一種用于在金屬板坯或其他類似扁平產(chǎn)品生產(chǎn)，特別適用于鋼坯生產(chǎn)中控制注入連鑄結(jié)晶器中液態(tài)金屬流動形狀的方法，浸入式水口設(shè)有側(cè)孔面對結(jié)晶器短壁，可以使所述的流動形狀成為自然的“單流”或“雙流”模式或者其他“非穩(wěn)定”狀態(tài)，其特征在于使用移動磁場作用于經(jīng)過浸入式水口（３）的側(cè)孔（２）進入到結(jié)晶器（１８）的液態(tài)金屬流，所述磁場由線性電磁感應器（１４、１４’、１５、１５’）產(chǎn)生，感應器設(shè)成面對水口任一側(cè)的至少結(jié)晶器的一個壁，從而建立“雙流”流場或者使其穩(wěn)定。（*該技術(shù)在2023年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及金屬、特別是鋼鐵材料板坯或其他類似扁平形狀產(chǎn)品的連鑄。更具體地，本專利技術(shù)涉及通過控制結(jié)晶器中鑄造金屬的對流運動的形態(tài)來改善鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量。
技術(shù)介紹
目前，盡管還不能對其原因予以解釋，但是熔化金屬在結(jié)晶器中的對流運動的方式是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，不僅涉及結(jié)晶器四周形成非常均勻、規(guī)則的凝固外殼，還涉及表面及亞表面的潔凈程度(渣殼、凹坑、氣泡或涉及夾雜的內(nèi)清潔度)。已知的重要性在于一旦液態(tài)金屬流經(jīng)過浸入式水口的側(cè)孔注入結(jié)晶器，完成金屬鑄造，這些缺陷進入鑄造空間。在這點上需要說明，在P.H.Dauby、M.B.Assar和GD.Lawson的文章中“Voyage dans une lingotière de coulee continue.Mesures laseret électromagnétiques de 1‘hydrodynamique de 1’acler”，發(fā)表于Revue deMetallurgie，April 2001，Vol.4，p353-356，和在1998年西班牙馬德里召開的第三次歐洲連鑄會議上D.Gotthelf，P Andrzejewski，E.Julius和H.Haubrichde發(fā)表的“Mold flow monitoring-a tool to improve casteroperation”，第825頁-833頁。這些文獻正式強調(diào)鑄造過程中，鋼液在結(jié)晶器中流動共有三種類型穩(wěn)定形式的“單流”和“雙流”以及一種非穩(wěn)定隨機型流動，鑄造過程中瞬時狀態(tài)特有的。后者的流動方式可以用圖示加以描述位于水口兩側(cè)的半鑄造區(qū)之間的液流由于處于特殊的擾動狀態(tài)，甚至細微的擾動，如兩個側(cè)孔之間反向吹氬的流動速率差量變化，均導致液流瞬間非可控、非對稱，致使“單流”和“雙流”的形式發(fā)生無規(guī)律改變。然而，上述兩種穩(wěn)定液流本身則更清楚。本說明書的附圖1A和1B對此進行了闡述。這些圖示出了在通過鑄造軸線的垂直平面和平行于連鑄板坯結(jié)晶器兩個長壁方向上主要流動軌跡的穩(wěn)定模式。從圖中可以看出“單流”模式(圖1A)本質(zhì)上導致金屬射流1一旦離開水口3的側(cè)孔2之后立即略微向上，朝著澆鑄結(jié)晶器的金屬自由表面(或月牙面)4流動。在此點上，液流穿過半鑄造區(qū)的整個寬度，在該空間中，每個液流通過緊貼結(jié)晶器的長壁發(fā)展直至到達結(jié)晶器的短端壁5。如果必要的話，需要重申這些結(jié)晶器短端壁也稱作“封閉壁”，它們被安裝在結(jié)晶器長壁的末端，以保證結(jié)晶器內(nèi)部周向連續(xù)性，從而密封鑄造空間。通常每個液流1一旦到達結(jié)晶器短壁，隨即被向下朝著拉坯的方向反射，圖中以加粗的垂直箭頭表示。當然，速率的精確繪制圖則更為復雜。許多流線，如6，遵循的軌跡是更典型的拋物線，原因是總的向下的抽錠運動，但是圖示液態(tài)金屬向上噴涌確實也是一般形式，在模擬裝置或?qū)嶒灄l件觀察“單流”模式時非常值得注意。相反，在“雙流”模式中(圖1B)，每個射流1經(jīng)過入水口3到達結(jié)晶器，全部水平地離開側(cè)孔2，然后向結(jié)晶器短壁5蔓延，在這里發(fā)生諸如相互碰撞將射流分為兩股，一股干流8向下反射，另一股7朝著月牙面4向上反射，在這一點上，第二股液流隨后朝反方向流動到半鑄造區(qū)，此時從結(jié)晶器短壁5向入水口3流動。這里需要再次說明，實際圖形更為復雜，但是當觀察者觀看“雙流”模式下的模型或?qū)嶒灢僮髌聊粫r，全部圖像的確呈“蝴蝶翅膀”形。目前隨著我們理解的深入和試驗數(shù)據(jù)的積累，我們能夠非常了解如何根據(jù)相關(guān)連鑄參數(shù)的調(diào)整，使前述兩種流動模式的一種和另外一種變得穩(wěn)定或者基本穩(wěn)定。不討論細節(jié)，以免對本專利技術(shù)產(chǎn)生不必要及冗余的理解，這里簡單地說明連鑄板坯的寬度越寬，連鑄時拉速越低，“單流”形式中的流場越多，反之則是“雙流”流場。需要指出通常連鑄機操作人員在其職責范圍內(nèi)沒有測定結(jié)晶器中金屬穩(wěn)定流動模式的手段。而且，據(jù)說通常這一過程確實與操作人員無關(guān)，因為在任何情況下操作員都無法知道如何或者說不能改變連鑄速度和拉速，而這些參數(shù)由訂單及車間里的工藝流程設(shè)定。然而，本申請人近期研究已經(jīng)確定一方面由鑄造產(chǎn)生的產(chǎn)品缺陷(對這些缺陷的消除)與另一方面結(jié)晶器中液態(tài)金屬對流流動形式之間存在必然聯(lián)系，而無需證明。如此，所觀察到的質(zhì)量缺陷的起因不僅由于非穩(wěn)定流動問題，而且由于“單流”模式下穩(wěn)定流動形式的問題，前者已經(jīng)引起置疑。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的是向板坯連鑄操作員提供一種簡單有效的工具，只是附加在設(shè)備上，而無需重新考慮設(shè)備設(shè)計，以保證操作員不需要用任何方式修改鑄造參數(shù)就能夠建立“雙流”模式。本著這一目的，本專利技術(shù)提供了一種用于在金屬板坯或其他類似扁平產(chǎn)品生產(chǎn)，特別適用于鋼坯生產(chǎn)中控制注入連鑄結(jié)晶器中液態(tài)金屬流動形狀的方法，浸入式水口設(shè)有側(cè)孔面對結(jié)晶器短壁，可以使所述的流動形狀成為自然的“單流”或“雙流”模式或者其他“非穩(wěn)定”狀態(tài)，其特征在于使用移動磁場作用于經(jīng)過浸入式水口的側(cè)孔進入到結(jié)晶器的液態(tài)金屬流，所述磁場由線性電磁感應器產(chǎn)生，感應器設(shè)成面對水口任一側(cè)的至少結(jié)晶器的一個壁，從而建立“雙流”流場或者使其穩(wěn)定。依照一個優(yōu)選的方法，通過使感應器放置成面對水口任一側(cè)的至少結(jié)晶器的一個長壁，使用水平向外移動的磁場，方向從水口指向結(jié)晶器每個短壁。依照一個實施方法，產(chǎn)生的移動磁場貫穿整個鑄造過程。依照另一種實施方法，僅在注入結(jié)晶器的金屬流動處于非自然“雙流”流場的條件下使用所述的移動磁場。補充說明，如果流動方式已經(jīng)處于自然“雙流”模式，則在已經(jīng)安裝所述感應器后，通過使所述的感應器放置成面對水口任一側(cè)的至少結(jié)晶器的一個長壁制造水平移動磁場，使得每個感應器產(chǎn)生的磁場全部朝一個方向移動，以便使結(jié)晶器中液態(tài)金屬全部繞著鑄造軸線旋轉(zhuǎn)流動。本專利技術(shù)還提供了一種實施按照本專利技術(shù)所述的方法的裝置，包括一個電磁裝置，由至少一對線性移動磁場感應器構(gòu)成，感應器放置成至少面對結(jié)晶器的一個長壁，并且定向成使得產(chǎn)生一個水平移動的磁場，還包括一個可控多相電源，其特征在于所述電源與所述電磁裝置的每一對線性感應器相連，以便每個感應器產(chǎn)生一個只是向外的移動磁場，其方向從浸入式水口指向結(jié)晶器的短壁。按照我們已經(jīng)理解的內(nèi)容，本專利技術(shù)采用了大家熟知的方法，如果可以這樣說的話，它已經(jīng)具備經(jīng)濟可行的長遠發(fā)展空間，由多相靜態(tài)線性感應器產(chǎn)生的運動磁場以便對結(jié)晶器中的液態(tài)金屬動態(tài)作用，建立“雙流”模式，或者穩(wěn)定已經(jīng)自然存在的“雙流”模式。磁流體動力學(MHD)首次應用于金屬連鑄可以追溯到約30年前，至今仍被成功地使用。相反，持續(xù)進步也記錄著它的歷史。首次描述MHD涉及結(jié)晶器下面的鑄造步驟，特別是二次冷卻區(qū)，原因是磁屏蔽效應消失而使結(jié)晶器的銅板起了反作用。然而，以可控硅為基的多相電流源迅速出現(xiàn)，允許電流源在低激發(fā)電流頻率下工作，低于10Hz，因此，考慮可利用的功率電平，剩余屏蔽效應使銅板不再扮演阻礙MHD在實際結(jié)晶器中應用的角色。許多而且是各種各樣關(guān)于結(jié)晶器中的應用都涉及到MHD，范圍從金屬的簡單流動，例如繞鑄造軸線旋轉(zhuǎn)，到金屬自然流動方向的加速或制動，或者強制改變流動方向。很多已發(fā)表的文獻(包括研究、文章、專利)都致力于這方面的研究。為了作一個簡單的歷史證明，我們這里簡單提一下，1972年申請的法國No.2187465專利(IRSID)，其中已經(jīng)對作用于金屬上的垂直移動磁場引起金屬本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：西博·坎斯特雷什，
申請(專利權(quán))人：羅泰萊克公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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