用于控制用于薄平板的连续铸造的结晶器中的液体金属流的工艺和设备的制作方法

专利名称：用于控制用于薄平板的连续铸造的结晶器中的液体金属流的工艺和设备的制作方法
用于控制用于薄平板的连续铸造的结晶器中的液体金属流的工艺和设备发明领域本发明涉及用于生产金属体的连续铸造工艺的领域。特别地，本发明涉及用于控制用于连续地铸造薄板的结晶器中的液体金属流的分布的工艺。本发明还涉及用于实施这样的工艺的设备。目前技术水平如已知的，连续铸造技术被广泛地用于具有各种形状和大小的金属体的生产，包括小于150mm厚的薄钢板。参照

图1，这些半成品的连续铸造包括使用界定用于液体金属池4的容积的铜结晶器I。这样的容积通常包括具有与液体池相比相对大的截面的用于排放器3的引入的中央盆形部，以最小化引入的钢的速度。同等地已知的是，在这种类型的铸造中，获得结晶器中的流体的最优的分布是基本的，以便以高速度(例如高于4. 5m/min)铸造，并且从而确保高生产速率。正确的流体分布被进一步需要以确保铸件的借助于熔融粉末的正确的润滑以及避免“粘结”的风险，即使在结晶器的内壁上固化的表层22断裂直至液体金属从结晶器的可能的灾难性的泄漏的风险(“跑火”)，这使铸造线停止。如已知的，可能的粘结现象强烈地劣化半成品的品质。如在美国专利US6464154中描述的，例如，以及在图1中示出的，大多数的用于把液体金属引入结晶器中的排放器被配置为产生被向下导向的液体钢的两个中央射流5、5'以及被朝向池表面7 (也被称为弯液面)导向的两个次级再循环6、6'，其被熔融并且保护表面本身不受氧化的各种基于氧化物的铸造粉末的层大体上覆盖。这样的粉末层的液化部分，通过被引入结晶器的铜壁的内表面和表层之间，也促进铸件润滑。为了获得优良的内部流体动力学，已知对于获得在弯液面7处的平均地低于约
0.5m/秒的液体金属的最大速度，以避免铸造粉末在固相或液相中的截留(将导致最终的产品上的缺陷)的需要。然而这些速度应当不低于约0.08m/秒，以避免将不允许粉末熔融从而尤其是在排放器和结晶器壁之间创造可能固化桥接的“冷点”的形成，以及粉末层的不正确的熔融，其导致对于铸件的不足够的润滑。这将明显地决定铸造性的已证实的问题。除了这些与速度有关的限制之外，已知对限制紧邻于弯液面的液体金属的波动性(主要被次级再循环6、6'导致的)的需要。这样的波动性应当优选地具有低于15_的最大的即时宽度和低于10_的平均宽度，以避免制成品中的被粉末的结合导致的缺陷以及通过熔融粉末的铸件润滑中的困难。后一情况可能甚至导致跑火现象。这些最优的铸造参数可以通过正常的连续铸造方法和装置被在弯液面表面上观察到。结晶器中的液体金属流的控制因此是在连续铸造工艺中最重要的。由于这种考虑，所使用的排放器具有对于控制通常在流速的某个范围内的流以及对于预确定的结晶器尺寸的优化的几何构型。在这些条件之外，结晶器不在可能发生的所有的多个铸造条件下都允许正确的流体动力学。例如，在高流速的情况下，向下射流5、5'和向上再循环6、6'可能是过度地高强度的，从而导致弯液面7的高速度和非最优的波动性。相反地，在低流速的情况下，向上再循环6、6'可能是过于弱的，从而决定铸造性问题。
在另外的铸造条件下，如在图1A中图解地示出的，排放器可以被不正确地引入并且因此液体金属的流速是不对称的，或，例如，由于由在排放器的内壁上积聚的氧化物导致的部分不对称的堵塞的存在，流速是不对称的。在这些条件下，被朝向液体池的第一半部导向的流的速度和流速不同于被朝向另一个半部导向的流的速度和流速。这种危险情况可能导致使粉末层在弯液面的正确铸造受到阻碍的驻波的形成，从而导致具有对于铸件品质的有害后果的截留现象，以及甚至由不正确的润滑导致的跑火现象。各种方法和装置已经被开发以改进液体金属池中的流体动力学分布，这至少部分地解决了与比仅150_厚的常规板的铸造有关的这种问题。这些方法的第一类型包括，例如，线性电动机的使用，线性电动机的磁场被用于制动和/或加速熔融金属的内流。然而，已经观察到，使用线性电动机不是对于连续地铸造薄板非常有效的，在连续地铸造薄板中通常地界定结晶器的铜板是比常规板厚多于两倍，从而作为抵抗被线性电动机产生的交变磁场的穿透的屏蔽器起作用，从而使它们是对于产生在液体金属池中的制动力相当无效的。方法的第二类型包括使用直流电磁制动器，直流电磁制动器正常地被配置为排他地在精确的流体动力学条件的存在下制动和控制液体金属的内分布。在US6557623B2中描述的解决方案的情况下，例如，使用电磁制动器是对于仅在高流速的存在下减慢流有用的。在专利申请JP4344858中描述的装置代替地允许在高流速和低流速的存在下减慢液体金属，但是不允许矫正可能的不对称。某些装置，例如在申请EP09030946中描述的装置，允许矫正可能的流不对称(在图1A中图解地示出)，但是如果铸造在低流速发生的话是完全地无效的。在申请FR2772294中描述的装置提供典型地具有二相或三相线性电动机的形式的电磁制动器的使用。特别地，这样的制动器由以板的形式的铁磁性材料壳体(联板)组成，其界定空腔，与通常的实践形成对比的被直流电供应的导电体被容纳在空腔内部。铁磁性的壳体(联板)被安装在毗邻于结晶器的壁的位置中，使得被直流电供应的传导器产生静态磁场，发明人断言该静态磁场能够排他地通过以差异化的方式供电各种导电体来在液体金属池内运动。然而，已经看到，该技术解决方案不是高效率的，因为被传导器产生的磁通量，通过具有较小的磁阻的路径，一定朝向铁磁性的壳体(联板)封闭，从而再次地横贯液体池。这种条件不利地创造在液体金属池中的非期望的制动区。换句话说，使用在FR2772294中描述的解决方案，不可能获得在单一的区中集中的制动区，但是，相反地，被传导器产生的磁场被实质上再分布在金属液体池的大部分中，从而导致局部地更多的或更少的高强度。与在FR2772294中描述的解决方案和具有相似的构思的解决方案有关的与上文表明的缺点非常有关的另一个缺点涉及在延伸和几何构造的方面差异化液体金属池内的制动区的不可能性。这种缺点主要是由于传导器全部显示同一个几何截面并且限制其的铁磁性的壳体(联板)具有矩形的并且在所有的情况下规则的形状的事实。因此，汇总以上的，借助于在FR2772294中描述的解决方案，不仅不可能获得在液体金属池中的特定的完全地隔离的制动区，即被其中磁场不起作用的区围绕，而且也不可能在几何上差异化这样的特定的制动区。这些具有相同的几何构造，即在空间中的相同的延伸。
日本专利JP61206550A指示使用电磁力发生器以减少在金属材料池的弯液面处的波的振荡。这样的发生器借助于根据波/振荡的宽度来激活的控制系统被激活，从而限制波/振荡的宽度。作为主动式控制系统，外加电流对于具体的铸造条件不是恒定的，而是相反地根据波动性来连续地变化。由于这种连续的电流变化性，在JP61206550A中描述的解决方案不允许对液体金属池的内区的，即距弯液面相对地有距离的，有效控制。概述本发明的主要目的是提供允许克服上文提到的缺点的用于控制在用于连续地铸造薄板的结晶器中的液体金属的流的工艺。在该任务的范围内，本发明的一个目的是提供在操作上灵活的，即允许在可以在铸造过程期间产生的各种流体动力学条件下控制液体金属流的工艺。另一个目的是提供可靠的并且易于以有竞争力的成本被实施的工艺。本发明因此涉及用于控制在用于连续地铸造薄板的结晶器中的液体金属的流的工艺，如在权利要求1中公开的。特别地，工艺应用于包括界定用于液体金属池的内含容积(containment volume)的周边壁的结晶器,该液体金属池通过被中央地放置在所述池中的排放器是可置入的。工艺包括产生在所述池内的所述液体金属的流的多个制动区，每个通过电磁制动器产生。具体地，包括以下-第一电磁制动器，其用于在所述池的中央部分中紧邻于所述液体金属从所述排放器离开的出口节段产生第一制动区，所述中央部分被界定在所述结晶器的两个周边前壁之间；-第二电磁制动器，其用于在所述池的中央部分中在主要在所述第一制动区下方的位置中产生第二制动区；-第三电磁制动器，其用于在所述池的第一侧部分中在所述中央部分和实质上正交于所述前壁的第一周边侧壁之间产生第三制动区；-第四电磁制动器，其用于在所述液体金属池的第二侧部分内产生第四制动区，所述第二侧部分关于实质上正交于所述结晶器的所述前周边壁的对称平面与所述第一侧部分对称；-第五电磁制动器，其用于在所述池的所述第一侧部分中在主要在所述第三制动区下方的位置中产生第五制动区；-第六电磁制动器，其用于在所述池的所述第二侧部分中在主要在所述第四制动区下方的位置中产生第六制动区。工艺包括根据液体金属在所述池中的流体动力学条件的特征参数来独立地或成组地激活所述制动区。本发明还涉及允许实施根据本发明的工艺的用于控制在用于连续地铸造薄板的结晶器中的液体金属的流的设备。附图简述本发明的进一步的特征和优点将参照附图，根据对通过非限制性的实施例例证的根据本发明的工艺所应用于的结晶器以及包括这样的结晶器的设备的优选的但是非排他的实施方案的详细描述成为明显的，在附图中-图1和2是已知的类型的结晶器的视图并且示出了被容纳在结晶器中并且分别地经受第一和第二可能的流体动力学条件的液体金属池；
-图3和4分别地是根据本发明的工艺可以被应用于的结晶器的前视图和平面图；-图5是图3中的结晶器的前视图，其中依据根据本发明的工艺的可能的实施方案表示了制动区；-图6是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中在第一流体动力学条件的存在下被激活的液体金属的制动区被表示；-图7是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中在第二流体动力学条件的存在下被激活的液体金属的制动区被表示；-图8是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中在第三流体动力学条件的存在下被激活的液体金属的制动区被表示；-图8A是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中制动区组被示出；-图8B是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中另外的制动区组被示出；-图9和10是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中在第四流体动力学条件的存在下被激活的液体金属的制动区被表示；-图11和12是图5中的结晶器中的液体金属池的视图，其中在另外的流体动力学条件的存在下被激活的液体金属的制动区被表示；-图13是用于实施根据本发明的工艺的设备的第一实施方案的前视图；-图14是图13中的设备的平面图；-图15是图13中的设备的从与图14中的视点相反的视点的视图；-图16是根据本发明的设备的第二实施方案的平面图；-图17是根据本发明的设备的第三实施方案的平面图；-图18是根据本发明的设备的第四实施方案的平面图。-图19、20和21分别地示出了用于控制根据本发明的设备的结晶器中的液体金属流的装置的三个可能的安装模式。附图中的相同的参考数字和字母指代相同的要素或部件。发明的详细描述参照所提到的附图，根据本发明的工艺允许调整和控制在用于连续地铸造薄板的结晶器中的液体金属的流。这样的结晶器I被由金属材料，优选地铜，制造的周边壁界定，其界定适于容纳液体金属，优选地钢，的池4的内容积。图3和4示出了被虚线划界的这样的结晶器I的可能的实施方案，其包括两个互相地相对的前壁16、16'和实质上正交于前壁16、16'的两个交互地平行的侧壁17、18。被周边壁16、16'、17、18划界的内容积具有平行于前壁16、16'的第一纵向对称平面B-B和正交于纵向平面B-B的横切的对称平面A-A。被结晶器I界定的内容积在顶部开放以允许液体金属的置入并且在底部开放以在外表层22在周边壁16、16' >17,18的内表面处固化时允许金属本身以实质上矩形的半成品的形式出来。前周边壁16、16'包括界定中央盆形部的中央放大部分2，中央盆形部的尺寸适合于允许液体金属经过其被连续地引入池4中的排放器3的引入。这样的排放器3被以从结晶器I的壁16、16'、17、18的上边缘IB测量的深度P浸没在结晶器的内容积中(见图3)。排放器3包括出口节段27，出口节段27相对于横切的对称平面A-A并且相对于纵向对称平面B-B对称地产生。出口节段27界定一个或多个开口，池4经过该一个或多个开口从例如钢包被供入金属液体。再次地参照图3中的视图，结晶器I的内容积，即被容纳在其中的液体金属池4，被分为中央部分41和两个相对于中央部分41对称的侧部分42和43。特别地,术语“中央部分41”意指在相应于壁16、16'的变宽部分2的延伸的距离LS上纵向地延伸(即平行于平面B-B的方向)的部分，该变宽部分2相对于竖直轴线A-A对称地界定中央盆形部，如图4中所示。此外，中央部分41竖直地在结晶器I的整个延伸上产生。术语“侧部分42、43”代替地意指池4的每个从结晶器I的侧壁17、18中的一个和中央部分41产生的两个部分，如上文定义的。特别地，在中央部分41和第一侧壁17之间的部分(在图3中在左部)将被指示为第一侧部分42，并且在中央部分41和第二侧壁18之间的与横切平面A-A对称地相对的部分将被指示为第二侧部分43。根据本发明的工艺包括在液体金属池4内产生多个制动区10、11、12、13、14、15，每个通过电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'。工艺还包括根据池4内的液体材料的流体动力学条件的特征参数激活这些制动区10、11、12、13、14、15。特别地，制动区根据与紧邻于池4的表面7 (或弯液面7)的液体金属的速度和波动性相关的参数被彼此独立地激活以及此外成组地激活。此外，制动区还根据在液体池4的各个部分41、42、43中的液体金属流速被激活，如在下文更详细地解释的。每个制动区10、11、12、13、14、15因此由液体金属池4的被通过放置在结晶器I外部的相应的电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'产生的磁场经过的区域定义，如图13和14中所示的。更具体地，电磁制动器10'、ir、12'、13'、14'、15'被布置在毗邻于前壁16、16'的增强侧壁20和20'外侧。电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'被配置为使得从其产生的磁场横贯池4，优选地根据实质上正交于纵向平面B-B的方向。这种解决方案允许液体池中的更大的制动作用，同时有利地允许控制制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'自身的尺寸。然而，这些电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'可以被配置为使得在池4内产生具有实质上竖直即平行于横切的对称平面A-A的磁力线的磁场，或产生可选择地具有水平的磁力线，即垂直于横切平面A-A并且平行于纵向平面B-B的磁场。在下文，为了本发明的目的，术语液体池4中的“被激活的制动区”意指电磁场根据其被激活的由相应的电磁制动器产生的条件，其决定了涉及区本身的液体金属4的制动作用。术语“被禁用的制动区”代替地意指这样的磁场根据其被“禁用”的条件以中止这样的制动作用，至少直到相应的电磁制动器的新的再激活。如在下文指示的，制动区10、11、
12、13、14、15中的每个可以与其他的制动区10、11、12、13、14、15组合地或每次一个地(即包括其他的制动区10、11、12、13、14、15的同时“禁用”)被激活。图5前视地示出了根据本发明的工艺被应用于其的结晶器I。特别地，这样的图示出了可以根据池4内的流体动力学条件被激活的制动区10、11、12、13、14、15。根据本发明，第一电磁制动器10'被布置为在池4的中央部分41中紧邻于排放器3的出口节段27产生第一制动区10。更具体地，第一制动区10关于横切对称平面A-A对称地延伸并且具有小于同一个出口节段27的侧延伸的侧延伸(根据平行于侧平面B-B的方向测量的)。如再次地在图5中示出的，第一制动区10的位置是使得当其被激活时，液体金属的主要流5、5'被精确地紧邻于排放器3的出口节段27减慢，有利于次级再循环6、6'，次级再循环6、6'由此被增强并且增加它们的速度。表述“紧邻于出口节段27”指示液体金属池的实质上邻近于所述出口节段的部分，如例如图5中所示的。如在下文参照图6更详细地指定的，第一制动区10的激活因此是在相对低的流速的存在下特别地有利的，相对低的流速可以决定紧邻于池4的弯液面7的慢的液体金属速度。根据优选的解决方案，第一制动区10的尺寸(在图6中表不)被建立为使得第一制动区10的侧延伸LlO与排放器3的出口节段27的侧尺寸L27的比率在1/3至I之间。此外，第一制动区10的竖直延伸VlO (在出口节段27上方)与出口节段27和池4的表面7之间的距离V27的比率优选地在0至I之间的范围内。此外，第一制动区10的竖直延伸V9(在所述出口节段27下方)与排放器3的侧延伸L27的比率在0至I之间，优选地等于2/3。根据本发明，第二电磁制动器11'被设置为在主要在第一制动区10下方的位置中产生第二制动区11。第二制动区11是这样的以相对于横切的对称平面A-A对称地延伸并且优选地被包括在池4的中央部分41中。第二制动区11的侧延伸Lll与中央部分41的侧尺寸LS的比率优选地在1/8至2/3之间(见图8)。第二制动区11可以从结晶器I的底部28竖直地延伸至排放器3的出口节段27，优选地从结晶器I的高度H的1/6至距排放器3的出口节段27的距离Dll (相应于同一个出口节段27的宽度L27的约1/4)处。第三电磁制动器12'被布置为在池4的第一侧部分42中产生第三制动区12，从而被横向地包括在第一周边壁17的内表面和横切的对称平面A-A之间。这样的第三制动区12优选地在第一侧壁17的内表面和排放器3的面向同一个第一侧壁17的第一侧边缘19'之间横向地延伸。第三制动区12可以被从结晶器I的高度H的1/3竖直地延伸至池4的弯液面7，优选地从结晶器I的高度H的一半至距池4的表面7的距离D12(等于排放器3的侧尺寸L27的1/6)。第四电磁制动器13'被布置为产生实质上与第三制动区12相对于横切的对称轴A-A成镜像的第四制动区13。更精确地，这样的第四制动区13在池4的第二部分43中延伸，从而被横向地包括在第二侧壁18的内表面和结晶器I的横切的对称平面A-A之间，并且优选地在这样的内表面和排放器3的面向所述第二侧壁18的第二侧边缘19"之间。如对于第三制动区12，第四制动区13也可以被从结晶器I的高度的1/3竖直地延伸至池4的弯液面7，优选地从结晶器I的高度的一半至距池4的表面7的等于排放器3的侧尺寸L27的1/6的距离D12处。第五电磁制动器14'被布置为主要在池4的第一侧部分42中并且主要在上文定义的第三制动区12下方的位置中产生相应的第五制动区14。第五制动区14优选地延伸从而被完全地包括在第一侧壁17和中央部分41之间。第五制动区14可以竖直地在结晶器I的下边缘28和排放器3的出口节段27之间延伸，优选地从结晶器I的高度H的约1/7的高度d至距排放器3的出口节段27的等于排放器本身的宽度L27的约1/3的距离D14处(在图6中)。第六电磁制动器15'被布置为产生实质上与第五制动区14相对于横切的对称轴A-A成镜像的第六制动区15。第六制动区15因此位于液体池4的第二侧部分43中并且主要在在第四制动区13下方的位置中延伸。第六制动区15优选地完全地位于池4的第二侧部分43内，即在第二侧壁18和中央部分41之间。如对于第五制动区14，第六制动区15也可以竖直地在结晶器I的下边缘28和排放器3的下节段27之间延伸，优选地从等于结晶器I的高度H的约1/7的高度至距出口节段27的等于排放器本身的宽度的约1/3的距离D14 处。如看到的，六个制动区10、11、12、13、14、15的布置允许有利地矫正多个的如果不以这种方式的话将导致半成品中的缺陷，甚至导致破坏性的断裂现象的流体动力学情况。值得注意的是，第一制动区10的和第二制动区11的激活分别地允许有利地减慢紧邻于排放器3的出口节段27的以及在接近于结晶器I的底部28的下区中的液体金属的中央流5、5/。第三制动区12和第四制动区13(在下文也被称为“上侧制动区”)的激活代替地允许减慢被朝向弯液面7导向的金属流6、6'，并且第五制动区14和第六制动区15 (在下文也被称为“下侧制动区”)的激活允许减慢接近于池4的底部的流。如在下文更详细地指定的，制动区可以根据被分别的电磁制动器产生的磁场的强度阐释不同的制动作用。特别地，每个制动区10、11、12、13、14、15可以有利地被相对于制动区10、11、12、13、14、15隔离，即被“未被制动的”液体金属的区围绕。在所有的情况下，磁场在池4内重叠从而决定制动区
10、11、12、13、14、15的重叠的可能性被认为是在本发明的范围内。图6涉及第一流体动力学情况，在第一流体动力学情况中被排放器3置入的流速是相对低的，从而决定朝向弯液面7的过度弱的次级再循环6和6'，其不确保对于弯液面以良好的铸造速度和良好的最终品质工作来说足够的速度。在这种情况的存在下，即当紧邻于弯液面7的液体金属的速度V低于第一基准值时，第一制动区10然后被激活从而在池4的中央区中阐释出紧邻于排放器3的出口节段27的制动作用。表述“紧邻于弯液面7”表示实质上在弯液面7和实质上平行于弯液面7的基准平面之间延伸的并且排放器的出口节段实际上被布置在其中的液体金属池。在增加流体动力学阻力时，次级再循环6和6'的强化在该区中被确定，即紧邻于表面7的速度V被增加。如果紧邻于表面7的速度V低于第二基准值然而高于第一值，那么第五制动区14和第六制动区15被激活以进一步强化次级再循环6、6'，即复原弯液面7处的速度V。图7涉及第二可能的流体动力学情况，在第二可能的流体动力学情况中被从排放器3导向至池4的侧部分42、43的金属流速的不对称条件是明显的。在这个条件下，位于池4的侧部分42、43中的制动区有利地被激活，更高的流速被向其导向。在图7中示出的这种情况下，被导向至金属池4的第二侧部分43的金属流5'、6'是比被朝向其他的部分导向的那些更高强度的(即以更高的速度)。在这个条件下，主要精确地位于第二部分43中的第四制动区13和第六制动区15有利地被激活。这种解决方案产生朝向最高强度的流5/、6'的流体动力学阻力，从而有利于流速在液体金属池4中的更对称的再分布。再次地参照图7，如果流速在所有的情况下是过度的，那么较低的流速被导向于其的位于侧部分中的侧制动区可以有利地被激活以获得最优的条件。在这种情况下，在后一个区中的制动作用的强度被建立为低于在其他的侧区中的强度。在图7中示出的这种情况下，例如，在第三制动区12中和在第五制动区14中的制动强度被建立为低于最高强度的流5/、6'在其中作用的第四制动区13和第六制动区15中的制动强度。图8涉及第三可能的情况，在第三可能的情况中高的近似对称的流速存在，其导致弯液面7上的过度的速度和波动性，并且因此不确保对于铸造过程来说最优的条件。在这个条件下，当紧邻于表面7的所述液体金属的速度V和波动性超出预确定的基准值时，所有的有关的侧区有利地被激活(第三制动区12、第四制动区13、第五制动区14和第六制动区15)。此外，在这个条件下，制动作用的强度被差异化，使得上侧制动区(第三制动区12和第四制动区13)产生与被下侧制动区(第五制动区14和第六制动区15)产生的制动作用相比更高强度的制动作用。为了改进铸造工艺和条件，第二下中央制动区(即第二制动区11)优选地也被激活以减慢中部中的流。在其中仅次级再循环6和6'紧邻于池的表面7是特别地高强度的(即在弯液面7的速度V高于预确定的值)的另外的流体动力学条件(图9和10)下，仅上侧制动区可以有利地被激活(第三制动区12和第四制动区13)。第二制动区11的可能的激活有利地允许也制动在池4的中部中的液体金属流5、5'，从而重建最优的流体动力学条件。实际上，紧邻于第二制动区11，金属流可能受到第三制动区12的和第四制动区13的之前的激活影响。图11涉及另外的可能的流体动力学条件，在其中主射流5、5'特别地需要被制动，即在其中在池4的中央部分41中的流速超出预确定的值的条件。为了重建内部运动的正确的再分布，下侧制动区(第五制动区14和第六制动区15)可以有利地被激活。为了优化分布，在池4的同一个中央部分41内的第二侧制动区11，如图12中所示的，可以可能地被激活。如上文指示的，制动区10、11、12、13、14、15可以每个被与彼此独立地激活，但是可选择地可以被成组地激活，从而意指指示了把多个制动区共同地激活使得某些区至少部分地被在单一的作用区域中联合的可能性。参照图8A，例如，主要位于液体池4的同一个侧部分42、43中的侧制动区(被参考数字12、14、13、15指示)可以被共同地激活，从而产生单一的侧制动区(被图8A中的虚线划界)。在图8A中示出的这种情况下，第三制动区12和第五制动区14被共同地激活从而产生第一侧制动区81，并且第四制动区13和第六制动区15被共同地激活从而产生与第一侧制动区82相对于横切的对称平面A-A成镜像的第二侧制动区82。参照图8B，在最接近于池的表面7的位置(被参考数字10、12和13指示)中的制动区(被参考数字10、12和13指示)可以被操作地连接从而产生单一的上制动区83，并且在最接近于池4的底部的位置中的制动区(被参考数字11、14、15指示)可以进而被连接从而产生单一的下制动区84。下制动区84的激活有利地被提供，例如在特别地高强度的射流5的情况下，如上文参照图11和12描述的，并且上制动区83的激活是在特别地高强度的次级再循环6、6'的情况下特别地有利的。本发明还涉及用于薄板的连续铸造设备，其包括结晶器1、排放器3和用于控制结晶器I中的液体金属的流的装置。具体地，这样的装置包括多个电磁制动器10' UT、12'、13'、14'、15'，其中的每个在其激活时产生被结晶器I的周边壁16、16'、17、18界定的液体金属池4内的制动区10、11、12、13、14、15。所述电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'可以被与彼此独立地或可选择地成组地激活和禁用。根据本发明，具有六个电磁制动器，每个用于产生，如果被激活的话，如上文描述的制动区。优选地，电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'每个包括至少一对磁极，该至少一对磁极被对称地布置在结晶器I外侧并且每个在相对于Htt邻于相应的前壁16、16'的热机械增强壁20或20'的接近的且在外部的位置中。在优选的实施方案中，每对磁极(一个作为正极起作用，另一个作为负极)在其激活时产生根据实质上正交于结晶器I的前壁16、16'的方向横贯液体金属池4的磁场。在这种配置中，每个磁极(正的和负的)包括芯部和围绕所述芯部缠绕的供应线圈。与同一个制动器的磁极相关的供应线圈被同时地供电以产生相应的磁场(即以激活相应的制动区)，相应的磁场的强度将与线圈的供电电流成比例。对于每个电磁制动器来说,磁极可以被配置为产生电磁场，在电磁场中磁力线横贯池4，优选地根据正交于前壁16、16'的方向。可选择地，磁极可以产生其磁力线横贯竖直的或水平的磁通量的磁场。在可能的实施方案中，例如，同一个电磁制动器的磁极(例如第一制动器10'的磁极IOA和磁极IOB交互地以平面B-B对称)可以每个包括被布置为产生磁场的两个供应线圈，该磁场的磁力线竖直地或水平地横贯池4。在另外的实施方案中，横贯池4的磁场也可以通过属于不同电磁制动器但是被布置在相对于池4的同侧上的磁极的配合被产生。例如，被放置在相对于池4的同侧上的第三电磁制动器12'的磁极和第四制动器13'的磁极可以被配置为一个作为正极起作用并且另一个作为负极起作用，从而产生其磁力线横贯池4的磁场。在所有的情况下，被两个具有芯部和围绕所述芯部缠绕的供应线圈的磁极界定的电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'的使用允许获得相应的制动区10、11、12、
13、14、15，其中的每个可以被良好地限定并且相对于其他的区隔离。此外，根据强度，每个制动区10、11、12、13、14、15可以有利地显示不同于其他的几何构造。实质上，与FR2772294中描述的解决方案形成对比，在根据本发明的设备中采用的电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'允许获得可能地被与彼此隔离并且每个具有特定的几何构造的制动区。图13和14分别地是根据本发明的设备的第一可能的实施方案的前视图和平面图。图15是这样的设备的从与图14中的观察点相反的观察点看的另外的视图。具体地，图13允许看到被指派至用于产生各个制动区10、11、12、13、14、15的制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'的磁极的竖直位置。在另一个方面，图14和15允许看到在结晶器I外侧的对称的位置，其被每个制动器的磁极相对于纵向平面B-B所占据。为了简单性，图14示出了仅第一电磁制动器10'、第三电磁制动器12'和第四电磁制动器13'的磁极10A、10B、12A、12B、13A、13B。相似地，在图15中为了简单性仅与第二电磁制动器11'、第三电磁制动器14'和第六电磁制动器15'相关的磁极1认、118、14么、148、15么、158被示出。考虑例如第一电磁制动器10,值得注意的是,第一磁极IOA和第二磁极IOB被相对于对称平面B-B对称地布置并且被布置在横切的对称平面A-A上的中心位置中。相似地，与第三制动器13'和第四制动器14'相关的磁极12A、12B和13A、13B的对分别地被相对于平面B-B对称地布置，但是在不同的高度并且在与设置第一电磁制动器10'的10AU0B的纵向位置不同的纵向位置中。根据优选的实施方案，设备包括一对增强壁20、20'，每个被布置为与结晶器I的前壁16、16'接触以增加其的热-机械阻力。各个电磁制动器的磁极12A、12B、13A、13B、10AU0B被布置在毗邻于这些增强壁20、20'的位置中，增强壁20、20'由奥氏体钢制造以允许被池4内的磁极产生的磁场经过。根据本发明的设备优选地还包括一对铁磁性板21、21'，每个被布置为平行于增强壁20、20'，使得对于每个电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'，每个磁极在铁磁性板21、21'和增强壁20、20'之间。参照图14，例如，值得注意的是，磁极10A、12A、13A在铁磁性板21和毗邻于第一前壁16的增强壁20之间，并且磁极10B、12B、13B在铁磁性板21'和毗邻于结晶器I的第二前壁16'的另一个加强板20'之间。使用铁磁性板21、21'允许从与液体金属池4相对的侧有利地封闭被磁性芯部产生的磁通量。由此，回路的磁阻被减少至减少用于激活磁极所消耗的电的优点，把磁通量强度考虑为恒定的。如果设备被激活以矫正图6中的流体动力学条件，则通过第一铁磁性板21，磁通量可以主要被封闭在磁极IOA和共同地磁极14A和15A之间。相似地，在与纵向对称平面B-B相对的侧，磁通量可以主要被封闭在磁极IOB和共同地磁极14B、15B之间。在图9中示出的其中上侧区12、13的激活被提供的这种情况下，铁磁性板21、21'允许在电磁制动器12'和13'的磁极之间被产生的磁通量被封闭，并且对于在图10中示出的条件，铁磁性板21、21'允许封闭被电磁制动器12'、13'和11'在磁极之间产生的磁通量。在图8、8A和8B中示出的情况下，电磁制动器的磁极之间的磁通量可以有利地被以各种方式封闭。例如，在图8A中的情况下，磁通量可以部分地被封闭在被共同地激活的制动器13'的磁极13A、13B和制动器15'的磁极15A、15B之间并且部分地被封闭在被共同地激活的制动器12'的磁极12A、12B和制动器14'的磁极14A、14B之间。相似地，在图8B中的情况下，磁通量有利地被封闭在被成组地激活的电磁制动器10'、12'、13'的磁极10A、10B、12A、12B、13A、13B和也被成组地激活的电磁制动器11'、14'、15'的磁极11A、11B、14A、14B、15A、15B 之间。如果重量和尺寸需要被减少和/或铸造工艺不要求所有的被由铁磁性材料制造的板21、21'确保的灵活性和配置，那么被磁极产生的磁通量可以借助于在各个磁极之间的直接铁磁性连接被封闭。对于在图6中示出的激活模式，例如，并且在排他地以低流速铸造的情况下，一对上下颠倒的T形板可以被布置为平行于增强壁20、20'以允许被激活的制动器10'、14'和15'的磁极之间的封闭。相似地，在要求次级再循环6、6'被减慢的铸造条件决定的在图10中示出的激活模式中，两个上下颠倒的T形板可以有利地被使用，代替更大的铁磁性板21、21'。在这种情况下，每个T形板将允许磁通量被封闭，该磁通量被布置在相对于纵向对称平面B-B的同一个侧并且属于被激活的电磁制动器11'、12'和13/的磁极产生。图16涉及根据本发明的设备的第二实施方案，通过第二实施方案磁通量被独立地封闭在被布置为毗邻于两个由奥氏体钢制造的增强壁20、20'的同一个电磁制动器的两个对称磁极之间(例如第一制动器10'的对称的磁极10AU0B或第三制动器12'的磁极12A、12B或第四电磁制动器13'的磁极13A、13B)。这种配置可以通过使用另一对铁磁性板21"被获得，另一对铁磁性板21"紧邻于两个板21、21'的侧边缘横向地连接两个板21、21'。这种解决方案允许进一步减少磁路的磁阻。在某些特定的情况下，这两个板21"可以被结晶器I的机械支承结构以及被热机械增强壁20和20'(未示出)代替。图17涉及根据本发明的设备的另外的实施方案，在其中铁磁性插入物10"、12"、13"被包括在壁20、20'中的每个中，分别具有大于或等于磁性制动器10'、12'、13'的磁极的竖直尺寸和侧尺寸的竖直尺寸和侧尺寸，并且与由奥氏体钢制造的壁20、20' 一样厚或比壁20、20'薄。这种解决方案允许有利地限制意图用于线圈的为各个制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'的磁极供电以获得可以被在池4中激活的各个制动区10、11、12、13、14、15
中需要的力强度的电消耗。图18与根据本发明的设备的另外的实施方案相关，其与图16中的解决方案相似地允许限制所使用的电。在这种情况下，由奥氏体钢制造的增强壁20、20'中的每个包括开口 10" '、12" '、13"'，相应的制动器10'、12'、13'的相应的磁极分别地被布置穿过其，以把这些磁极放置在接近于结晶器I的由铜制造的周边壁16、16'的位置中。特别地，这些开口 10" '、12" '、13"'比相应的磁极大并且优选地具有过大的竖直尺寸，以允许结晶器I在铸造过程期间经受的竖直振荡。值得注意的是，在图17和18中，仅分别地与第一制动器10'、与第三制动器12和与第四制动器13'相关的铁磁性插入物10"、12"、13"和开口 10" '、12" '、13"'被示出，但是相应的插入物和相应的开口(在这些图中未看到)也向第二制动器11'、第五制动器14'和第六电磁制动器15提供。对于上文公开的所有的实施方案来说，用于控制流的装置可以被连接于结晶器I并且因此竖直地随着其振荡。然而，为了限制运动的质量，设备保持优选地独立于结晶器I并且保持相对于结晶器I的固定位置。此外，在所有的被考虑的情况下，磁场的强度可以被对于每个制动区10、11、12、13、14、15独立地建立或多个制动区可以具有同一个强度。这样的强度可以达到0. 5T。当磁场的强度在0. OlT至0. 3T之间时，因此达到了在性能和能量节约的方面的优良结果。参照图19、20、21，装置的结构可以根据排放器3内的连续铸造过程的变化性被简化。特别地，如果铸造条件是稳定的，那么装置可以仅牺牲实际上对于控制液体金属的流有用的电磁制动器10'、11'、12'、13'、14'、15'。这种解决方案有利地允许减少操作成本以及，最重要的，装置的总质量。因此，在这方面，考虑例如在图6中图解地图示的铸造条件(即以低速度和低流速)，装置可以仅包括第二电磁制动器11'、第三电磁制动器12'和第四电磁制动器13'，如在图19中图解地图示的。相似地，如果铸造过程和排放器3的构造伴随有次级再循环速度6、6'，根据在图9和10中图解地图示的条件，那么将是可能的是，把仅第二电磁制动器11'、第三电磁制动器12'、第三电磁制动器13'安装在装置上，根据在图20中图解地示出的布置。在其中铸造过程伴随有弯液面7的高流速度和高波动性的另外的情况下(如在图8中图解地图示的)，装置可以通过安装第二电磁制动器11'、第三电磁制动器12'、第四电磁制动器13'、第五电磁制动器14'和第六电磁制动器15'并且有利地“放弃”安装第一电磁制动器10'被简化。所提到的图19、20、21每个表示为了具体的铸造条件提供的装置的具体配置。值得指出的是，在这样的图中，装置的具体配置借助于第一铁磁性板21以及被布置在这样的第一铁磁性板上的每个电磁体10'、11'、12'、13'、14'、15'的磁极10A、11A、12A、13A、14A、15A被以简化的方式图示。在这样的图中，使用虚线绘制的矩形具有指示相对于在例如图13中示出的六个电磁体配置"未被安装"的电磁体的目的。
根据本发明的工艺允许完全地实现预确定的任务和目的。特别地，可以被独立地或成组地激活/禁用的多个制动区的存在有利地允许在任何在铸造过程期间发生的流体动力学条件下控制池内的流的分布。包括差异化的制动区，工艺有利地是灵活的、可靠的并且易于实施的。最后，值得注意的是，根据本发明的用于控制结晶器I中的金属流的装置不仅允许多个制动区的同时激活而且允许单一制动区的激活。
权利要求
1.一种用于在薄板的连续铸造中控制液体金属的流的工艺，其中提供 -结晶器(1)，其包括周边壁(16、16'、17、18)，所述周边壁(16、16'、17、18)界定用于液体金属池(4)的内含容积； -排放器(3)，其被在中央地布置在所述池(4)中以排放所述液体金属； -第一电磁制动器(10')，其用于在所述池(4)的中央部分(41)中紧邻于所述液体金属从所述排放器(3)离开的出口节段(27)产生第一制动区(10)，所述中央部分(41)被界定在所述结晶器(I)的两个周边前壁(16、16')之间； -第二电磁制动器(11')，其用于在所述池(4)的所述中央部分(41)中在所述第一制动区(10)下方的位置中产生第二制动区(11)； -第三电磁制动器(12')，其用于在所述池(4)的第一侧部分(42)中在所述中央部分(41)和实质上正交于所述前壁(16、16')的第一周边侧壁(17)之间产生第三制动区(12)； -第四电磁制动器(13')，其用于在所述池(4)的第二侧部分(43)内产生第四制动区(13)，所述第二侧部分(43)关于实质上正交于所述前周边壁(16、16')的对称平面(A-A)与所述池(4)的所述第一侧部分(42)对称； -第五电磁制动器(14')，其用于主要在所述池(4)的所述第一侧部分(42)中在主要在所述第三制动区(12)下方的位置中产生第五制动区(14)； -第六电磁制动器(15')，其用于在所述池(4)的所述第二侧部分(43)中在主要在所述第四制动区(13)下方的位置中产生第六制动区(15)； 其中所述工艺包括根据所述液体金属在所述池(4)中的流体动力学条件的特征参数来独立地或成组地激活所述制动区(10、11、12、13、14、15)。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中当紧邻于所述池(4)的表面(7)的所述液体金属的速度低于第一基准值时，提供所述第一制动区(10)的激活，以及如果在所述第一制动区(10)激活时所述液体金属的所述速度慢于比所述第一基准值高的第二基准值，则提供所述第三制动区(12)和所述第四制动区(13)的激活。
3.根据权利要求1所述的工艺，其中如果朝向所述侧部分(43、42)中的第一个导向的液体金属的流速高于朝向所述侧部分(42、43)中的第二个导向的流速，则提供位于所述池(4)的所述侧部分(43、42)中的第一个中的所述制动区(12、14、13、15)的激活。
4.根据权利要求3所述的工艺，其中与具有液体金属的最高流速的所述侧部分(43)相关的所述制动区(13、15)被激活，从而相对于与具有最低流速的另一侧部分(42)相关的所述制动区(12、14)产生较高的制动作用。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中与所述池(4)的所述侧部分(43、42)相关的所述制动区(12、14、13、15)的激活当紧邻于所述池⑷的表面(7)的所述液体金属的速度和波动性超出预确定的基准值时被提供，所述第三制动区(12)和所述第四制动区(13)被激活从而相对于所述第五制动区(14)和所述第六制动区(15)产生较高的制动作用。
6.根据权利要求5所述的工艺，其中所述第二制动区(11)的激活被提供。
7.根据权利要求1所述的工艺，其中与所述池(4)的所述侧部分(43、42)相关的所述制动区(12、14、13、15)的激活当紧邻于所述池(4)的表面(7)的所述液体金属的速度超出预确定的基准值时被提供。
8.根据权利要求7所述的工艺，其中所述第二制动区(11)的激活被提供。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中提供对于以下的激活 -在所述池(4)的所述第一侧部分(42)中可激活的制动区(12、14)的组；和/或 -在所述池(4)的所述第二侧部分(43)中可激活的制动区(13、15)的组。
10.根据权利要求1所述的工艺，其中第一制动区(10)、第三制动区(12)和第四制动区(13)的成组的激活和/或第二制动区(11)、第五制动区(14)和第六制动区(15)的成组的激活被提供。
11.一种用于薄板的连续铸造设备，包括 -结晶器(I); -排放器(3)，其适于把液体金属排放入所述结晶器(I)中； -用于控制所述结晶器(I)中的液体金属的流的装置，所述装置包括多个电磁制动器(10;、ir U2/ U3/ U4/ U5/ )，所述多个电磁制动器(1(V、ir >12; U3/ U4/、15')中的每个是可激活的以在液体金属池中产生相应的制动区(10、11、12、13、14、15)，所述液体金属池由所述结晶器(I)的与彼此相对的两个前壁(16、16')以及所述结晶器(I)的与彼此相对并且正交于所述前壁(16、16')的两个侧壁(17，18)划界，并且其中-第一电磁制动器(10')，如果被激活，则其在所述池(4)的中央部分(41)中紧邻于所述液体金属从所述排放器(3)离开的出口节段(27)产生第一制动区(10)，所述中央部分(41)被界定在所述结晶器(I)的所述前壁(16、16')之间； -第二电磁制动器(11')，如果被激活，则其在所述池(4)的所述中央部分(41)中在主要在所述第一制动区(10)下方的位置中产生第二制动区(11)； -第三电磁制动器(12')，如果被激活，则其在所述池(4)的第一侧部分(42)中在所述中央部分(41)和第一周边侧壁(17)之间产生第三制动区(12)，所述第一周边侧壁(17)实质上被包括在所述前壁(16、16')之间； -第四电磁制动器(13')，如果被激活，则其在所述池(4)的关于实质上正交于所述前壁(16、16')的对称平面(A-A)与所述池(4)的所述第一中央部分(41)对称的第二侧部分(43)内产生第四制动区(13)； -第五电磁制动器(14')，如果被激活，则其在所述池(4)的所述第一侧部分(42)中在主要在所述第三制动区(12)下方的位置中产生第五制动区(14)； -第六电磁制动器(15')，如果被激活，则其在所述池(4)的所述第二侧部分(43)中在主要在所述第四制动区(13)下方的位置中产生第六制动区(15)。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述电磁制动器(10'、11'、12'、13'、14'、15')中的至少一个包括关于所述结晶器(I)的对称平面(B-B)对称地布置的一对磁极，所述对称平面(B-B)实质上平行于所述前壁(16、16')，每个磁极包括芯部和被直流电供电的线圈，所述磁极(10'、11'、12'、13'、14'、15')被配置为使得产生根据实质上正交于所述结晶器(I)的所述前壁(16、16')的方向横贯所述池(4)的磁场。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述电磁制动器(10'、11'、12'、13'、14'、15')中的每个包括关于所述结晶器(I)的对称平面(B-B)对称地布置的一对磁极，所述对称平面(B-B)实质上平行于所述前壁(16、16')。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述设备包括一对增强壁(20、20')，所述增强壁(20、20')每个在外部毗邻于所述结晶器的所述前壁(16、16')中的一个，所述设备包括一对铁磁性板(21、21')，所述铁磁性板(21、21')每个被布置为平行于所述增强壁(20、20')中的一个，使得被布置在相对于所述对称平面(B-B)的同侧上的所述磁极被包括在所 述增强壁(20、20')中的一个和所述铁磁性板(21、21')中的一个之间。
全文摘要
本发明涉及用于控制用于薄板的连续铸造的结晶器中的液体金属流的分布的工艺。特别地，工艺应用于包括界定用于液体金属池的内含容积的周边壁的结晶器，该液体金属池通过被放置在池的中部中的排放器是可置入的。工艺包括布置每个用于在所述池内产生制动区的多个电磁制动器，以及根据池内的液体金属的流体动力学条件的特征参数来把这些电磁制动器独立地或成组地激活。
文档编号B22D11/115GK103068504SQ201180038568
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年8月5日
发明者法比奥·瓜斯蒂尼, 安德烈·科杜蒂, 米歇尔·米宁, 法比奥·范切特 申请人:丹尼尔和科菲森梅克尼齐有限公司