專利名稱：用于在鑄型中澆注的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在以連續(xù)或半連續(xù)方式將金屬液注入一個鑄型的過程中利用至少一個穩(wěn)定或周期性低頻磁場來阻滯和分配注入結(jié)晶器中的初始熔體流以及控制熔體在鑄坯未凝固部分中的流動的裝置，所述結(jié)晶器包含在所述鑄型中，所述鑄型是冷卻的并且其兩端在澆注方向上是敞開的，所述鑄坯形成在所述結(jié)晶器中。所述穩(wěn)定或周期性低頻磁場是由一個磁力制動器提供的。
背景技術(shù)：
在以連續(xù)或半連續(xù)方式澆注金屬或合金的過程中，例如在連續(xù)鑄鋼過程中，熔體被供入一個結(jié)晶器中，所述結(jié)晶器是一個鑄型的一部分。在這種情況下，鑄型主要包括用于使注入到鑄型中的熔體形成鑄坯的結(jié)晶器和設(shè)置在所述結(jié)晶器周圍的水箱形梁。所述結(jié)晶器是冷卻的并且其兩端在澆注方向上是敞開的，所述結(jié)晶器通常包括冷卻銅板，但也可由其它具有適當(dāng)?shù)臒釋W(xué)、電學(xué)、機(jī)械和磁學(xué)性能的材料制成。水箱形梁的作用有二個，一方面加強(qiáng)和支承銅板，另一方面使所述銅板冷卻并將一種諸如水的冷卻液導(dǎo)入鑄型中。水箱形梁和包含在結(jié)晶器中的銅板可以沿著一個垂直于澆注方向的軸線移動以改變鑄坯的尺寸。在結(jié)晶器中，熔體被冷卻并形成一個鑄坯。當(dāng)所述鑄坯離開結(jié)晶器時，該鑄坯具有一個圍繞未凝固熔體液芯的凝固的自支撐表面層。如果以一種非控制方式使熔體流入結(jié)晶器，那么流入的熔體將會透入鑄坯的未凝固部分。這樣就難以使包含在熔體中的雜質(zhì)顆粒得到分離。另外，自支撐表面層變薄，從而增加了熔體破壞在結(jié)晶器中形成的表面層的危險性。
根據(jù)瑞典專利公開說明書SE-PS 436251可以看出下列技術(shù)是已知的，即利用磁場產(chǎn)生裝置和磁場傳送裝置形成一個或多個穩(wěn)定或周期性低頻磁場并將這些磁場作用在熔體流入通道中以阻滯和分配熔體的流動。所述磁場產(chǎn)生裝置和磁場傳送裝置通常被稱為磁力制動器并且主要用于連續(xù)鑄鋼，最好用于諸如板坯(即截面形狀為矩形的大鋼坯)和方坯(即截面形狀為正方形的大鋼坯)的初始鋼坯的連鑄。但是，這種裝置和方法也可用于小鋼坯的連鑄，即截面形狀為正方形的小鋼坯，還可用于諸如鋁和銅的板坯和擠壓坯的有色合金熔體澆注以及以半連續(xù)方式澆注這些金屬的合金。
使提供到結(jié)晶器中的熔體在結(jié)晶器中冷卻和成形以形成鑄坯，并且在所述鑄坯離開結(jié)晶器之后繼續(xù)對其進(jìn)行冷卻。所述結(jié)晶器的兩端在澆注方向上是敞開的，并且包括多個結(jié)晶器壁，通常具有四塊單獨(dú)的銅板。在澆注過程中使所述銅板冷卻。這些銅板都固定在一個水箱形梁上。所述水箱形梁的作用有兩個，一方面加強(qiáng)和支承銅板，另一方面使銅板冷卻并將一種諸如水的冷卻液導(dǎo)入鑄型中。所述水箱形梁和銅板可沿一個垂直于澆注方向的軸線移動以改變鑄坯的尺寸。磁力制動器既可用于封閉式澆注(即利用一根鑄管將熔體澆注入結(jié)晶器，并且該鑄管上的任意數(shù)量和方向的開口伸到彎液面下方的熔體中)的過程中，也可用開放式澆注(即利用一個接觸彎液面的自由式頂注口將熔體從一個容器、澆包或中間包中澆注到結(jié)晶器中)的過程中。
根據(jù)瑞典專利公開說明書SE 91 00 184-2所披露的，一個磁力制動器包括用于產(chǎn)生和傳送一個能夠作用在鑄坯未凝固部分上的穩(wěn)定或周期性低頻磁場的裝置。所述磁場產(chǎn)生裝置是永磁體和/或電磁鐵(即具有磁芯的通電線圈)。這些磁場產(chǎn)生裝置在本申請中將被稱為磁體。一個磁力制動器除了具有磁體和磁芯以外，還具有磁通量回路，所述磁通量回路使磁路閉合，在所述磁路中，將磁體設(shè)置成能夠在結(jié)晶器附近獲得一個或多個磁通量平衡的閉合磁路。所述閉合磁路包括磁體、磁芯和一個設(shè)置在所述磁芯附近的磁通量回路以及存在于結(jié)晶器中的具有熔體的鑄坯。一個或多個磁體設(shè)置在結(jié)晶器的相對兩側(cè)。如果結(jié)晶器的截面形狀為矩形，則通常沿所述結(jié)晶器的長邊設(shè)置磁體。所述磁芯用于將由磁體所產(chǎn)生的磁場傳送到結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯。按照現(xiàn)有技術(shù)，磁體設(shè)置在水箱形梁的外側(cè)，因此必須利用磁芯使磁場穿過所述水箱形梁以達(dá)到熔體處。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可以利用整體或由多個部分組成的導(dǎo)磁材料所制成的磁芯貫穿水箱形梁直至結(jié)晶器壁達(dá)到上述目的。在利用激磁的電磁鐵產(chǎn)生磁場的情況下，磁體線圈圍繞著磁芯并且設(shè)置在水箱形梁外側(cè)。
在一個具有按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置的磁力制動器的連續(xù)澆注設(shè)備中，由設(shè)置在水箱形梁外側(cè)的磁體產(chǎn)生磁場并利用所述磁芯將所述磁場傳送到結(jié)晶器中。所述磁芯的長度至少相當(dāng)于水箱形梁的寬度，具有這樣長度的磁芯會導(dǎo)致磁損耗。所述的磁損耗也就意味著必須將磁體做得更大。在使用通電的電磁鐵時，這也就意味著，需要更高的電能來達(dá)到熔體中所要求達(dá)到的場強(qiáng)。在連續(xù)澆注過程中，重要的是，不使熔體附著在結(jié)晶器上。為此，在澆注過程中，利用一個振動臺將在澆注方向的振動施加給結(jié)晶器，所述結(jié)晶器、水箱形梁和磁力制動器支承在所述振動臺上。需要振動的質(zhì)量越大，要求的能量越高。因此，人們希望能夠使結(jié)晶器、水箱形梁和磁力制動器的質(zhì)量和尺寸受到限制。根據(jù)涉及磁力制動器及其安裝方法的現(xiàn)有技術(shù)，至少磁體和磁通量回路的大部分設(shè)置在水箱形梁的外側(cè)。這樣，就難以有效地顯著減小磁力制動器的質(zhì)量。因而，對于現(xiàn)有技術(shù)來說，不能達(dá)到有效地減少磁力制動器所要求的尺寸和質(zhì)量的目的。
另外，通常用于支承結(jié)晶器和水箱形梁的框架結(jié)構(gòu)必須進(jìn)一步擴(kuò)展以提供用于放置所述設(shè)置在水箱形梁外側(cè)的磁力制動器部分所占的空間。
因此，本發(fā)明的一個目的在于，提供一種尺寸和質(zhì)量小于現(xiàn)有技術(shù)的電磁制動器的磁力制動器以及在達(dá)到和滿足磁力制動器的冶金要求的同時提供一種靠近一個能夠減少設(shè)備總體尺寸和質(zhì)量的鑄型安裝所述磁力制動器的方法。本發(fā)明的另一目的在于，減小包含在所述磁力制動器中的磁芯長度，從而使在具有電磁制動器的結(jié)晶器的振動過程中和在所述電磁制動器中的磁體激磁過程中所需要的能量顯著減少。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種在以連續(xù)或半連續(xù)方式將金屬液注入結(jié)晶器的過程中利用一個穩(wěn)定或周期性低頻磁場來阻滯和分配注入結(jié)晶器中的初始熔體流以及控制熔體在鑄坯未凝固部分中的流動的裝置，所述結(jié)晶器是冷卻的并且其兩端在澆注方向上是敞開的，所述鑄坯形成在所述結(jié)晶器中。所述穩(wěn)定或周期性低頻磁場是由一個磁力制動器提供的。冷卻的結(jié)晶器的兩端在澆注方向上是敞開的，所述結(jié)晶器設(shè)有用于使流入結(jié)晶器的熔體冷卻以及使所述熔體形成一個鑄坯的裝置。最好是，所述結(jié)晶器包括四塊冷卻銅板，利用設(shè)置在結(jié)晶器周圍的水箱形梁使所述銅板形成一個冷卻的結(jié)晶器。所述裝置具有多個水箱形梁和一個磁力制動器。所述水箱形梁設(shè)置在結(jié)晶器的外側(cè)并圍繞著所述結(jié)晶器以支承和冷卻結(jié)晶器并且將最好為水的冷卻液提供給結(jié)晶器。所述磁力制動器用于產(chǎn)生至少一個作用在熔體流入通道中的穩(wěn)定或周期性低頻磁場以阻滯和分配注入結(jié)晶器中的初始熔體流并控制熔體在由熔體冷卻而形成的鑄坯未凝固部分中的二次流動。所述磁力制動器至少包括一個磁路。每個磁路至少包括一個磁體、一個磁芯、一個磁通量回路、結(jié)晶器以及存儲于結(jié)晶器中的鑄坯和/或熔體。所述磁體可以是一個永磁體或電磁鐵(即具有一個由導(dǎo)磁材料制成的磁芯的通電線圈)。所述磁體產(chǎn)生所述穩(wěn)定或周期性低頻磁場。所述磁芯由一種導(dǎo)磁材料制成，它可以是整體的或由幾個部分組成，所述磁芯能夠?qū)⒂纱朋w所產(chǎn)生的磁場傳送到結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯。在電磁制動器中(即磁體為電磁鐵的磁力制動器)，所述磁芯通常構(gòu)成了芯的一部分。所述磁通量回路閉合了所述磁路。所述磁通路回路通常也被稱為磁軛。
由于水箱形梁包括導(dǎo)磁材料制成的部分并且所述由導(dǎo)磁材料制成的那部分水箱形梁包含在磁通量回路和/或磁芯中，同時所述磁體設(shè)置在水箱形梁的一個凹槽中，所述磁體和磁通量回路以這樣的方式整體地形成在水箱形梁中，即所述磁體和磁通量回路整體地設(shè)置在水箱形梁的后壁中，因此能夠達(dá)到上述的發(fā)明目的。
所述磁通量回路和磁芯屬于磁力制動器的一部分。本發(fā)明不需要外部設(shè)置的磁軛。根據(jù)本發(fā)明裝置所具有的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和緊湊設(shè)計(jì)，所述一個磁體/多個磁體整體設(shè)置在水箱形梁的內(nèi)側(cè)，并且由于部分水箱形梁構(gòu)成了一個磁通量回路的一部分，因此能夠獲得這樣一種磁力制動器，即完全取消了現(xiàn)有技術(shù)中所涉及的設(shè)置在水箱形梁外側(cè)的磁力制動器部分。因此，根據(jù)這種緊湊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使磁力制動器的尺寸和質(zhì)量得到明顯地減少。磁芯的長度也明顯地縮短，并利用由導(dǎo)磁材料制成的一部分水箱形梁取代外部設(shè)置的單獨(dú)磁軛。
一種包括與水箱形梁整體形成的結(jié)構(gòu)緊湊的磁力制動器的裝置與現(xiàn)有技術(shù)中的磁力制動器相比在緊湊安裝方面具有比較明顯的優(yōu)點(diǎn)。按照現(xiàn)有技術(shù)所涉及的磁力制動器的大部分設(shè)置在水箱形梁外側(cè)，其中至少包括磁體和一個磁通量回路，在某些情況下還包括一部分磁芯，并且需要利用一個長磁芯使之與結(jié)晶器相連。而本發(fā)明所涉及的與水箱形梁整體形成的結(jié)構(gòu)緊湊的磁力制動器則具有有效減少磁力制動器的質(zhì)量和尺寸的優(yōu)點(diǎn)。這樣，可使所述制動器和結(jié)晶器的總質(zhì)量和尺寸得到顯著地減少。從而，減小了澆注控制所要求的結(jié)晶器振動所需要的能量，并且降低了對鑄型和磁力制動器周圍的支承框架的要求。在有框架設(shè)置在鑄型周圍的這種結(jié)構(gòu)的鑄型中，這就意味著降低了框架上的載荷和應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，即對于磁力制動器與水箱形梁整體形成的緊湊設(shè)計(jì)來說，不需要一個用于使磁力制動器冷卻的單獨(dú)冷卻系統(tǒng)，而是利用使鑄型和形成在結(jié)晶器中的鑄坯冷卻的冷卻裝置對磁力制動器進(jìn)行冷卻處理。最好利用在水箱形梁中流動的用于冷卻鑄型的冷卻水對磁力制動器進(jìn)行冷卻處理。取消了用于磁力制動器的單獨(dú)冷卻系統(tǒng)能夠進(jìn)一步減小具有一個磁力制動器的鑄型總質(zhì)量。
在本發(fā)明所涉及的與水箱形梁整體形成的結(jié)構(gòu)緊湊的磁力制動器中的磁芯長度與現(xiàn)有技術(shù)的磁力制動器中的磁芯長度相比顯著減少。磁芯長度的顯著減少會降低磁芯中的磁損耗，從而用于在鑄坯中產(chǎn)生具有所需場強(qiáng)的磁場所要求的磁力更小。在使用通電的電磁鐵時，這就意味著，與現(xiàn)有技術(shù)的磁力制動器相比，達(dá)到在熔體中所要求的磁場強(qiáng)度所需要的電能減少。
在某些利用電磁制動器作為磁力制動器的實(shí)施例中，所述磁體是一個通直流電或通低頻交流電的電磁鐵。電磁鐵具有一個圍繞導(dǎo)磁材料制成的磁芯的通直流電的線圈。在通電過程中，線圈在磁芯中產(chǎn)生了一個磁場。如上所述，所述磁芯構(gòu)成了包含在所述磁力制動器中的磁芯的一部分或與之相連，因而，在磁芯中所產(chǎn)生的磁場經(jīng)過磁芯被傳送到結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器的鑄坯。對于本發(fā)明所涉及的與水箱形梁整體形成的一個電磁制動器，由一種導(dǎo)磁材料制成的一部分水箱形梁包含在所述磁通量回路中。為了達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，將激磁線圈設(shè)置在水箱形梁的一個凹槽中或者將其設(shè)置在水箱形梁與結(jié)晶器之間。
為了影響磁場在熔體中的分布、方向和場強(qiáng)，最好設(shè)置與結(jié)晶器壁和磁芯相連的板。這些板整體地或部分地由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，并且被稱之為極板，用于影響磁場在結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯和/或熔體中的分布，方向和場強(qiáng)。在某些實(shí)施例中，極板完全由導(dǎo)磁材料制成并且沿磁芯軸向上的橫截面通常穿過澆注方向，所述澆注方向偏離于磁芯的橫截面。在另一些實(shí)施例中，所述極板設(shè)有由導(dǎo)磁材料制成的部分和由非磁性材料制成的部分，磁性材料部分構(gòu)成了用于控制磁場在結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯和/或熔體中的分布、方向和場強(qiáng)的磁窗。在所述磁體設(shè)置在水箱形梁的凹槽中的實(shí)施例中，將所述極板設(shè)置成其中一個側(cè)邊以可拆卸的方式與水箱形梁相連，相對的一個側(cè)邊與銅板相連。最好利用螺栓使一個極板與一塊銅板以可拆卸的方式相連。這些實(shí)施例中的磁體是以這樣的方式設(shè)置在水箱形梁中的，即當(dāng)卸下一個極板時能夠露出位于內(nèi)側(cè)的磁體。按照某些實(shí)施例，還可通過將磁性部分加入通常由諸如銅的非磁性材料制成的結(jié)晶器中來影響磁場在結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯和/或熔體中的分布和強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，包含在本發(fā)明的被設(shè)計(jì)成與水箱形梁整體形成的一個磁力制動器中的磁芯在其軸向上分段設(shè)置。該磁芯具有軸向設(shè)置的磁性材料部分和軸向設(shè)置的非磁性材料部分，這些磁芯部分的至少一些是以可拆卸的方式設(shè)置的以通過改變這些部分的形狀來改變磁芯中的磁場分布和場強(qiáng)，從而能夠控制磁場在結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯和/或熔體中的分布、方向和場強(qiáng)。對于一個電磁制動器，也可將設(shè)置在線圈中的磁芯分段。
本發(fā)明對于利用多個磁體產(chǎn)生至少作用于結(jié)晶器內(nèi)兩個位置處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場的磁力制動器特別有利，這是因?yàn)樵谶@種情況下在現(xiàn)有技術(shù)的磁力制動器中的磁體數(shù)量和磁芯中磁性材料的量增多，這需要具有大質(zhì)量的鑄型和電磁制動器，并需要在磁體和結(jié)晶器之間具有大量磁損耗的大磁芯長度。根據(jù)相同原因，本發(fā)明所涉及的與水箱形梁整體形成的結(jié)構(gòu)緊湊的磁力制動器還可擴(kuò)展成有利的安裝，即具有多個磁體的磁力制動器可產(chǎn)生兩個或多個作用在結(jié)晶器中的穿過澆注方向的同一位置處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場。
利用本發(fā)明的裝置在封閉式澆注過程中產(chǎn)生作用在結(jié)晶器內(nèi)兩個位置處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場是特別有利的。所述封閉式澆注指的是利用一根具有一個或多個位于熔體上表面(彎液面)下方的開口的鑄管將熔體注入結(jié)晶器中的澆注方法。根據(jù)諸如鑄坯尺寸、澆注速度以及由于各種原因而提供給鑄管中初始熔體流的氣體流等其它參數(shù)，可以在相對于彎液面和鑄管開口的不同位置處設(shè)置這些磁場以便在鑄型中形成熔體的二次流動，最好使所述二次熔體流循環(huán)流動，以保證進(jìn)入鋼水中的雜質(zhì)顆粒得到良好的分離并在鑄坯中提供良好的熱環(huán)境以達(dá)到所要求的結(jié)構(gòu)。下面參照圖3和圖4對于磁體不同位置的使用在實(shí)施例中進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
附圖簡述下面將參照附圖利用優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明裝置的一個實(shí)施例的縱向截面示意圖。
圖2是本發(fā)明裝置的另一個實(shí)施例的縱向截面示意圖，其中的磁體能夠產(chǎn)生作用于兩個位置處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場。
圖3和圖4表示按照使用本發(fā)明裝置的兩個實(shí)施例所獲得的二次流動，所述裝置能夠提供作用在結(jié)晶器中兩個位置處的磁場。
優(yōu)選實(shí)施例描述圖1和圖2表示本發(fā)明的具有結(jié)晶器和設(shè)置在結(jié)晶器周圍的水箱形梁以及與所述水箱形梁整體形成的磁力制動器的鑄型。圖1和圖2中所示的結(jié)晶器是一種用于澆注所謂板坯形式的鑄坯1的所謂板坯結(jié)晶器，通過一根鑄管2將初始熔體流供給所述結(jié)晶器，該結(jié)晶器具有兩個較大的銅板31,32，這兩塊銅板構(gòu)成了截面形狀為矩形的結(jié)晶器的兩個長邊。根據(jù)這兩個實(shí)施例，該結(jié)晶器還具有兩個構(gòu)成結(jié)晶器短邊(未示出)的較小銅板。圖1和圖2中的銅板31，32分別與極板41,42相連。根據(jù)這兩個實(shí)施例，極板41,42具有由磁性材料制成的部分41a,42a和由非磁性材料制成的部分41b,42b,所述極板41,42主要用于加強(qiáng)銅板31,32。根據(jù)磁性部分41a,42a的外形來調(diào)整作用在結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯1和/或熔體中的磁場分布，方向和磁場強(qiáng)度。在圖1和圖2所示的兩個實(shí)施例中，極板41、42分別與水箱形梁51a,51b,52a,52b相接觸。多個固定螺栓61a,61b,62a,62b從水箱形梁51a,51b,52a,52b的后壁510,520穿過水箱形梁51a,51b,52a,52b和極板41,42進(jìn)入銅板31,32中。固定螺栓61a,61b,62a,62b的螺紋(未示出)與銅板31,32中的螺紋(未示出)相配合用以固定。通過固定螺栓61a,61b,62a,62b使極板41,42和銅板31,32相互固定并與水箱形梁51a,51b,52a,52b固定在一起。銅板31,32中設(shè)有冷卻通道(未示出)。通過極板41、42中的上下流動通道(未示出)使所述冷卻通道與水箱形梁51a,51b,52a,52b中的上下水箱形狀的腔室515a,525a和515b,525b相通。另外，上部腔室515a,525a與下部腔室515b,525b以一種未示出的方式相通。這樣，在每個鑄型半模中形成了冷卻水路。在澆注過程中，水被泵入所述冷卻水路中以便冷卻銅板和間接地使熔體冷卻。圖1和圖2中所示的磁力制動器都是電磁制動器，所述電磁制動器能產(chǎn)生穿過澆注方向的磁場以阻滯和分配通過鑄管注入結(jié)晶器中的熔體流并且控制出現(xiàn)在結(jié)晶器中的熔體二次流動。所述一個或多個磁場是穩(wěn)定或周期性低頻磁場。圖1所示的裝置中所具有的一個電磁制動器包括設(shè)置在結(jié)晶器相對兩側(cè)的電磁鐵，所述電磁鐵由具有由導(dǎo)磁材料制成的磁芯的激磁線圈71,72,710,720、730,740構(gòu)成。圖1中所示的磁芯包含在由導(dǎo)磁材料制成的磁芯81,82,810,820,830,840中，該磁芯81,82,810,820,830,840包括設(shè)置在線圈中的部分，磁芯和一個前部件與極板41,42相接觸以便將由磁體產(chǎn)生的磁場傳送到極板41,42并將所述磁場進(jìn)一步傳送到結(jié)晶器和設(shè)置在結(jié)晶器中的熔體中。為了構(gòu)成一個磁通量平衡的磁路，所述電磁制動器還具有一個磁通量回路通常也被稱為磁軛。圖1和圖2中所示的磁力制動器具有一個磁通量回路，所述磁通量回路包括由一種磁性材料制成并且整體形成在水箱形梁中的部分510、520、530、540。在圖1中，水箱形梁51、52的導(dǎo)磁材料部分由后壁510、500形成，并且這個部分可與磁芯81,82進(jìn)行良好的磁性接觸。如圖1中可以看出，磁力制動器沒有一部分伸出到水箱形梁51、52的任一外限制表面的外側(cè)。包含在磁力制動器中的線圈71、72設(shè)置在線圈空間91、92中。所述線圈空間91、92以水箱形梁51、52中的凹槽形式設(shè)置。利用極板41、42使設(shè)置在水箱形梁中的凹槽或線圈空間91、92封閉。當(dāng)卸下極板41、42時，線圈空間91、92被打開；因而可以露出線圈71、72以便于更換或維修。在不使用極板的實(shí)施例中，利用銅板31、32封閉所述線圈空間91,92。在本發(fā)明裝置的某些實(shí)施例中，如圖2中所示，線圈71、72設(shè)置在水箱形梁51、52與結(jié)晶器銅板31、32之間。根據(jù)圖1中所示的實(shí)施例，磁芯81、82整體地固定在水箱形梁的后壁510、520上，所述后壁作為磁力制動器中的磁軛。在另外一些實(shí)施例中，磁芯81、82被設(shè)置成多個獨(dú)立部件，這些部件插入設(shè)置在水箱形梁51、52中的多個空腔中。于是要求磁芯81、82與構(gòu)成磁力制動器中磁軛的水箱形梁部分510、520保持良好的磁性接觸。當(dāng)然，也可采用這樣的實(shí)施例，即其中的磁芯81、82與水箱形梁51、52整體地固定，但是并未與磁軛510、520形成同一部件。圖2表示了一個實(shí)施例，其中的線圈710、720、730、740和磁芯810、820、830、840位于澆注方向上的兩個相鄰的位置處。根據(jù)圖2中所示的磁力制動器，磁芯810、820、830、840與設(shè)置在結(jié)晶器相應(yīng)側(cè)的該磁芯810、820和830、840之間的磁通量回路相連。這些磁通量回路包括由磁性材料制成的水箱形梁部分530、540。圖2中所示的磁力制動器設(shè)有線圈710、720、730、740，所述線圈以與圖1中所示的同樣方式設(shè)置在水箱形梁51、52的凹槽中。采用圖2中所示的磁力制動器特別有利于在封閉式澆注過程中產(chǎn)生作用在結(jié)晶器內(nèi)兩個位置處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場。所述封閉式澆注指的是利用一根具有一個或多個位于熔體上表面11(即彎液面)下方的開口21的鑄管將熔體注入結(jié)晶器中的澆注方法。根據(jù)諸如鑄坯尺寸、澆注速度以及由于各種原因而提供給鑄管中初始熔體流中的氣體流等其它參數(shù)，可以在相對于彎液面11和鑄管開口21的不同位置處設(shè)置這些磁場以在鑄型中形成熔體的二次流動，最好使所述二次熔體流循環(huán)和穩(wěn)定的流動，以保證進(jìn)入鋼水中的雜質(zhì)顆粒得到良好的分離并在鑄坯中提供良好的熱環(huán)境以達(dá)到所要求的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)能夠作用在澆注方向上相鄰兩個位置處的磁力制動器的第一種使用方法，設(shè)置磁體以產(chǎn)生作用在彎液面處的一個位置或作用在彎液面和鑄管開口之間的一個位置處的第一磁場A，所述磁體還能產(chǎn)生作用在鑄管開口下游的一個位置處的至少一個磁場B。磁體的設(shè)置能夠在上述兩個位置之間的鑄坯上部提供一個循環(huán)流動的二次熔體C1和C2。此時的二次熔體流的特征在于，初始熔體流P被阻滯并被分解成多個二次熔體流，所述二次熔體流在熔體中所產(chǎn)生的磁力和電磁的共同作用下在兩個所述位置之間的區(qū)域中形成循環(huán)流動的二次熔體流C1和C2，所述兩個位置之間的區(qū)域即為結(jié)晶器的上部。根據(jù)其它澆注參數(shù)，在鑄管開口下游的二次熔體流的流動方向是向著鑄坯的中心，或者在某些情況下也可以循環(huán)流動。對于這種設(shè)置，在鑄管開口下游循環(huán)流動的二次熔體流C3和C4不如在結(jié)晶器上部循環(huán)流動的二次熔體流C1和C2穩(wěn)定。根據(jù)圖2所示的磁力制動器的第二種使用方法，在封閉式澆注過程中，磁體能夠產(chǎn)生至少一個作用在鑄管開口21處位置D的第一磁場，并且所述磁場還作用在鑄管開口下游的位置E處。利用這樣的設(shè)置，結(jié)晶位置D，E之間區(qū)域中的穩(wěn)定二次熔體流G1和G2可以使初始熔體流P受到良好的阻滯，所述位置D、E之間的區(qū)域即為鑄管開口21下游的結(jié)晶器下部。此時，利用在結(jié)晶器上部(即第一位置D上方)的較少的穩(wěn)定二次熔體流g3和g4補(bǔ)充穩(wěn)定的二次熔體流G1和G2。
權(quán)利要求
1．一種在以連續(xù)或半連續(xù)方式將金屬液注入結(jié)晶器的過程中用于阻滯和分配注入結(jié)晶器中的初始熔體流以及控制熔體在鑄坯未凝固部分中的流動的裝置，其中在熔體經(jīng)過結(jié)晶器的過程中形成所述鑄坯，所述結(jié)晶器是冷卻的并且其兩端在澆注方向上是敞開的，其中所述裝置具有多個水箱形梁(51,52)和一個磁力制動器，所述水箱形梁設(shè)置在結(jié)晶器周圍以支承和冷卻所述結(jié)晶器并且將一種冷卻液提供給結(jié)晶器，所述磁力制動器用于產(chǎn)生至少一個作用在熔體流入通道中的穩(wěn)定或周期性低頻磁場，所述磁力制動器包括至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體(71,72,710,720,730,740)、至少一個用于將由所述磁體所產(chǎn)生的磁場傳送給結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯的磁芯(81,82,810,820,830,840)、以及至少一個用于封閉磁路的磁通量回路,所述磁路除了包括磁體、磁芯和磁通量回路以外還包括結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的進(jìn)入磁路的鑄坯，其特征在于，所述水箱形梁至少部分地包括一種導(dǎo)磁材料(510,520,530,540)；所述磁體(71,72,710,720,730,740)設(shè)置在水箱形梁的一個凹槽(91,92)中；所述導(dǎo)磁材料部分適于構(gòu)成磁通量回路和/或磁芯的一部分；所述磁體和磁通量回路是以這樣的方式整體地設(shè)置在水箱形梁中的，即所述磁體和磁通量回路整體地設(shè)置在水箱形梁后壁的內(nèi)側(cè)。
2．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁體是一種通直流電或通低頻交流電的電磁鐵，所述電磁鐵具有由導(dǎo)磁材料制成的磁芯(81,82,810,820,830,840)圍繞著的激磁線圈(71,72,710,720,730,740)。
3．一種如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，用于冷卻結(jié)晶器的冷卻裝置還可用于冷卻磁體(71,72,710,720,730,740)，所述冷卻裝置至少包括存在于水箱形梁中的冷卻通道(515a,515b,525a,525b)。
4．一種如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，完全或部分由磁性材料構(gòu)成的所謂極板(41,42)設(shè)置在結(jié)晶器和磁芯之間，以影響結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器內(nèi)的鑄坯中的磁場分布、方向和場強(qiáng)。
5．一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，極板(41,42)的一側(cè)以可拆卸的方式與水箱形梁(51,52)相連，其相對一側(cè)與結(jié)晶器相連；所述磁體(71,72,710,720,730,740)是以這樣的方式設(shè)置在水箱形梁中的，即當(dāng)卸下所述極板時，可露出所述線圈。
6．一種如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述極板(41,42)包括由磁性材料構(gòu)成的部分(41a,42a)和由非磁性材料構(gòu)成的部分(42a,42b)，因而磁性材料部分構(gòu)成了磁窗，用于控制磁場在結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器內(nèi)的鑄坯中的分布、方向和場強(qiáng)。
7．一種如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述磁芯(81,82,810,820,830,840)包括由磁性材料構(gòu)成的部分和由非磁性材料構(gòu)成的部分，至少所述磁芯部分中的一些是可拆卸設(shè)置的，以改變磁場的分布和場強(qiáng)。
8．一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一個框架結(jié)構(gòu)以支承所述水箱形梁和結(jié)晶器。
9．一種如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述框架結(jié)構(gòu)至少部分地包括磁性材料，以形成所述磁通量回路的一部分。
10．一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述磁體(71,72,710,720,730,740)可產(chǎn)生兩個或多個作用在結(jié)晶器中穿過澆注方向的同一位置處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場。
11．一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述磁體(71,72,710,720,730,740)可產(chǎn)生作用在結(jié)晶器內(nèi)分別在澆注方向上相鄰設(shè)置的至少兩個位置A,B和D,E處的穩(wěn)定或周期性低頻磁場。
12．一種在結(jié)晶器澆注過程中使用如權(quán)利要求11所述裝置的方法，其中利用一根具有一個或多個位于熔體上表面下方的開口(21)的澆注管將熔體注入結(jié)晶器中，所述熔體上表面即為彎液面(11)，其特征在于，一個或多個磁體可產(chǎn)生至少一個作用在第一位置A處的磁場和至少另外一個作用在鑄管開口下游一個或多個位置B處的磁場，作用在所述位置A處的磁場適于作用在彎液面處或彎液面和鑄管開口之間的區(qū)域中。
13．一種在結(jié)晶器澆注過程中使用如權(quán)利要求11所述裝置的方法，其中利用一根具有一個或多個位于熔體上表面下方的開口(21)的澆注管將熔體注入結(jié)晶器中，所述熔體上表面即為彎液面(11)，其特征在于，一個或多個磁體可產(chǎn)生至少一個作用在第一位置D處的磁場和至少另外一個作用在鑄管開口下游一個或多個位置E處的磁場，作用在所述位置D處的磁場適于作用在鑄管開口處。
全文摘要
一種在以連續(xù)或半連續(xù)方式將金屬液注入結(jié)晶器的過程中用于阻滯和分配注入結(jié)晶器中的初始熔體流以及控制熔體在鑄坯未凝固部分中流動的裝置,所述鑄坯形成在結(jié)晶器中。該裝置具有多個水箱形梁(51,52)和一個磁力制動器,所述水箱形梁支承和冷卻結(jié)晶器并將一種冷卻液提供給結(jié)晶器。所述磁力制動器可產(chǎn)生至少一個作用在熔體流入通道中的穩(wěn)定或周期性低頻磁場,并且該磁力制動器至少包括一個或多個用于產(chǎn)生磁場的磁體(71,72,710,720,730,740)、一個或多個用于將電磁體所產(chǎn)生的磁場傳送到結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的鑄坯的磁芯、以及一個或多個用于封閉所述磁路的磁通量回路。所述水箱形梁完全或部分地由導(dǎo)磁材料制成。一個磁力制動器具有一個或多個磁路,所述每個磁路除了包括磁體、磁芯和磁通量回路以外還包括結(jié)晶器和存在于結(jié)晶器中的進(jìn)入磁路的鑄坯。所述磁體(71,72,710,720,730,740)設(shè)置在水箱形梁的凹槽(91,92)中。所述磁體和磁通量回路是以這樣的方式整體地形成在所述水箱形梁中的,即:所述磁體和磁通量回路整體地設(shè)置在水箱形梁后壁的內(nèi)側(cè)。
文檔編號B22D11/115GK1211204SQ9719221
公開日1999年3月17日 申請日期1997年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月13日
發(fā)明者M·哈勒菲爾特 申請人:瑞典通用電器勃朗勃威力公司