专利名称：内置式软接触流动控制结晶器的制作方法
技术领域：
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流动控制结晶器。
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器壁在“软接触”的状态下凝固的目的。传统软接触结晶器的结构一般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，使该线圈的电磁场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的屏蔽作用的。事实上，绝大部分电磁力由于结晶器的屏蔽作用而无法施加到金属液面上去，因此，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，往往需要再采取均化措施；而且在连铸坯的横向振痕等到改善的同时，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，使结晶器的水冷却系统十分复杂。为了解决这些问题，开发了内置式软接触结晶器(申请号00110073.4)这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。结晶器流动控制技术的原理是利用导电钢水在恒稳磁场中运动而切割磁力线，从而在其内部产生感生电流，该感生电流与外加磁场相互作用产生与钢水的流动方向相反的制动力来控制钢液在结晶器中的流动状态。它不仅能稳定弯月面，抑制水口出流的速度，降低下降流的冲击深度，而且能有效地控制上下部磁极之间的流场，有效地减少夹杂物性铸坯质量缺陷，提高连铸坯的质量。但是，流动控制结晶器的主要作用是改善高拉速条件下连铸坯的内部质量，其对连铸坯的表面质量的改善效果不是很明显的。
本实用新型的目的在于提供一种既能改善铸坯表面质量，又能改善铸坯内部质量，同时又消除结晶器分瓣结构对电磁力的屏蔽作用的内置式软接触流动控制结晶器。
本实用新型是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，线圈可用2～6匝，由方形或圆形铜管制作，直径约为6～12MM，通以约20KHZ的交变电流，线圈为空心结构，内部通水冷却，用填充材料填充。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，对线圈起保护作用。在感应线圈通入交流电时，由于填充材料只导热而不导电，不会由于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。将产生恒稳磁场的电磁铁放在结晶器水口区域，并在其中通以恒稳电流(直流电电压不能高于安全电压(36V)，一般选择10～20V为宜。)以产生恒稳磁场，其磁场中心截面的磁感应强度应大于0.1T。利用该磁场来控制结晶器内钢液的流动状态，达到改善铸坯内部质量的目的。
以下结合附图和实施例进一步叙述本发明的内容。
图1为本实用新型的半剖面示意图，图2为本实用新型另一种内置结构的半剖面示意图，图3为本实用新型在分体式振动结晶器上实施的结构示意图。
图中1结晶器铜壁，2感应线圈，3电磁铁，4水口，5中间包。
将感应线圈置于结晶器铜壁内侧弯月面区域，其内置方式如
图1和图2所示的两种方式
图1是将结晶器内侧铜壁制成带状槽形，将外表绝缘的感应线圈整体安置在里面，线圈一般为2～6匝，然后用填充材料将结晶器内侧铜壁的槽填满，将感应线圈牢牢地固定在里面，所用填充材料为导热而不导电的材料。图2是将结晶器内侧铜壁制成螺旋状槽形，然后将外表绝缘的感应线圈放置其中，然后用填充材料填充，使感应线圈牢固地固定在里面，所用填充材料为导热而不导电的材料。
实施例本实用新型在分体式振动结晶器上的应用。
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，用填充材料填充使感应线圈与结晶器牢固地连接在一起，将全幅单条型电磁铁3设置在结晶器水口区域，为了增加制动区域宽度，磁铁的宽度应适当加大，并在其中通以恒稳电流(直流电)，其电压不得高于安全电压(36V)，一般选在10～20V为宜，其电流强度选择应保证磁场中心截面处的磁感应强度大于0．1T。这样，利用该磁场来控制结晶器内钢液的流动状态。这样，就将结晶器软接触技术和流动控制技术结合在一起而构成内置式分体振动软接触流动控制结晶器。中间包5中的钢水从水口4进入结晶器，并在其中凝固。当在感应线圈和电磁铁中分别施加交流电与恒稳电流时，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，水口区域的钢水也会相应地受到恒稳磁场的作用，实现控制结晶器内的钢水流动状态的目的。
本实用新型不仅使软接触的电磁压力可以直接地作用在结晶器内熔钢的初始凝固区，避免了结晶器壁对电磁场的屏蔽作用和高温钢水的损坏问题，发挥磁场对金属的软接触、压力调节等作用，有效地提高连铸坯的表面质量，而且，又具有流动控制功能，改善连铸坯的内部质量。同时，本实用新型结构简单，加工制造方便。
权利要求1.一种包含结晶器在内的内置式软接触流动控制结晶器，其特征在于在该结晶器铜壁内侧弯月面区域设置线圈，在结晶器水口区域设置能产生恒稳磁场的电磁铁。
2.根据权利要求1所述的内置式软接触流动控制结晶器，其特征在于在结晶器铜壁内侧设置感应线圈的方式有两种a．结晶器内侧铜壁制成带状槽形，将外表绝缘的感应线圈整体安置在里面，用填充材料将结晶器内侧铜壁的槽填满；b．结晶器内侧铜壁制成螺旋状槽形，将外表绝缘的感应线圈放置其中，用填充材料填充。
3.根据权利要求1或2所述的内置式软接触流动控制结晶器，其特征在于在结晶器内侧铜壁里的线圈一般为2～6匝。
4.根据权利要求1所述的内置式软接触流动控制结晶器，其特征在于所用的填充材料为导热而不导电的材料。
5.根据权利要求1所述的内置式软接触流动控制结晶器，其特征在于在结晶器水口区域设置的电磁铁为全幅单条形内部通以恒稳电流(直流电)，电压不得高于安全电压，一般应在10～20V为宜，其电流选择应保证磁场中心截面处的磁感应强度大于0.1T。
6.根据权利要求1所述的内置式软接触流动控制结晶器，其特征在于放在结晶器内侧铜壁里的线圈一般为2～6匝，由方形或圆形铜管制作，直径约为6～12MM，通以约20KHZ的交变电流，线圈为空心结构，内部通水冷却。
专利摘要一种内置式软接触流动控制结晶器,由结晶器和感应线圈、电磁铁、填充材料等构成,其特点是在结晶器铜壁内侧弯月面区域开槽,并用填充材料充填,在结晶器水口区域设置能产生恒稳磁场的电磁铁。本实用新型使软接触的电磁压力可以直接地作用在结晶器内熔钢的初始凝固区,发挥磁场对金属的软接触、压力调节等作用,有效地提高连铸坯的表面质量,而且,又具有流动控制功能,改善连铸坯的内部质量。
文档编号B22D11/115GK2420085SQ00211409
公开日2001年2月21日 申请日期2000年4月7日 优先权日2000年4月7日
发明者徐广儁, 赫冀成 申请人:东北大学