CN113953474A - 一种板坯连铸机结晶器流场控制装置 - Google Patents

Abstract

一种板坯连铸机结晶器流场控制装置,包括两个流场控制组件和控制模块，两个所述流场控制组件对称分布于两个结晶器宽面铜板两侧，所述流场控制组件包括两个被独立控制的磁场发生器、以及连接两个所述磁场发生器的不导磁的连接块，两个所述磁场发生器分别为上部磁场发生器和下部磁场发生器，所述磁场发生器包括外壳，所述外壳内设置有产生交流磁场或直流磁场的感应器，所述外壳外侧端面两侧设有连接若干线缆，所述线缆通过所述控制模块连接电源,控制模块位于生产线控制柜中。本发明设置有交流模式、制动模式和混合模式，对钢水进行电磁场的流控作用，具有减小结晶器弯月面波动，减少铸坯浃渣，提高铸坯的轴晶率等作用，从而改善铸坯的冶金效果。

Description

一种板坯连铸机结晶器流场控制装置

技术领域

本发明涉及板坯连铸电磁冶金的技术领域，具体来说，涉及一种板坯连铸机结晶器流场控制装置。

背景技术

连铸机结晶器的流场控制对铸坯的质量控制非常重要，结晶器的上股流和下股流的流速控制非常重要。当低拉速时，不利于结晶器内钢液的流动，不利于钢水的净化和夹渣物的上浮；当高拉速时，下股流的冲击深度过深，气泡和夹渣物不易上浮。

中国专利CN201620699034.9公开了一种多功能多模式板坯连铸结晶器电磁控流装置，该控流装置虽具有多功能多模式，但只具有交流模式，没有在高拉速的情况下板坯电磁制动的作用。中国专利CN201710107017.0，公开了一种板坯连铸结晶器流场控制方法，其上部电磁搅拌装置和下部电磁制动，对于高速情况下，上部没有制动功能。且下部是两个局部的制动线圈，不能全局的控制结晶器流场。

目前，连铸机铸坯厚度从50mm至475mm都有，因铸坯尺寸的跨度比较大，拉速变化也较大，从0.5m/min至7.0m/min均有。一般的，钢厂为丰富其连铸机产品链，一台连铸机的铸坯尺寸比较多，连铸机的拉速在0.5m/min～3.0m/min。当低拉速时，需要通过电磁搅拌改善铸坯质量，当高拉速时，需要通过电磁制动改善铸坯质量，当中拉速时，通过组合电磁作用改善铸坯质量。

板坯连铸中的结晶器流场复杂，流场的状态不稳定，需要更合理的流场控制装置适应拉速范围大的板坯连铸机结晶器。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，能够解决上述问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种板坯连铸机结晶器流场控制装置,包括两个流场控制组件和控制模块，两个所述流场控制组件对称分布于两个结晶器宽面铜板两侧，所述流场控制组件包括两个被独立控制的磁场发生器、以及连接两个所述磁场发生器的不导磁的连接块，两个所述磁场发生器分别为上部磁场发生器和下部磁场发生器，所述磁场发生器包括外壳，所述外壳内设置有产生交流磁场或直流磁场的感应器，所述外壳外侧端面两侧设有连接若干线缆，所述线缆通过所述控制模块连接电源,所述控制模块位于生产线控制柜中。

进一步的，所述连接块为H型，所述上部磁场发生器和所述下部磁场发生器对称连接于所述连接块上下两个沟槽中。

进一步的，所述感应器主要由E型铁芯和励磁线圈组成。

进一步的，所述E型铁芯为硅钢片叠制而成，所述E型铁芯包含4N或6N个磁极，N为正整数。

进一步的，所述励磁线圈缠绕于所述磁极上，所述励磁线圈为为集中短矩绕组线圈，所述励磁线圈中的励磁电流为0～1000A。

进一步的，所述磁极穿出所述外壳，且所述磁极的磁极上侧面与所述结晶器宽面铜板的铜板端面相距90mm-200mm。

进一步的，所述线缆两侧的所述外壳上还设有一对散热水管，所述散热水管包括散热进水管和散热出水管。

进一步的，所述控制模块包括交流模式、制动模式和混合模式。

进一步的，所述电源包括交流电源或直流电源。

本发明的有益效果：本发明设置有交流模式、制动模式和混合模式，对钢水进行电磁场的流控作用，具有减小结晶器弯月面波动，减少铸坯浃渣，提高铸坯的轴晶率等作用，从而改善铸坯的冶金效果，具体表现如下：当上部和下部磁场发生器通入交流电时，产生交流磁场对低拉速的钢水进行电磁搅拌作用，可以使用气泡、夹渣物上浮，从而提高铸坯质量；当上部和下部磁场发生器通入直流电时，产生直流磁场对高拉速的钢水进行电磁制动，可以降低钢水的流速，从而控制液结晶器弯月面的波动，降低钢水的卷渣；当上部磁场发生器通入交流电，产生交流磁场，下部磁场发生器通入直流电，产生直流磁场，对中拉速的钢水进行结晶器上部电磁搅拌和下部电磁制动作用，可以使用气泡、夹渣物上浮，从而提高铸坯质量 。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的俯视图；

图3是本发明实施例所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的左视图；

图4是本发明实施例所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的磁场发生器爆炸图；

图5是本发明实施例所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的磁场发生器剖面图；

图6是本发明实施例所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的交流模式接线图；

图7是本发明实施例的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置的直流模式接线图。

图中：

1、流场控制组件；

2、磁场发生器；

21、感应器；22、外壳；23、散热水管；24、线缆；211、E型铁芯；212、励磁线圈；2111、磁极；21111、磁极上侧面；

3、连接块；4、结晶器窄面铜板；

5、结晶器宽面铜板；

51、铜板端面；

6、水口；7、钢水。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种板坯连铸机结晶器流场控制装置,包括两个流场控制组件1和控制模块，两个所述流场控制组件1对称分布于两个结晶器宽面铜板5两侧，所述流场控制组件1包括两个被独立控制的磁场发生器2、以及连接两个所述磁场发生器2的不导磁的连接块3，两个所述磁场发生器2分别为上部磁场发生器和下部磁场发生器，所述磁场发生器2包括外壳22，所述外壳22内设置有产生交流磁场或直流磁场的感应器21，所述外壳22外侧端面两侧设有连接若干线缆24，所述线缆通过所述控制模块连接电源,所述控制模块位于生产线控制柜中。

在本发明中的所述连接块3为H型，所述上部磁场发生器和所述下部磁场发生器对称连接于所述连接块3上下两个沟槽中，所述磁场发生器2可通过螺栓可拆卸连接所述连接块3，方便维护更换，且本发明中的四个所述磁场发生器2结构均一致，减少了本装置的备品备件数量。

本发明中的所述感应器21主要由E型铁芯211和励磁线圈212组成，所述E型铁芯211为硅钢片叠制而成，所述E型铁芯211包含4N或6N个磁极2111，N为正整数，当为两相电时对应4N个磁极，当使用三相电时对应6N个磁极。

本发明中的所述励磁线圈212缠绕于所述磁极2111上，所述励磁线圈212为为集中短矩绕组线圈，所述励磁线圈212中的励磁电流为0～1000A，所述励磁电流的大小根据连铸机工作情况进行选择且通过控制模块进行控制输出。

本发明中的所述磁极2111穿出所述外壳22，且所述磁极2111的磁极上侧面21111与所述结晶器宽面铜板5的铜板端面51相距90mm-200mm，所述磁极2111穿出外壳且与所述结晶器宽面铜板5相对，同时所述上部磁场发生器和所述下部磁场发生器的所述磁极2111在所述结晶器宽面铜板5的两铜板端面51下侧，保证磁场有效的作用钢水。

本发明中的所述线缆24两侧的所述外壳22上还设有一对散热水管23，所述散热水管23包括散热进水管和散热出水管，所述散热水管23给本发明装置进行散热，保障装置工作有效的进行。

本发明中的所述控制模块包括交流模式、制动模式和混合模式，生产线控制系统会根据连铸机工作情况选择合适的工作模式并进行控制。

本发明中的所述电源包括交流电源或直流电源，电源可使用交流电源，也可以使用直流电源，在控制模块中设置相应的电路即可将交流电转变为直流电或将直流电转变为交流电，即通过控制模块控制电源输出的状态。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，钢水7从水口6流入结晶器，钢水7在结晶器窄面铜板4和结晶器宽面铜板5形成的内腔中运动，当连铸机的低拉速时，上部磁场发生器和下部磁场发生器，匀通入交流电（即交流模式）。如图6所示，磁场发生器2产生交变的交流磁场，磁场穿过液态钢水7，相当于钢水7切割磁场，因钢水7存在电导率，因此产生了感应电流，该感应电流与磁场相互作用，在液态流动的钢水7上产生电磁力。电磁力的方向与磁场的方向相同，液态钢水7在电磁力作用下运动起来。当UVW相位为120，0，-120时，钢水的运动方向如图6箭头所示，任意改变UVW中的两相，钢水7的运动方向就会与原来的相反。

当连铸机的拉速为高拉速时，上部磁场发生器和下部磁场发生器，匀通入直流电（即直流模式）。如图7所示，磁场如箭头所示，当液态高速钢水7以一定速度流动时，磁场穿过液态钢水，相当于钢水7高速切割直流磁场，因钢水存在电导率，因此产生了感应电流，该感应电流与直流磁场相互作用，在液态流动的钢水7上产生电磁力，相互垂直，电磁力的方向与钢水流速的方向相反，从而起到制动钢水7流动的作用。

当连铸机的拉速为中拉速时，上部磁场发生器通入交流电，下部磁场发生器通入直流电（即混合模式）。由图6和图7可知，结晶器上部的钢水7受到结晶器流场控制装置的搅拌作用，结晶器下部的钢水受到结晶器流场控制装置的制动作用。

综上所述：根据连铸机拉速的情况，通过控制模块设置不同工作模式，从而使流场控制装置的磁场发生器发出不同形态的磁场，从而使用结晶器的钢水受到电搅、制动和组合的电磁作用，从而实现对结晶器流场的控制，提高连铸机的连铸工艺，提高铸坯的质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种板坯连铸机结晶器流场控制装置,其特征在于：包括两个流场控制组件（1）和控制模块，两个所述流场控制组件（1）对称分布于两个结晶器宽面铜板（5）两侧，所述流场控制组件（1）包括两个被独立控制的磁场发生器（2）、以及连接两个所述磁场发生器（2）的不导磁的连接块（3），两个所述磁场发生器（2）分别为上部磁场发生器和下部磁场发生器，所述磁场发生器（2）包括外壳（22），所述外壳（22）内设置有产生交流磁场或直流磁场的感应器（21），所述外壳（22）外侧端面两侧设有连接若干线缆（24），所述线缆（24）通过所述控制模块连接电源,所述控制模块位于生产线控制柜中。

2.根据权利要求1所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述连接块（3）为H型，所述上部磁场发生器和所述下部磁场发生器对称连接于所述连接块（3）上下两个沟槽中。

3.根据权利要求1所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述感应器（21）主要由E型铁芯（211）和励磁线圈（212）组成。

4.根据权利要求3所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述E型铁芯（211）为硅钢片叠制而成，所述E型铁芯（211）包含4N或6N个磁极（2111），N为正整数。

5.根据权利要求4所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述励磁线圈（212）缠绕于所述磁极（2111）上，所述励磁线圈（212）为集中短矩绕组线圈，所述励磁线圈（212）中的励磁电流为0～1000A。

6.根据权利要求4所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述磁极（2111）穿出所述外壳（22），且所述磁极（2111）的磁极上侧面（21111）与所述结晶器宽面铜板（5）的铜板端面（51）相距90mm-200mm。

7.根据权利要求1所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述线缆（24）两侧的所述外壳（22）上还设有一对散热水管（23），所述散热水管（23）包括散热进水管和散热出水管。

8.根据权利要求1所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述控制模块包括交流模式、制动模式和混合模式。

9.根据权利要求1所述的一种板坯连铸机结晶器流场控制装置，其特征在于：所述电源包括交流电源或直流电源。

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