CN1134678A - 浇注过程中阻滞铸模内熔体运动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种在金属浇注过程中在铸坯的未凝固部分里的阻滞熔体运动的方法和装置。熔体流进由四块铜板(2、3)构成的铸模，该铸模在浇注方向上是敞开的，且具有大体上矩形的横截面。横过进来的熔体的通道设置一稳态或周期性的低频磁场(5)，利用该磁场在熔体内产生感应电流。按照本发明，两个相对的铜板(2)相互绝缘，感应电流经外部回路导体(13)形成回路，外部回路导体(13)连接在两块相互间绝缘的铜板之间。感应电流与磁场一起产生电磁力，作用于一个方向上使熔体的运动沿着铸模的整个宽度被阻滞。

Description

浇注过程中阻滞铸模内熔体运动的方法和装置

本发明涉及一种金属连续浇注过程中在铸坯的未凝固部分里阻滞液态金属(即熔体)流动的方法和装置。通过在金属成形的铸模附近产生一个稳态磁场使得熔体被阻滞，液态金属在磁场中运动，在熔体内产生感应电流，该电流与磁场一起产生一个阻滞力。

在连续浇注过程中，热熔体流直接或通过一根浇注管进入铸模。熔体在铸模里冷却，并形成一个凝固的、自撑表面层，然后铸坯脱离铸模，如果流进铸模的熔体不加以控制，那么刚进入的熔体将深深地向下透入铸坯的未凝固部分里。这对熔体内的微粒分离带来困难，这些微粒将附着于凝固前沿而不是被分离到上表面。此外，自撑表面层变薄，增加了铸模内的熔体贯通表面层断裂的危险。

为了阻滞和控制流入的熔体，在熔体的通道里配置一个或多个稳态的或周期性的低频磁场是公知的技术。

熔体向下流入下部敞开的铸模，形成了铸坯。经过铸模后的铸坯的横截面大体上成矩形，这是由于让熔体流入的铸模内的管状铸模具有相同矩形横截面的原因。该铸模壁由四块分开的铜板组成。其中两块铜板构成了该铸模的长边，另外两块铜板构成了该铸模的短边。通过改变构成该铸模短边的铜板的位置，可改变铸坯的宽度。当铸模封闭时，铜板相互接触，这意味着铜板之间所有的电势差(如果有的话)，都相同。

一个稳态的或周期性的低频磁场是由永磁体或直流感应线圈产生的，该磁场穿过流入的熔体，并且在与该铸模短边平行的方向上作用。在该磁场(B)中以速率(v)运动的熔体产生在熔体内的感应电流(I)。熔体内的感应电流的电流强度和方向可利用下面这个公式计算出来：

                  i＝ v× B(A/mm²)从这个公式得出的感应电流的方向是与速率v和B所形成的平面垂直的，即，感应电流的方向是与铜板的长边大体上平行的。当感应电流达到该铸模的短边时，该电流被迫向下偏转与短边平行，即，感应电流方向与熔体运动的方向一样。

熔体内的感应电流与磁场一起产生一个电磁力。该电磁力的大小和方向(F)能从下面这个公式中计算出来：

                  F＝ i× B(N/mm²)

平行于铜板长边传导的感应电流产生方向与熔体流的方向相反的力，因此使熔体被阻滞，但是在该铸模的短边，感应电流向下偏转，所产生的力的方向是对着短边向外的，因而它对于熔体没有阻滞的作用。这意味着沿着该铸模的短边形成了一个方向向下的流动通道，这个通道能将熔渣微粒以及另外一些无用的微粒带入铸坯里，从而降低铸坯的质量。

本发明的目的在于提供一种沿着铸模的整个宽度获得平稳的阻滞熔体的效果的方法和装置，以及防止沿着铸模的短边不起阻滞作用的流动通道的形成。

本发明涉及一种在金属的浇注过程中在铸坯的未凝固部分里阻滞熔体运动的方法和装置。熔体流入一个由四块铜板构成的铸模，该铸模在浇注方向上是敞开的，而且有一个大体上矩形的横截面。一个稳态的或周期性的低频磁场横过流入的熔体的通道，从而在熔体内产生感应电流。按照本发明，两个相对的铜板相互是绝缘的，感应的电流通过连接在两块绝缘的铜板之间的一个外部回路导体形成回路。该感应电流与磁场一起产生一个电磁力，该电磁力作用在熔体运动被阻滞的方向上。

由于使用了外部回路，因此防止了感应电流沿着该铸模的短边向下偏转，相反，感应电流则穿过铜板一直连续不断。该感应电流所产生的力的方向是向上的，与熔体的流动的方向相反，并且沿着该铸模的整个宽度。沿着铸模短边的不起阻滞作用的流动通道不再被产生。

图1a-1d示意性地表示按照现有技术的一个熔融金属浇注的装置。

图2a-2d示意性地表示按照本发明的一个熔融金属浇注的装置。

图3示意性地表示作为本发明的一个实施例的在多个具有大体上正方形横截面的铸模内的浇注。

图1a表示按照现有技术的一个金属浇注装置水平截面。铸模1包括四块铜板，其中两块板2构成了该铸模的短边，另外两块板3构成了该铸模的长边。当铸模闭合时，铜板相互接触。液态金属熔体，通过浇注管4注入铸模。设置在熔体的每一侧的磁体产生一个磁场，该磁场的磁力线5与铸模的短边平行。每一个磁体都由一个磁心6和缠绕在磁心周围的线圈7构成。该磁场作用在该铸模的整个宽度的周围。

图1b表示的装置取自图1a中的A-A面。磁体产生的磁场作用在区域8内。该图表示流入的熔体主流是如何被分为几个流动通道的。在方向向下的通道9内的熔体流不受磁场的影响，通道9靠近该铸模的短边，因而使得该熔体流不被阻滞地连续向下进入熔体。其余的熔体流10被磁场阻滞。

图1c和图1d表示在熔体内的感应电流。感应电流的方向与磁场和流入的熔体垂直，即，感应电流的方向在水平方向上是与铜板的长边平行。当感应电流达到铸模的短边时，电流11被迫偏转，它的方向变为与短边平行。在熔体内的感应电流与磁场一起产生一个电磁力。铸模内的感应电流的方向与铜板的长边平行时，电磁力的方向与熔体的流向相反，因而该电磁力阻滞熔体，但是在铸模的短边的位置，铸模内的感应电流偏转，电磁力的方向是对着短边向外的，因此该电磁力对于熔体的运动没有阻滞的作用。这样，沿着铸模的短边出现了方向向下的流动通道9。

图2a表示一种按照本发明的金属浇注的装置。在每两个铜板之间配置一个绝缘体12。由于短边的铜板的位置的改变与铸模的宽度变化有关，因此该绝缘体必须是一种耐磨材料。例如该绝缘体可由塑料层构成。该绝缘体使铸模的短边具有不同的电势。熔体内的感应电流通过一个外部回路导体13形成回路。回路导体连接到被包含在铸模内的两块相对的铜板2，该铜板2与磁场5平行。这样，感应电流通过铸模短边的铜板被传导出来，而不是象以前那样将感应电流沿着短边向下偏转。回路导体13包含一个外部电流源15。由于向熔体提供电流，熔体内的感应电流增强，增加了阻滞力。

图2c和图2d表示在熔体内的感应电流。该感应电流产生的力的方向沿着铸模的整个宽度方向向上，即与熔体的流动方向相反(图2d)。由于方向向上的阻滞力14的作用，沿铸模的短边的不起阻滞作用的流动通道消失了。

图2b表示在按照本发明的一个装置里的熔体流。

连接外部电流源的优点在于：第一，不改变磁场而能增强阻滞力；第二，减弱磁场而阻滞力可以保持不变。如果较小的磁场就足够的话，那么磁体可被做得小些。

图3表示适用于同时在多个铸模内浇注的本发明的一个实施例。安排四个相互邻近的铸模20a、20b、20c、20d。每一个铸模都有两对相对的铜板2、3。铸模具有大体上成正方形的横截面。在铸模内每两个铜板之间配置绝缘体12。在熔体的每一侧上都配置磁体以在熔体内产生磁场。每个磁体包括一个磁心6和一个缠绕在磁心上的线圈7。四个铸模的每一个都连接在由回路导体13形成的闭合回路里。每个铸模(例如20a)都以这样的方式连接致使回路被连接到铸模内的两个相对的铜板(2)。回路导体13对全部四个铸模是共用的。回路导体13连接到外部电流源15。

Claims (7)

1.一种在金属的浇注过程中在铸坯的未凝固部分里阻滞熔体的运动的方法，其中，一个铸模由四块铜板(23)构成，所述铸模在浇注方向上是敞开的，且具有大体上矩形的横截面，所述的铸模被注入一种熔体，横过所述进来的熔体的通道设置一个稳态或周期性的低频磁场(5)，利用所述的磁场，在所述的熔体内产生感应电流，所述的感应电流与所述的磁场一起产生电磁力，所述的电磁力至少部分地作用在一个方向上使所述的熔体的运动被阻滞，其特征在于，所述的感应电流通过一个外部回路导体(13)形成回路，所述的外部回路导体(13)连接在所述铸模内的两块相对的铜板(2)之间，该铸模内的所述铜板相互绝缘。

2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述的外部回路导体给所述的熔体提供电流使得在熔体内的所述感应电流增强，因而也使得在熔体内的所述的电磁力增强。

3.一种如权利要求1或权利要求2的所述方法，在多个铸模(20a、20b、20c、20d)的同时浇注过程中，其特征在于，所述的回路导体(13)对于所述的多个铸模是共用的。

4.一种在金属的浇注过程中在铸坯的未凝固部分里阻滞熔体的运动的装置，其中，一个铸模由四块铜板(2、3)构成，所述铸模在浇注方向上是敞开的，且具有大体上矩形的横截面，一种熔体注入所述的铸模，一个稳态的或周期性的低频磁场(5)横过所述的进来的熔体的通道，用于在所述的熔体内生成感应电流，所述的感应电流与所述的磁场一起产生电磁力，所述的电磁力至少部分地作用在一个方向上使所述的熔体的运动被阻滞，其特征在于，用于所述的感应电流的回路导体(13)被安置在所述的铸模内的两块相对的铜板(2)之间，该铸模内的所述的铜板相互绝缘地被设置。

5.一种如权利要求4所述的装置，其特征在于所述的回路导体包括一个外部的电流源(15)。

6.一种如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述的相对铜板(2)与所述的磁场(5)大体上平行。

7.一种如权利要求4、5或6所述的装置，在有一系列铸模(20a、20b、20c、20d)的同时浇注过程中，其特征在于，所述的回路导体(13)对于所述的多个铸模是共用的。

Images