每个辊子1和2确定的弯月形金属液面14(在此处熔融金属5的表面与每个辊子1和2的表面接触)正上方，一交流电磁铁15沿弯月形金属液面14的整个长度设置，因此，磁通量基本垂直熔融金属5的表面。在交流电磁体15上方，沿交流电磁体15的整个长度设置一直流电磁体16，因此，磁通量基本垂直于熔融金属5的表面。

如图2所示，每个交流电磁体15包括一基本水平缠绕在细长板状铁芯26外周缘上的交流线圈。铁心26沿辊子1,2的轴向延伸(图2中仅示出了辊子2)，交流线圈17连接于一交流电源(未示出)，此电源位于环绕线圈17的惰性气体室18的外部。

直流电磁体16包括一基本水平缠绕在沿辊子1和2轴向延伸的浇注管嘴19的上部外周缘的直流线圈20，直流线圈连接于室18外部的一直流电源(未示出)。

此外，在该实施例中，电磁体15、16分别由水冷套21、22夹持，并且由冷却水冷却，冷却水从室18外部供给每个冷却套21、22并从各冷却套排出到室18之外。交流电磁体15的水冷套21由支架23支撑，支架23沿辊子1,2的轴向延伸，且其二相对端分别固定在惰性气体室18的前后壁上。直流电磁体16的水冷套22由管嘴19和中间包6的底部支撑。

在图1中，参考数字24表示绝热材料，用于在管嘴19、中间包6底部以及水冷套21、22之间隔热。

因此，直流电磁体16激磁后使直流磁场施加在熔池4中的熔融金属5上，交流电磁体15激磁后使交流磁场施加在由熔融金属5和每个辊子1,2限定的弯月形金属液面14附近。于是，根据费莱明定则，由所述交流磁场在熔融金属5中产生的沿辊子1,2轴向流动的感应电流(涡流)与直流磁场相互作用，以在水平方向(图3中箭头B所示)产生洛伦兹力，此方向垂直于直流磁场的磁通量方向(图3中箭头A所示)和感应电流的流动方向(垂直于图3的纸面)。所述洛伦兹力使熔融金属5以约5～10KHz的高频振动，此频率与交流频率相一致。

在此情况下，如图4所示，可插入一非磁性屏蔽板25，以调节交流磁场中的磁通量分布，从而保证洛伦兹力的最佳施加位置和强度。

因此，根据以上实施例，电磁力被用来以非接触形式使熔池4中的熔融金属5产生高频振动，因而显著增加了熔融金属5的凝固效率，尤其是弯月形金属液面14附近的初始凝固效率。这样就能提高辊子转速，从而大大提高生产率。

此外，熔融金属5凝固效率的提高可提高凝固壳12与辊子表面的分离性，从而有助于改善带材13的表面性能。

另外，如本实施例所示，当交流和直流电磁体15和16由水冷套21、22夹持时，电磁体15、16可免受熔融金属5热的影响，从而大大延长电磁体15、16的使用寿命。

图5表示图2中所示的交流电磁体的另一实施例。图5中所示的交流电磁体包括一个细长的梳状铁心36，它具有一细长的板状基体和从其一个纵向边缘延伸出来的多个等间距分布的突起；以及一基本上水平缠绕在铁心36板状基体外周缘上的交流线圈27。

关于熔融金属的振幅，已经发现，交流磁场的间距(p)越小，振幅越大。因此，相邻突起之间的间距越小，铁心在提供大振幅方面越有效。然而，相邻突起之间的间距太小会产生一均匀磁场。已经发现，5mm的突起间距会使熔池中的熔融金属有效振动。

图6表示本发明的另一实施例，其中，基本设置在弯月形金属液面14正上方从而使磁通量基本垂直于熔融金属5表面的交流电磁体15包括多个交流线圈37，每个线圈以圆柱形式缠绕在一个棒状铁心46上。而且在此情况下，可形成与前一个实施例类似的交流磁场，因此可产生沿辊子1,2轴向流动的感应电流(涡流)，从而使熔池4中的熔融金属5产生高频振动。

不用说，根据本发明使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的方法和装置不限于以上实施例，在不背离本发明精神和范围的情况下可作出各种变动和改进。例如，提供交流电磁场的装置可以是一个沿浇注熔池长度延伸的交流电磁体。

根据本发明使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的方法和装置，可获得以下所述的很好效果。

(Ⅰ)由于电磁力被用来以非接触形式使熔池中的熔融金属产生高频振动，因此，熔融金属的凝固效率，尤其是弯月形金属液面附近的初始凝固效率可以显著增加，从而能提高辊子转速，并因此大大提高生产率。

(Ⅱ)熔融金属凝固效率的增加可提高凝固壳与辊子表面的分离性，从而有助于改善带材的表面性能。

(Ⅲ)在本发明的使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的装置中，当交流和直流电磁体由水冷套夹持时，电磁体可免受熔融金属热的影响，从而大大延长电磁体的使用寿命。

Claims

1、一种使双辊连铸机中的熔融金属产生振动的方法，其特征在于，在施加直流磁场的情况下，在由熔池中的熔融金属和每个辊子限定的弯月形金属液面附近施加交流磁场，从而在熔融金属中产生感应电流，且由于所述感应电流与所述直流磁场的相互作用通过洛伦兹力使所述熔融金属产生高频振动。

2、使连铸机中的熔融金属产生振动的装置，其特征在于，一交流电磁体基本设置在由熔池中的熔融金属和浇铸表面确定的弯月形金属液面的正上方，并沿弯月形金属液面的长度设置，因而磁通量基本垂直于所述熔融金属的表面，一直流电磁体沿所述交流电磁体的长度设置，因而，磁通量基本垂直于熔融金属表面。

3、如权利要求2所述的装置，其中，交流和直流电磁体分别由水冷套夹持。

4、如权利要求2或3所述的装置，其中，交流电磁体包括一个细长的梳状铁心，它具有一细长的板状基体和从其一个纵向边缘延伸出来的多个等间距突起；以及一个缠绕在铁心外周缘上的交流线圈。

5、如权利要求2或3所述的装置，其中，交流电磁体包括多个棒状铁心，每个铁心都具有一以圆柱形式缠绕在其上的交流线圈。

6、如权利要求2或3所述的装置，其中，交流电磁体沿每个辊子设置。

7、如权利要求4所述的装置，其中，交流电磁体沿每个辊子设置。

8、如权利要求5所述的装置，其中，交流电磁体沿每个辊子设置。