CN2420084Y - 内置式软接触电磁搅拌结晶器 - Google Patents

Abstract

一种内置式软接触电磁搅拌结晶器,由结晶器、电磁感应线圈、电磁搅拌装置和填充材料组成,在结晶器铜壁内侧弯月面区域设置电磁感应线圈,用填充材料填充,在结晶器下部接近底部区域设置电磁搅拌装置。本实用新型既具有软接触功能,改善铸坯表面质量;又有电磁搅拌功能,改善铸坯内部质量;同时又消除了结晶器分瓣结构对电磁力的屏蔽作用,可适用于板坯、圆坯、方坯和矩形坯连铸技术;可用于直结晶器,也可以用于弧结晶器,可用于整体式振动结晶器,也可以用于分体式振动结晶器。

Description

内置式软接触电磁搅拌结晶器

本实用新型属于冶金铸锭用设备，特别涉及一种连铸中所用的内置式软接触电磁搅拌结晶器。

电磁搅拌技术自20世纪70年代问世以来，已逐步发展成为连续铸钢领域的重要的相关技术之一。由于电磁搅拌的作用，改变了钢水凝固过程的流动、传热和传质条件。使铸坯的等轴晶率扩大，改善和消除了中心偏析和中心缩孔，使连铸坯的内部质量得到了明显的改善。电磁搅拌的工作原理遵循两个基本规律：电磁感应和载流导体与磁场相互作用，即当钢水处于交变磁场中，在其内部产生感生电流，该电流与外加磁场相互作用产生电磁力，推动钢水运动。电磁搅拌装置在铸机上的位置起着重要的作用。试验研究表明，安装在弯月面处的电磁搅拌装置，其冷却效果最好。但是，在结晶器弯月面处进行电磁搅拌，负面作用很大，由于搅拌的作用，极易使钢水液面的波动加剧，钢水卷渣就难以避免，另外，钢水液面的过分波动，也会加剧振痕等铸坯表面质量的恶化。因此，结晶器下部搅拌是目前主要的结晶器搅拌技术。但是，结晶器下部搅拌的主要作用是推动钢水运动，改善凝固传热条件，不能对结晶器弯月面产生软接触作用，对改善连铸坯的表面质量的作用不大。软接触结晶器电磁连铸的原理是利用电磁场中的电磁压力来减轻钢水对结晶器壁的静压力，从而达到钢水与结晶壁在“软接触”的状态下凝固的目的。传统软接触结晶器的结构是在结晶器壁的外部金属液面处设置一感应线圈，并在其中通以交流电流，该线圈的电磁场将在结晶器的初始凝固区(弯月面区域)产生一径向电磁压力，同时，在结晶器的上部(弯月面区域)沿其纵向切割若干条切缝而形成分瓣绝缘和单独的水冷结构，以避免结晶器壁对电磁力的屏蔽作用。这样，电磁压力就可以透过切缝而作用到钢液上，从而减轻钢水对器壁的静压力，实现软接触凝固。但是，结晶器壁切缝技术是无法避免其对电磁力屏蔽作用的，事实上，绝大部分电磁力由于结晶器的屏蔽作用面无法施加到金属液面上去，电磁力的浪费非常大；另外，电磁力在结晶器内的分布也非常不均匀，往往需要再行采取均化措施，而且在连铸坯的横向振痕得到改善的同时，却常常使连铸坯表面在切缝处产生凸起的纵向条痕，产生新的表面质量缺陷；同时，切缝结构形成了很多的单独水冷单元，使结晶器的水冷系统十分复杂。为了解决这些问题，东北大学开发了一种内置式软接触结晶器，不仅从根本上取消了结晶器的分瓣式结构，使电磁力得到了极大限度的利用，而且极大地简化了结晶器的本体结构，使结晶器的加工和制造更为简单方便。但是，软接触结晶器技术的主要作用是改善铸坯的表面质量，它对铸坯内部质量的改善效果并不理想。

本实用新型的目的在于提供一种既有软接触功能，改善铸坯表面质量；又有电磁搅拌功能，改善铸坯内部质量；同时又消除了结晶器分瓣结构对电磁力的屏蔽作用的内置式软接触电磁搅拌结晶器。

本实用新型由结晶器、感应线圈、电磁搅拌装置和填充材料等组成。

下面结合附图和实施例进一步叙述本发明的内容：

图1是本实用新型半剖面示意图，

图2是本实用新型半剖面另一种内置方式半剖面示意图，

图3是本实用新型在分体式振动结晶器上应用的结构示意图。

图中：结晶器铜壁1，感应线圈2，电磁搅拌装置3，结晶器外壁，水口5，中间包6。

如图所示：本实用新型将感应线圈采用内置方式放在结晶器铜壁内侧弯月面区域，用填充材料填充。线圈为2～6匝，可用方形或圆形铜管制作，直径为6～12MM，通以20KHZ的交变电流，其内置方式有两种：一种是将结晶器内侧铜壁制成带状形槽，然后将外表绝缘的感应线圈整体置于其中，用填充材料填满，使感应线圈固定在里面；另一种是将结晶器内侧铜壁制成螺旋形槽，将外表绝缘的感应线圈置于其中，然后用填充材料填充，使感应线圈固定在里面，感应线圈为空心管，内部通水冷却。填充材料采用导热而不导电的材料。这样，既取消了感应线圈与熔钢之间的结晶器壁，使感应线圈可以直接对应熔钢，把线圈产生的电磁力直接作用到熔钢上，又用填充材料隔绝了熔钢与线圈的直接接触，保护了线圈。在感应线圈通入交流电时，由于填充材料导热而不导电，不会在其内部产生感生电流而对磁场产生屏蔽作用，同时，由于其具有导热能力，凝固过程仍然可以正常的进行。这样，利用弯月面处的软接触作用，改善铸坯的表面质量。将电磁搅拌装置放在结晶器下部接近底部区域，并向其中通以5～10HZ的交变电流。利用该交变电流产生的电磁力来推动钢液流动，以改善钢水的传热条件，达到改善铸坯内部质量的目的。

本实用新型可以用于板坯、圆坯连铸技术，也可以用于方坯或矩形坯连铸技术。可用于直结晶器，也可以用于弧结晶器；可以用于整体式振动结晶器，也可以用于分体式振动结晶器。

实施例：如图3所示，在分体式振动结晶器铜壁1内弯月面区域设置感应线圈2，用填充材料将感应线圈与结晶器牢牢地固定在一起，在结晶器下部区域设置电磁搅拌装置3。这样，就将结晶器软接触技术和电磁搅拌技术结合在一起而构成内置式分体振动软接触电磁搅拌结晶器。中间包6中的钢水从水口5进入结晶器，并在其中凝固。当在软接触感应线圈和电磁搅拌装置中分别施加相应的交变电流时，弯月面处的钢水就会受到电磁压力的作用，从而减轻钢水对结晶器壁的压力，实现在软接触状态下凝固的目的；同时，结晶器下部区域的钢水也会相应地受到电磁搅拌的作用，实现改善钢水流动和传热条件的目的。

Claims (4)

1、一种包括结晶器在内的内置式软接触电磁搅拌结晶器，其特征在于在结晶器铜壁内侧弯月面区域设置感应线圈，然后用填充材料填充，在结晶器下部区域设置电磁搅拌装置。

2、根据权利要求1所述的内置式软接触电磁搅拌结晶器，其特征在于在结晶器铜壁内侧弯月面区域设置感应线圈的方式有两种：

a．将结晶器内侧铜壁制成带状形槽，将外表绝缘的感应线圈整体置于其中，然后用填充材料填充；

b．将结晶器内侧铜壁制成螺旋形槽，将外表绝缘的感应线圈置于其中，然后用填充材料填充。

3、根据权利要求1所述的内置式软接触电磁搅拌结晶器，其特征在于所用的填充材料为导热而不导电的材料。

4、根据权利要求1所述的内置式软接触电磁搅拌结晶器，其特征在于置于结晶器铜壁内侧的感应线圈一般为2～6匝，线圈用方形或圆形铜管制作，直径为6～12MM，外表绝缘，通以约20KHZ的交变电流。