專利名稱：內置式軟接觸電磁攪拌結晶器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于冶金鑄錠用設備，特別涉及一種連鑄中所用的內置式軟接觸電磁攪拌結晶器。
電磁攪拌技術自20世紀70年代問世以來，已逐步發(fā)展成為連續(xù)鑄鋼領域的重要的相關技術之一。由于電磁攪拌的作用，改變了鋼水凝固過程的流動、傳熱和傳質條件。使鑄坯的等軸晶率擴大，改善和消除了中心偏析和中心縮孔，使連鑄坯的內部質量得到了明顯的改善。電磁攪拌的工作原理遵循兩個基本規(guī)律電磁感應和載流導體與磁場相互作用，即當鋼水處于交變磁場中，在其內部產生感生電流，該電流與外加磁場相互作用產生電磁力，推動鋼水運動。電磁攪拌裝置在鑄機上的位置起著重要的作用。試驗研究表明，安裝在彎月面處的電磁攪拌裝置，其冷卻效果最好。但是，在結晶器彎月面處進行電磁攪拌，負面作用很大，由于攪拌的作用，極易使鋼水液面的波動加劇，鋼水卷渣就難以避免，另外，鋼水液面的過分波動，也會加劇振痕等鑄坯表面質量的惡化。因此，結晶器下部攪拌是目前主要的結晶器攪拌技術。但是，結晶器下部攪拌的主要作用是推動鋼水運動，改善凝固傳熱條件，不能對結晶器彎月面產生軟接觸作用，對改善連鑄坯的表面質量的作用不大。軟接觸結晶器電磁連鑄的原理是利用電磁場中的電磁壓力來減輕鋼水對結晶器壁的靜壓力，從而達到鋼水與結晶壁在“軟接觸”的狀態(tài)下凝固的目的。傳統(tǒng)軟接觸結晶器的結構是在結晶器壁的外部金屬液面處設置一感應線圈，并在其中通以交流電流，該線圈的電磁場將在結晶器的初始凝固區(qū)(彎月面區(qū)域)產生一徑向電磁壓力，同時，在結晶器的上部(彎月面區(qū)域)沿其縱向切割若干條切縫而形成分瓣絕緣和單獨的水冷結構，以避免結晶器壁對電磁力的屏蔽作用。這樣，電磁壓力就可以透過切縫而作用到鋼液上，從而減輕鋼水對器壁的靜壓力，實現軟接觸凝固。但是，結晶器壁切縫技術是無法避免其對電磁力屏蔽作用的，事實上，絕大部分電磁力由于結晶器的屏蔽作用面無法施加到金屬液面上去，電磁力的浪費非常大；另外，電磁力在結晶器內的分布也非常不均勻，往往需要再行采取均化措施，而且在連鑄坯的橫向振痕得到改善的同時，卻常常使連鑄坯表面在切縫處產生凸起的縱向條痕，產生新的表面質量缺陷；同時，切縫結構形成了很多的單獨水冷單元，使結晶器的水冷系統(tǒng)十分復雜。為了解決這些問題，東北大學開發(fā)了一種內置式軟接觸結晶器，不僅從根本上取消了結晶器的分瓣式結構，使電磁力得到了極大限度的利用，而且極大地簡化了結晶器的本體結構，使結晶器的加工和制造更為簡單方便。但是，軟接觸結晶器技術的主要作用是改善鑄坯的表面質量，它對鑄坯內部質量的改善效果并不理想。
本實用新型的目的在于提供一種既有軟接觸功能，改善鑄坯表面質量；又有電磁攪拌功能，改善鑄坯內部質量；同時又消除了結晶器分瓣結構對電磁力的屏蔽作用的內置式軟接觸電磁攪拌結晶器。
本實用新型由結晶器、感應線圈、電磁攪拌裝置和填充材料等組成。
以下結合附圖和實施例進一步敘述本發(fā)明的內容


圖1是本實用新型半剖面示意圖，圖2是本實用新型半剖面另一種內置方式半剖面示意圖，圖3是本實用新型在分體式振動結晶器上應用的結構示意圖。
圖中結晶器銅壁1，感應線圈2，電磁攪拌裝置3，結晶器外壁，水口5，中間包6。
如圖所示本實用新型將感應線圈采用內置方式放在結晶器銅壁內側彎月面區(qū)域，用填充材料填充。線圈為2～6匝，可用方形或圓形銅管制作，直徑為6～12MM，通以20KHZ的交變電流，其內置方式有兩種一種是將結晶器內側銅壁制成帶狀形槽，然后將外表絕緣的感應線圈整體置于其中，用填充材料填滿，使感應線圈固定在里面；另一種是將結晶器內側銅壁制成螺旋形槽，將外表絕緣的感應線圈置于其中，然后用填充材料填充，使感應線圈固定在里面，感應線圈為空心管，內部通水冷卻。填充材料采用導熱而不導電的材料。這樣，既取消了感應線圈與熔鋼之間的結晶器壁，使感應線圈可以直接對應熔鋼，把線圈產生的電磁力直接作用到熔鋼上，又用填充材料隔絕了熔鋼與線圈的直接接觸，保護了線圈。在感應線圈通入交流電時，由于填充材料導熱而不導電，不會在其內部產生感生電流而對磁場產生屏蔽作用，同時，由于其具有導熱能力，凝固過程仍然可以正常的進行。這樣，利用彎月面處的軟接觸作用，改善鑄坯的表面質量。將電磁攪拌裝置放在結晶器下部接近底部區(qū)域，并向其中通以5～10HZ的交變電流。利用該交變電流產生的電磁力來推動鋼液流動，以改善鋼水的傳熱條件，達到改善鑄坯內部質量的目的。
本實用新型可以用于板坯、圓坯連鑄技術，也可以用于方坯或矩形坯連鑄技術。可用于直結晶器，也可以用于弧結晶器；可以用于整體式振動結晶器，也可以用于分體式振動結晶器。
實施例如圖3所示，在分體式振動結晶器銅壁1內彎月面區(qū)域設置感應線圈2，用填充材料將感應線圈與結晶器牢牢地固定在一起，在結晶器下部區(qū)域設置電磁攪拌裝置3。這樣，就將結晶器軟接觸技術和電磁攪拌技術結合在一起而構成內置式分體振動軟接觸電磁攪拌結晶器。中間包6中的鋼水從水口5進入結晶器，并在其中凝固。當在軟接觸感應線圈和電磁攪拌裝置中分別施加相應的交變電流時，彎月面處的鋼水就會受到電磁壓力的作用，從而減輕鋼水對結晶器壁的壓力，實現在軟接觸狀態(tài)下凝固的目的；同時，結晶器下部區(qū)域的鋼水也會相應地受到電磁攪拌的作用，實現改善鋼水流動和傳熱條件的目的。
權利要求1.一種包括結晶器在內的內置式軟接觸電磁攪拌結晶器，其特征在于在結晶器銅壁內側彎月面區(qū)域設置感應線圈，然后用填充材料填充，在結晶器下部區(qū)域設置電磁攪拌裝置。
2.根據權利要求1所述的內置式軟接觸電磁攪拌結晶器，其特征在于在結晶器銅壁內側彎月面區(qū)域設置感應線圈的方式有兩種a．將結晶器內側銅壁制成帶狀形槽，將外表絕緣的感應線圈整體置于其中，然后用填充材料填充；b．將結晶器內側銅壁制成螺旋形槽，將外表絕緣的感應線圈置于其中，然后用填充材料填充。
3.根據權利要求1所述的內置式軟接觸電磁攪拌結晶器，其特征在于所用的填充材料為導熱而不導電的材料。
4.根據權利要求1所述的內置式軟接觸電磁攪拌結晶器，其特征在于置于結晶器銅壁內側的感應線圈一般為2～6匝，線圈用方形或圓形銅管制作，直徑為6～12MM，外表絕緣，通以約20KHZ的交變電流。
專利摘要一種內置式軟接觸電磁攪拌結晶器,由結晶器、電磁感應線圈、電磁攪拌裝置和填充材料組成,在結晶器銅壁內側彎月面區(qū)域設置電磁感應線圈,用填充材料填充,在結晶器下部接近底部區(qū)域設置電磁攪拌裝置。本實用新型既具有軟接觸功能,改善鑄坯表面質量;又有電磁攪拌功能,改善鑄坯內部質量;同時又消除了結晶器分瓣結構對電磁力的屏蔽作用,可適用于板坯、圓坯、方坯和矩形坯連鑄技術;可用于直結晶器,也可以用于弧結晶器,可用于整體式振動結晶器,也可以用于分體式振動結晶器。
文檔編號B22D11/115GK2420084SQ0021140
公開日2001年2月21日 申請日期2000年4月7日 優(yōu)先權日2000年4月7日
發(fā)明者徐廣儁, 赫冀成 申請人:東北大學