CN1265945A - 用于熔融金属的连铸装置 - Google Patents

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Abstract

连铸装置装有一个结晶器,结晶器具有一个电磁线圈,电磁线圈将一个低频交流电传递到弯月面的初始凝固部分,结晶器形成有多个被分开的冷却部分,被分开的冷却部分形成有多个冷却铜板,每一个冷却铜板具有冷却通道和支承板,被分开的冷却部分是这样形成的,使每一个分开的冷却铜板的冷却通道侧与相应的非磁性不锈钢支承板的冷却通道侧相对,并且通过将绝缘材料粘结到冷却铜板的结合表面使冷却铜板之间相互绝缘。

Description

用于熔融金属的连铸装置
本发明涉及一种用于熔融金属的连铸装置，特别涉及一种在连铸过程中能使熔融金属的液面稳定、能够提高连铸板坯的表面性能以及能够提高浇注速度的连铸装置。
在用于熔融金属的连铸技术中，为了使熔融金属的液面稳定、使连铸板坯光滑以及提高浇注速度，人们最近已提出了各种连铸装置和连铸方法。在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.5-15949(日本专利No.2611559)中所披露的连铸装置装有一个由金属制成的冷却结晶器和一个导电线圈，所述冷却结晶器具有一个内装的水冷结构，所述导电线圈缠绕在所述结晶器的多个区段的周围，所述导电线圈中通一个高频电流以便利用所述导电线圈使熔融金属的弯月面部分显著地弯曲。该连铸装置的结晶器包括多个区段，所述多个区段具有多个缝隙，这些缝隙将结晶器分开并贯穿或不贯穿结晶器的顶端；所述多个区段的下端与结晶器是一体的。另外，一个用于水冷的通道贯穿每一个区段的内部。
在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.7-204787中披露了一种用于金属的连铸装置，该连铸装置装有一个由金属制成的冷却结晶器和一个导电线圈，所述冷却结晶器具有一个内装的水冷结构，所述导电线圈缠绕在所述结晶器的周围，所述导电线圈中通一个高频电流以便利用所述导电线圈使熔融金属的弯月面部分显著地弯曲。另外，在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.10-156489中披露了一种内部水冷型结晶器，其中，所述结晶器的顶端被沿着浇注方向延伸的多个缝隙分开，所述结晶器的下端与结晶器是一体的，并且内部能够被冷却的多个区段在所述结晶器的上侧。通过在所述结晶器的上部设置一个法兰以防止装有一个高频导电线圈的结晶器变形。在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.4-178247中披露了一种利用结晶器进行连铸的方法，在所述结晶器的壁上以给定的间距设有多个缝隙，并且一个电磁线圈缠绕在结晶器的周围以形成一个电磁场。在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.6-277803中披露了一种利用结晶器进行连铸的方法，所述结晶器装有一个高频导电线圈，所述线圈缠绕在结晶器的周边，所述结晶器的周边具有多个缝隙，所述结晶器还装有一个磁体，所述磁体用于以直角在横穿浇注方向上提供一个稳定磁场。在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.52-134817中披露了一种铸造方法，该方法包括以一个脉冲的形式将大约50至600高斯的电磁力施加到熔融金属中。另外，在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.2-274351中披露了一种施加低频振荡的方法，而在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.5-285598中披露了一种施加高频电磁振荡的方法。在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.7-148554中披露了一种连铸装置，所述连铸装置设有一个电磁线圈，所述电磁线圈缠绕在被分开的多个结晶器区段周围，所述多个结晶器区段形成有向着浇注方向倾斜的多个缝隙。
图1是本发明所涉及的用于熔融金属的一种连铸装置的截面图。
图2是本发明所涉及的一种连铸装置的一个装配示意图。
图3是本发明所涉及的一种连铸装置的另一个装配示意图。
图4涉及本发明的一种连铸装置，是沿着图1中的A-A线所得到的一个截面图。
图5涉及本发明的一种连铸装置，图5(A)是沿着图1中的A-A线所得到的一个截面图，图5(B)是该连铸装置的一个侧视图。
图6涉及本发明的一种连铸装置，是沿着图1中的A-A线所得到的一个截面图，并且示出了被分开的第二冷却铜板和被分开的第二支承板的一个实施例。
图7涉及本发明的一种连铸装置，是沿着图1中的A-A线所得到的一个截面图，并且示出了被分开的第一和第二冷却铜板以及被分开的第一和第二支承板的一个实施例。
图8示出了本发明所涉及的一个结晶器的第一和第二冷却部分的紧固部分，以及被分开的第一和第二冷却铜板与被分开的第一和第二支承板的紧固部分。
图9示出了本发明所涉及的一个结晶器的第一和第二冷却部分的紧固部分，以及第一冷却铜板和被分开的第二冷却铜板与第二支承板的紧固部分。
图10示出了被分开的冷却铜板结合的一个局部视图，所述冷却铜板的结合表面具有陶瓷板以使被分开的冷却铜板在结合表面处被相互隔开。
图11示出了被分开的冷却铜板结合的一个局部视图，所述冷却铜板的结合表面被以火焰喷涂的方式镀覆陶瓷以使被分开的冷却铜板在结合表面处被相互隔开。
图12示出了一个结晶器的一部分，其中，利用HIP(热均衡加压处理；1500个大气压×950℃×2小时)以扩散粘结的方式使每一个冷却铜板和相应的非磁性不锈钢支承板的结合表面被粘结。
在一个连铸装置中，利用一个高频交流电使一个电磁场被施加到熔融金属中，由于当频率增大时，涡流(感应电流)形成在高频线圈所围绕的结晶器的表面上，因此传递到整个熔融金属中的所述磁场的衰减程度增大。对于一个能够形成一个连铸板坯的光滑表面(是一种表面性能)的结晶器结构，在利用上述现有技术中所涉及的高频电流时，在结晶器中设置多个缝隙是必不可少的以防止磁场的衰减。因此，现有技术中所涉及的每一种结晶器中都具有间距在大约30至75毫米之间的缝隙，这些结晶器被分成多个区段。另外，为了防止结晶器的受热变形，每一个缝隙不是沿着整个长度上分开结晶器，而是形成一个部分缝隙结构。填充在所述缝隙部分中的材料是耐火材料以及绝缘材料，并且难于使它们稠密。因此，当熔融金属浇注到结晶器中时，由于填充材料的去除、熔融金属浸入缝隙或类似原因，所述结晶器中的缝隙有时不可能形成。当使用一个高频电流时，为了防止磁场的衰减，上述在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.5-15949中所披露的连铸装置的结晶器必须具有这样一个结构，即，所述结晶器中的多个缝隙不能将结晶器完全分开。另外，当所述缝隙达到结晶器的顶端时，为了使结晶器能够抵抗受热变形，在结晶器内需要一个梁将相互面对的每一对结晶器部分横向连接在一起，所述结晶器的一个中央平面夹在所述每一对结晶器部分之间。另外，在日本未经审查的专利公开(Kokai)No.5-15949中所披露的连铸装置中，一个能够使结晶器内部冷却的平板状金属法兰必须以机械方式结合在所述结晶器的多个区段的顶端以防止结晶器的上部受热变形。另外，上述现有技术中都具有上述的同样问题。进而，具有缝隙结构的结晶器不能利用支承板进行加强等等，以防止磁场衰减，因此结晶器的刚度较差。因而，结晶器受热变形，并且不能用于浇注一种横截面积大的材料，诸如一种板坯。结晶器包含许多区段，每一个区段具有一种内装冷却通道的结构，结晶器的一个问题是生产成本提高。
上述需要解决的问题是使熔融金属的液面稳定、一个连铸板坯的表面性能的提高并且高速浇注。下面将进行描述的本发明所涉及的一种用于熔融金属的连铸装置可解决上述问题。
本发明提供一种用于熔融金属的连铸装置，其中，沿着一个垂直于一个连铸结晶器2的内壁的方向在结晶器内的熔融金属12的弯月面的初始凝固部分21附近施加一个电磁力，
所述连铸装置1包括，围绕所述结晶器的周边的一个电磁线圈10，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈10施加一个频率为几十赫兹至几百赫兹的低频交流电，
所述结晶器包括一对第一冷却铜板4和用于与所述铜板结合的第一非磁性不锈钢支承板6、一对第二冷却铜板5和用于与所述铜板结合的第二非磁性不锈钢支承板7以及多个含有绝缘材料18的分开冷却部分3，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板在与一个浇注表面23相对侧上都具有至少一个沟槽8，
每一个第一支承板和第二支承板靠近和固定所述具有相应第一冷却铜板或第二冷却铜板的至少一个沟槽的所述表面侧，结果使所述沟槽形成了冷却通道8，
利用绝缘材料18使所述第一冷却铜板和第二冷却铜板相互绝缘，以及
所述第一支承板和第二支承板被相互隔开并被紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态。
另外，本发明还提供一种用于熔融金属的连铸装置，其中，沿着一个垂直于一个连铸结晶器2的内壁的方向在结晶器内的熔融金属12的弯月面的初始凝固部分21附近施加一个电磁力，
所述连铸装置1包括，围绕所述结晶器的周边的一个电磁线圈10，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈10施加一个频率为几十赫兹至几百赫兹的低频交流电，
所述结晶器包括一对第一冷却铜板4和用于与所述铜板结合的第一非磁性不锈钢支承板6、一对第二冷却铜板5和用于与所述铜板结合的第二非磁性不锈钢支承板7以及多个含有绝缘材料18的分开冷却部分3，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板在与一个浇注表面23相对侧上都具有至少一个沟槽8，
每一个所述第二冷却铜板沿着浇注方向X在其整个长度上被分成至少两个部分，利用绝缘材料18使每一个所述第一冷却铜板与相邻的被分开的第二冷却铜板绝缘，
每一个第一支承板靠近和固定所述具有相应第一冷却铜板的至少一个沟槽的所述表面侧，结果使所述沟槽形成了冷却通道8，
绝缘材料18被插入在每一个所述第二支承板和相应的被分开的第二冷却铜板之间，并且每一个所述第二支承板隔开、靠近和固定具有相应第二冷却铜板的沟槽的表面侧，从而利用绝缘材料和形成冷却通道8的第二冷却铜板的沟槽使所述第二冷却铜板相互之间被隔开，以及
所述第一支承板和第二支承板被相互隔开并被紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，每一个所述第二支承板沿着浇注方向在其整个长度上被分成至少两个部分，
所述第二支承板和各自相应的第二冷却铜板相互之间以电的方式接触或绝缘，
每一个处于被分成至少两个部分的所述第二支承板被隔开和紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态，以及
所述结晶器的第一支承板和第二支承板的周边被一个支承框架24紧固并被固定到一个外部框架25上。
另外，本发明还提供一种用于熔融金属的连铸装置，其中，沿着一个垂直于一个连铸结晶器2的内壁的方向在结晶器内的熔融金属12的弯月面的初始凝固部分21附近施加一个电磁力，
所述连铸装置1包括，围绕所述结晶器的周边的一个电磁线圈10，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈10施加一个频率为几十赫兹至几百赫兹的低频交流电，
所述结晶器包括一对第一冷却铜板4和用于与所述铜板结合的第一非磁性不锈钢支承板6、一对第二冷却铜板5和用于与所述铜板结合的第二非磁性不锈钢支承板7以及多个含有绝缘材料18的分开冷却部分3，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板在与一个浇注表面23相对侧上都具有至少一个沟槽8，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板沿着浇注方向X在它们的整个长度上都被分成至少两个部分，利用绝缘材料18使所述被分开的第一冷却铜板与被分开的第二冷却铜板绝缘，
绝缘材料18被插入在每一个所述第一支承板和相应的被分开的第一冷却铜板之间和在每一个所述第二支承板和相应的被分开的第二冷却铜板之间，并且每一个所述第一支承板隔开、靠近和固定具有相应第一冷却铜板的沟槽的表面侧，每一个所述第二支承板隔开、靠近和固定具有相应第二冷却铜板的沟槽的表面侧，从而利用绝缘材料和形成冷却通道8的第一冷却铜板和第二冷却铜板的沟槽使所述第一冷却铜板和第二冷却铜板相互之间被隔开，以及
所述第一支承板和第二支承板被相互隔开并被紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，每一个所述第一支承板和/或所述第二支承板沿着浇注方向在其整个长度上被分成至少两个部分，
所述被分开的第一支承板和各自相应的第一冷却铜板相互之间以电的方式接触或绝缘，和/或所述被分开的第二支承板和各自相应的第二冷却铜板相互之间以电的方式接触或绝缘，
处于被分成至少两个部分的所述支承板相互之间被隔开和紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态，以及
所述结晶器的第一支承板和第二支承板的周边被一个支承框架24紧固并被固定到一个外部框架25上。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，每一个所述第一支承板和第二支承板都包括冷却孔9，所述冷却孔9部分地或完全地在每一个所述支承板中延伸。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，为了使一个有效磁压力系数A落入一个特定的范围，确定所述结晶器的条件，所述有效磁压力系数A用于沿着一个垂直于所述结晶器的内壁的方向在熔融金属的弯月面的初始凝固部分附近激励一个电磁力，所述有效磁压力系数A由下面的公式确定： A = P × n / { L × ( 50 t 1 + t 2 ) × f }
其中，P是用于激励电磁力的一个施加功率，n是结晶器被分成的部分的数量，L是结晶器的内部周长，f是用于激励电磁力的电源的频率，t1是一个铜板的厚度，t2是一个支承板的厚度。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，被分开的第二冷却铜板、或被分开的第一和的第二冷却铜板、或被分开的冷却铜板和被分开的支承板的分开间距为至少100毫米。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，所述绝缘材料是一种绝缘陶瓷板。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，不是利用绝缘材料，而是利用火焰喷涂的方式使任何一个冷却铜板和其相邻的冷却铜板的结合表面、任何一个冷却铜板和其相应的支承板的结合表面、或任何一个支承板和其相邻的支承板的结合表面镀覆有绝缘陶瓷。
另外，本发明还提供一种连铸装置，其中，利用扩散粘结的方法使每一个冷却铜板的冷却通道侧和相应的非磁性不锈钢支承板的冷却通道侧靠近并固定。
在一个用于熔融金属的连铸装置中，通过将一个低频交流电施加到缠绕在结晶器周围的一个线圈中，而不将一个高频交流电施加到所述线圈中能够使作用在熔融金属中的一个磁场的衰减程度大大地降低。当以连续或间歇的方式将一个低频交流电施加到缠绕在本发明中的结晶器周围的一个线圈上时，传递到熔融金属中的磁场衰减程度被降低。因此，可大大地减少结晶器的被分开的冷却部分的分开部分的数量。在本发明中已经体现了这个优点。利用一种非磁性不锈钢支承板支承和固定每一个被分开的冷却铜板能够形成结晶器的每一个被分开的冷却部分，从而增强了所组成的结晶器的刚度。结晶器的被分开冷却部分的数量减少，即，被分开的冷却部分的增大能够增大冷却区域。由于所述结晶器的被分开的冷却部分具有一个利用下面的方法而形成的结构，即，在使冷却铜板和各自相应的支承板靠近和固定之前准备冷却通道，然后再使冷却铜板和各自相应的支承板靠近和固定的方法，因此可降低生产成本。利用一种非磁性不锈钢制作支承板可减少产生在所述支承板自身中的涡流，并进一步地提高电磁线圈传递到熔融金属的弯月面的初始能够部分中的磁场效率。另外，将绝缘材料放入到冷却铜板之间的间隙、支承板和各自相应的冷却铜板之间的间隙以及支承板之间的间隙中，并且冷却铜板和支承板被紧固，因此，一个紧固在一起的结晶器结构能使每一个分开的冷却铜板的冷却铜板和支承板相互绝缘。因此，低频交流电可被进一步降低。另外，即使在所述间隙中不放绝缘材料，也可通过保持这些间隙而使支承板相互之间保持绝缘。在这种情况下，可根据低频交流电的功率任意选择需要绝缘的情况。另外，以间隙的方式将低频交流电提供给缠绕在结晶器周围的电磁线圈能够使熔融金属的液面稳定、使连铸板坯的表面性能提高和提高浇注速度。
对于本发明中的一个连铸装置的结晶器，为了沿着一个垂直于所述结晶器的内壁的方向在熔融金属的弯月面的初始凝固部分附近激励一个电磁力，确定所述结晶器的条件，使一个有效磁压力系数A落入一个特定的范围，所述有效磁压力系数A用于，所述有效磁压力系数A由下面的公式确定： A = P × n / { L × ( 50 t 1 + t 2 ) × f }
其中，P是用于激励电磁力的一个施加功率，n是结晶器被分成的部分的数量，L是结晶器的内部周长，f是用于激励电磁力的电源的频率，t1是一个铜板的厚度，t2是一个支承板的厚度。
当有效磁压力系数A小于0.3时，沿着垂直于所述结晶器的内壁的方向所产生的磁压力不够，提高连铸板坯的表面性能是不能令人满意的。当有效磁压力系数A大于1.5时，通过电磁线圈的低频交流电过大，电磁线圈周围的金属过热，将会阻碍熔融金属形成一个凝固的型壳。
因此，有效磁压力系数A最好在0.3至1.5的范围之间。
通常利用螺栓使在分开的冷却部分中的冷却铜板和支承板的固定表面靠近和固定。为了使冷却铜板和支承板的固定表面靠近和固定，O形圈被插入在冷却铜板和支承板之间的冷却通道周围的固定表面之间。另外，根据低频交流电的功率，可将绝缘材料插入在冷却铜板和支承板的固定表面之间并使其固定。为了保证一个令人满意的冷却通道面积，防止从熔融金属吸取的热量不足并且避免出现最差的情况，结晶器的被分开冷却部分的分开间距为至少100毫米。
在现有技术中，对于一个具有贯穿结晶器上部的缝隙的结晶器，诸如无机粘结剂的物质必须被埋入其中。但是，这些物质在浇注过程中容易脱落，这是因为使这些物质稠密是困难的并且这些物质不能很好地与结晶器的基部材料粘结在一起，因此长时间使用结晶器是不可能的。因而，在本发明中，一个结晶器在浇注方向上在整个长度上被分开，因此，可以高精度的方式单独对分开的冷却铜板的结合表面进行加工。因此，绝缘陶瓷板可被粘结在每一个冷却铜板和其相邻的冷却铜板的结合表面上，以及利用火焰喷涂的方式在所述结合表面上镀覆绝缘陶瓷。在每一个冷却铜板和其相邻的冷却铜板的结合表面上粘结性能得到提高，并且提高了结晶器耐热性能，可使结晶器被长时间使用。
在本发明中，可利用螺栓使在结晶器的每一个被分开冷却部分中的冷却铜板和相应支承板的固定表面靠近和固定。另外，可利用扩散粘结所述冷却铜板和支承板的固定表面来使冷却铜板和支承板被结合和固定。这种工艺方法的优点是：无需使用一种O形圈；增大了冷却区域；提高了耐热性能；以及筒化结晶器的机加工。
现将结合附图对本发明进行进一步的描述。图1是本发明所涉及的一个用于熔融金属的连铸装置的截面图。如图1中所示，一个用于熔融金属的连铸装置1装有一个电磁线圈10，所述电磁线圈10设置在一个结晶器2的外表面的周围，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈10提供一种频率范围在几十赫兹至几百赫兹之间的低频交流电以使电磁力沿着一个与结晶器2的内壁垂直的方向作用在结晶器2的熔融金属12的弯月面的一个初始凝固部分21中。
图2和图3是本发明所涉及的一个连铸装置1的装配示意图。本发明所涉及的连铸装置1装有一个结晶器2、一个电磁线圈10、一个支承框架24和一个外部框架25。另外，所述结晶器2具有第一冷却铜板4和第一支承板(一种常规结晶器的较长侧)以及第二冷却铜板5和第二支承板(一种常规结晶器的较短侧)。根据铸造条件，所述结晶器2的每一个部分是可分开的，并且可任意具有沟槽(冷却通道)8、冷却通道9、冷却水输入部分26和冷却水输出部分。本发明所涉及的结晶器2包括分开的冷却部分3，结晶器2以绝缘的方式与所述支承框架24紧固在一起并被固定到所述外部框架25上。所述支承框架可增强结晶器的刚度。
如图4中所示，当结晶器2中磁场衰减程度轻微增大时(当轻微地产生涡流时)，仅形成有第一冷却铜板4和各自相应的第一支承板6(即，一种常规结晶器的较长侧)的所述冷却部分3以及形成有第二冷却铜板5和各自相应的第二支承板7(一种常规结晶器的较短侧)的冷却部分3的四个结合表面17被以绝缘的方式相互地紧固。另外，当磁场衰减程度过大时，在每一个第二冷却铜板5和相应的第二支承板7之间插入绝缘材料，并且利用绝缘的紧固螺栓15以绝缘的方式紧固所述铜板和支承板。
另外，图8示出了在所述冷却铜板4、5和支承板6、7被相互分开并且相对表面被绝缘的情况下的一个紧固部分。在分开的冷却部分3中，在所述冷却铜板4、5和支承板6、7的结合表面之间插入绝缘材料18，并且所述冷却铜板和各自相应的支承板被以绝缘的方式被紧固。当在保证所述结晶器的刚度的同时使磁场衰减程度增大一些时。仅所述冷却铜板可被分开。图5是本发明的一个结晶器的截面图，其中仅第二冷却铜板5被分开。形成有第一冷却铜板4和第一支承板6的所述分开的冷却部分3以及形成有第二冷却铜板5和第二支承板7的所述分开的冷却部分3形成有多个冷却铜板4、5以及非磁性不锈钢支承板6、7，在所述冷却铜板4、5的熔融金属12一侧上设置冷却通道8，所述每一个非磁性不锈钢支承板位于各自相应的冷却铜板的外侧，绝缘材料插入在铜板之间以及每一个铜板和相应的支承板之间。也可用常规的连接螺栓14固定所述第一冷却铜板4和第一支承板6，这是因为，绝缘材料18使所述第一冷却铜板4与第二冷却铜板5绝缘并且绝缘连接螺栓15使第一支承板6与第二支承板7绝缘。换言之，所述分开的冷却部分3是这样形成的，即，利用冷却通道8和绝缘材料使非磁性不锈钢支承板6、7分别与冷却铜板4、5相对并利用绝缘紧固螺栓(如图9中所示)使支承板6、7和铜板4、5靠近和固定。另外，为了提高结晶器的冷却效果，每一个所述支承板6、7最好都设有多个冷却通道。为了防止冷却水从冷却铜板4、5以及支承板6、7所形成的冷却通道8中泄露，可在每一个冷却通道8的周边设置一个沟槽，诸如O形圈的密封件可被插入到所述沟槽中。另外，所述分开的冷却部分3相互绝缘并且被紧固和固定以形成一个结晶器。
另外，如图5(A)和图5(B)中所示，结晶器2中靠近弯月面的初始凝固部分的部分被电磁线圈10包围，电磁力沿着一个与结晶器的内壁垂直的方向作用在熔融金属中。
当结晶器的较长侧(第二冷却部分)的宽度大从而使磁场衰减过大时，如图6中所示，第二冷却铜板5和第二支承板7最好被分开。另外，为了提高结晶器的冷却效果，每一个所述支承板6、7最好都设有多个冷却通道。当结晶器的较短侧(第一冷却部分)的宽度大从而使磁场衰减过大时，如图7中所示，第一冷却铜板4和第一支承板6最好被分开。在这种情况下，为了提高结晶器的冷却效果，同样每一个所述支承板6、7最好都设有多个冷却通道。
图10是结合的冷却铜板4、5的一个局部视图，其中，所述冷却铜板4、5的结合表面17设有陶瓷板19以使冷却铜板4、5相互绝缘。所述绝缘陶瓷是一种纯度极高(纯度为99.5％)的三氧化二铝陶瓷板。长100毫米和宽14毫米(宽度等于冷却铜板的最终厚度)的陶瓷板在烧结后被磨削以具有一个为1.0毫米的厚度，所得到的陶瓷板被粘结在冷却铜板4、5的结合表面17上。
下列绝缘材料18也可被省略：图6中的在第二冷却铜板5和第二支承板7之间的绝缘材料18；图7和图8中的在第一冷却铜板4和第一支承板6之间的绝缘材料18以及在第二冷却铜板5和第二支承板7之间的绝缘材料18。换言之，即使当每一对冷却铜板和支承板相互之间是电的方式接触的，由于绝缘材料18存在于分开的第一铜板和/或分开的第二铜板中，因此使分开的冷却部分相互之间被绝缘，这样也可达到本发明的效果。
在本发明中，也可不使用陶瓷板，而是在冷却铜板4和冷却铜板5之间的结合表面17被以火焰喷涂的方式镀覆陶瓷而使冷却铜板4、5相互绝缘。图11是结合的冷却铜板的一个局部视图，其中，结合表面17被以火焰喷涂的方式镀覆陶瓷20而使冷却铜板4、5相互绝缘。绝缘的火焰喷涂陶瓷是利用将氧化锆以火焰喷涂的方式镀覆在冷却铜板4和冷却铜板5的结合表面17上而形成的，将所述陶瓷抛光到0.5毫米的厚度。
在本发明上述的内容中，使冷却铜板4、5分别与非磁性不锈钢支承板6、7相对，并且利用连接螺栓14使它们靠近并固定以形成结晶器2的分开的冷却部分3。但是，在每一个冷却铜板4、5和相应的非磁性不锈钢支承板6、7之间的相对表面可被扩散粘结，而不是利用连接螺栓14使它们靠近和固定。图12是一个利用HIP(1500个大气压×950℃×2小时)粘结每一个冷却铜板4、5和相应的非磁性不锈钢支承板6、7之间的相对结合表面而制备一个结晶器的局部截面图。为了防止在HIP过程中每一个冷却铜板4、5和相应的支承板6、7之间的扩散粘结表面22翘曲，最好利用一个销22预先固定每一个冷却铜板4、5和相应的支承板6、7。当采用扩散粘结时，可省略设置在冷却通道8周边的用于插入密封件16的沟槽。因此，对于密封件16的耐热温度没有特别的限制。
实施例
实施例1至3
利用本发明所涉及的一个连铸装置，在表1中列出的条件下连铸一种钢材。
表1
    钢的牌号               S 45C
   板坯的尺寸     100毫米(厚度)×400毫米(宽度)
   浇注速度             2.0米/分
表2示出了所述连铸装置的分开结晶器的厚度和材料。
表2
    冷却铜板的厚度           20毫米
    冷却铜板的材料          铬-锆铜(导电率为80％I.A.C.S.)
    支承板的厚度           50毫米
    支承板的材料          SUS 304
本发明的连铸结晶器装有一个电磁线圈，用于沿着一个垂直于结晶器内壁的方向在熔融金属弯月面的初始凝固部分附近施加一个电磁力。表3列出了使用电磁线圈的条件。
表3
       施加的功率   2.60千瓦
          频率   200赫兹
   施加矩形脉冲的周期   75毫秒通
  不施加矩形脉冲的周期   75毫秒断
在上述条件下，以在表4中所示的方式使所述结晶器的较短侧冷却部分(形成有第一冷却铜板和第一支承板)和所述结晶器的较长侧冷却部分(形成有第二冷却铜板和第二支承板)分开。
表4
    例1     分成六部分(仅结晶器的较长侧上的第二冷却铜板被分开，在每一个支承板和相应的冷却铜板之间没有绝缘材料)
    例2     分成六部分(结晶器的较长侧的第二冷却铜板和较长侧的支承板被分开，在每一个支承板和相应的冷却铜板之间没有绝缘材料)
    例3     分成四部分(每一个形成有结晶器的较长侧的一个分开第二冷却铜板和相应的分开的第一冷却部分的角部被分开，在每一个支承板和相应的冷却铜板之间没有绝缘材料)
  对比例1     分成六部分(仅结晶器的较长侧上的第二冷却铜板被分开，在支承板和冷却铜板之间没有绝缘材料)
  对比例2                   整体式
利用例1至例3中的结晶器和对比例1至对比例2，制备具有表1中所示尺寸的板坯。表5示出了每一种板坯的平均表面粗糙度(微米)。
表5
 示例编号    结晶器的尺寸宽度厚度(m)(m)   周长L(m)  铜板厚度t1(m)  支承板厚度t2(m)  分开部分的数量n  频率f(Hz)  施加的功率P千瓦  公式(1)中的A   浇注所得到的平均表面粗糙度(μm)
    1   0.40   0.10   1.00   0.020   0.05     6   200   2.60   1.05      100
    2   0.40   0.10   1.00   0.020   0.05     6   200   2.60   1.05      90
    3   0.40   0.10   1.00   0.020   0.05     4   200   2.60   0.70      140
  CE1   0.40   0.10   1.00   0.020   0.05     6   200   2.60   1.05      140
  CE2   0.40   0.10   1.00   0.020   0.05     1   200   2.60   0.18      570
注释：CE为对比例
实施例4至9
利用本发明所涉及的连铸装置和现有技术中的装置，浇注中碳钢(S12C，C＝0.10至0.12)。表6示出了浇注条件和浇注结果。下面内容可从表6中的浇注结果中清楚地得到。在实施例4中，所得到的表面粗糙度是相当令人满意的，并且其有效磁压力系数是0.55；在对比例3中，所得到的表面光洁度不是令人满意的，并且其有效磁压力系数是0.11；在在对比例4中，其有效磁压力系数是1.77，所述板坯表面上形成有裂缝。
表6
 示例编号     结晶器的尺寸宽度厚度(m)(m)    周长L(m)   铜板厚度t1(m)   支承板厚度t2(m)  分开部分的数量n  频率f(Hz)  施加的功率P千瓦   公式(1)中的A  浇注所得到的平均表面粗糙度(μm)
    4   0.16   0.16   0.64   0.014    0.025      4   200   0.50   0.30       300
    5   0.16   0.16   0.64   0.014    0.025      4   200   1.00   0.61       160
    6   0.40   0.10   1.00   0.020    0.050      4   200   3.00   0.81       120
    7   0.40   0.10   1.00   0.020    0.050      6   200   3.00   1.21       80
    8   0.80   0.10   1.80   0.020    0.050      4   200   3.00   0.45       200
    9   0.80   0.10   1.80   0.020    0.050     8*1   200   3.00   0.90       110
   10   0.40   0.40   1.60   0.020    0.050     8*2   200   3.00   1.01       100
  CE3   0.16   0.16   0.64   0.014    0.025      1   200   1.00   0.15       650
  CE4   0.16   0.16   0.64   0.014    0.025      4   200   3.00   1.83       X*3
注释：*1：分成三部分(较长侧铜板+相应的支承板)(支承板和相应的冷却铜板之间没有绝缘材料)
      *2：分成两部分(较长侧铜板+相应的支承板)；分成两部分(较短侧铜板+相应的支承板)
      *3：形成漏钢
CE为对比例
其它浇注条件如下：浇注速度为1.2米/分；电流的间歇性施加(0.075秒通-0.075秒断)。
在本发明所涉及的用于熔融金属的连铸装置中，由于所施加的是低频交流电，因此能够减少用于形成结晶器的分开冷却部分的冷却铜板和支承板的分开数量，利用各自相应的非磁性支承板支承和固定结晶器的每一个冷却铜板，从而增强了结晶器的刚度，增大冷却区域以及降低生产成本。因此，能够使熔融金属的液面稳定，使板坯表面光滑并且能够提高浇注速度。
在本发明中，一个结晶器在整个长度上被沿着浇注方向被分开，因此每一个冷却铜板与其相邻的冷却铜板的结合表面可被以高精度的方式被加工。从而，绝缘陶瓷板可被粘结在所述结合表面上，所述结合表面可被以火焰喷涂的方式镀覆绝缘陶瓷；提高了结晶器的每一个冷却铜板与其相邻的冷却铜板之间的结合表面的粘结能力；提高了结晶器的耐热能力，这可使结晶器被长时间的使用。
在本发明中，可利用螺栓使在结晶器的分开冷却部分中的冷却铜板的固定表面和一个相应支承板的固定表面靠近并固定。另外，还可利用扩散粘结所述固定表面使冷却铜板和支承板被结合和固定。这种工艺方法的优点是：无需使用一种O形圈；增大了冷却区域；提高了耐热性能；以及简化结晶器的机加工。

Claims (11)

1.一种用于熔融金属的连铸装置，其中，沿着一个垂直于一个连铸结晶器(2)的内壁的方向在结晶器内的熔融金属(12)的弯月面的初始凝固部分(21)附近施加一个电磁力，
所述连铸装置(1)包括，围绕所述结晶器的周边的一个电磁线圈(10)，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈(10)施加一个频率为几十赫兹至几百赫兹的低频交流电，
所述结晶器包括一对第一冷却铜板(4)和用于与所述铜板结合的第一非磁性不锈钢支承板(6)、一对第二冷却铜板(5)和用于与所述铜板结合的第二非磁性不锈钢支承板(7)以及多个含有绝缘材料(18)的分开冷却部分(3)，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板在与一个浇注表面(23)相对侧上都具有至少一个沟槽(8)，
每一个第一支承板和第二支承板靠近和固定所述具有相应第一冷却铜板或第二冷却铜板的至少一个沟槽的所述表面侧，结果使所述沟槽形成了冷却通道(8)，
利用绝缘材料(18)使所述第一冷却铜板和第二冷却铜板相互绝缘，以及
所述第一支承板和第二支承板被相互隔开并被紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态。
2.一种用于熔融金属的连铸装置，其中，沿着一个垂直于一个连铸结晶器(2)的内壁的方向在结晶器内的熔融金属(12)的弯月面的初始凝固部分(21)附近施加一个电磁力，
所述连铸装置(1)包括，围绕所述结晶器的周边的一个电磁线圈(10)，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈(10)施加一个频率为几十赫兹至几百赫兹的低频交流电，
所述结晶器包括一对第一冷却铜板(4)和用于与所述铜板结合的第一非磁性不锈钢支承板(6)、一对第二冷却铜板(5)和用于与所述铜板结合的第二非磁性不锈钢支承板(7)以及多个含有绝缘材料(18)的分开冷却部分(3)，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板在与一个浇注表面(23)相对侧上都具有至少一个沟槽(8)，
每一个所述第二冷却铜板沿着浇注方向(X)在其整个长度上被分成至少两个部分，利用绝缘材料(18)使每一个所述第一冷却铜板与相邻的被分开的第二冷却铜板绝缘，
每一个第一支承板靠近和固定所述具有相应第一冷却铜板的至少一个沟槽的所述表面侧，结果使所述沟槽形成了冷却通道(8)，
绝缘材料(18)被插入在每一个所述第二支承板和相应的被分开的第二冷却铜板之间，并且每一个所述第二支承板隔开、靠近和固定具有相应第二冷却铜板的沟槽的表面侧，从而利用绝缘材料和形成冷却通道(8)的第二冷却铜板的沟槽使所述第二冷却铜板相互之间被隔开，以及
所述第一支承板和第二支承板被相互隔开并被紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态。
3.按照权利要求2的连铸装置，其中，每一个所述第二支承板沿着浇注方向在其整个长度上被分成至少两个部分，
所述第二支承板和各自相应的第二冷却铜板相互之间以电的方式接触或绝缘，
每一个处于被分成至少两个部分的所述第二支承板被隔开和紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态，以及
所述结晶器的第一支承板和第二支承板的周边被一个支承框架(24)紧固并被固定到一个外部框架(25)上。
4.一种用于熔融金属的连铸装置，其中，沿着一个垂直于一个连铸结晶器(2)的内壁的方向在结晶器内的熔融金属(12)的弯月面的初始凝固部分(21)附近施加一个电磁力，
所述连铸装置(1)包括，围绕所述结晶器的周边的一个电磁线圈(10)，以连续或间歇的方式为所述电磁线圈(10)施加一个频率为几十赫兹至几百赫兹的低频交流电，
所述结晶器包括一对第一冷却铜板(4)和用于与所述铜板结合的第一非磁性不锈钢支承板(6)、一对第二冷却铜板(5)和用于与所述铜板结合的第二非磁性不锈钢支承板(7)以及多个含有绝缘材料(18)的分开冷却部分(3)，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板在与一个浇注表面(23)相对侧上都具有至少一个沟槽(8)，
每一个所述第一冷却铜板和第二冷却铜板沿着浇注方向(X)在它们的整个长度上都被分成至少两个部分，利用绝缘材料(18)使所述被分开的第一冷却铜板与被分开的第二冷却铜板绝缘，
绝缘材料(18)被插入在每一个所述第一支承板和相应的被分开的第一冷却铜板之间和在每一个所述第二支承板和相应的被分开的第二冷却铜板之间，并且每一个所述第一支承板隔开、靠近和固定具有相应第一冷却铜板的沟槽的表面侧，每一个所述第二支承板隔开、靠近和固定具有相应第二冷却铜板的沟槽的表面侧，从而利用绝缘材料和形成冷却通道(8)的第一冷却铜板和第二冷却铜板的沟槽使所述第一冷却铜板和第二冷却铜板相互之间被隔开，以及
所述第一支承板和第二支承板被相互隔开并被紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态。
5.按照权利要求4的连铸装置，其中，每一个所述第一支承板和/或所述第二支承板沿着浇注方向在其整个长度上被分成至少两个部分，
所述被分开的第一支承板和各自相应的第一冷却铜板相互之间以电的方式接触或绝缘，和/或所述被分开的第二支承板和各自相应的第二支承板相互之间以电的方式接触或绝缘，
处于被分成至少两个部分的所述支承板相互之间被隔开和紧固在一起，同时使它们相互之间保持一种绝缘状态，以及
所述结晶器的第一支承板和第二支承板的周边被一个支承框架(24)紧固并被固定到一个外部框架(25)上。
6.按照权利要求1至5中任何一项的连铸装置，其中，每一个所述第一支承板和第二支承板都包括冷却孔(9)，所述冷却孔(9)部分地或完全地在每一个所述支承板中延伸。
7.按照权利要求1至5中任何一项的连铸装置，其中，为了使一个有效磁压力系数A落入一个特定的范围，确定所述结晶器的条件，所述有效磁压力系数A用于沿着一个垂直于所述结晶器的内壁的方向在熔融金属的弯月面的初始凝固部分附近激励一个电磁力，所述有效磁压力系数A由下面的公式确定： A = P × n / { L × ( 50 t 1 + t 2 ) × f }
其中，P是用于激励电磁力的一个电源的施加功率，n是结晶器被分成的部分的数量，L是结晶器的内部周长，f是用于激励电磁力的电源的频率，t1是一个铜板的厚度，t2是一个支承板的厚度。
8.按照权利要求2至5中任何一项的连铸装置，其中，被分开的第二冷却铜板、或被分开的第一和第二冷却铜板、或被分开的冷却铜板和被分开的支承板的分开间距为至少100毫米。
9.按照权利要求1至5中任何一项的连铸装置，其中，所述绝缘材料是一种绝缘陶瓷板。
10.按照权利要求1至5中任何一项的连铸装置，其中，不是利用绝缘材料，而是利用火焰喷涂的方式使任何一个冷却铜板和其相邻的冷却铜板的结合表面、任何一个冷却铜板和其相应的支承板的结合表面、或任何一个支承板和其相邻的支承板的结合表面镀覆有绝缘陶瓷。
11.按照权利要求1、3或5中任何一项的连铸装置，其中，利用扩散粘结的方法使每一个冷却铜板的冷却通道侧和相应的非磁性不锈钢支承板的冷却通道侧靠近并固定。
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