专利名称:导电性流体尤指连续铸造中熔化金属浴之流动调节方法和装置的制作方法
本发明广义上关于连续铸造，更具体言之，系关于新颖改进方法，以调节导电性液体，尤其是连续铸造中熔化金属浴之流动。
一般而言，本发明装置包括倾注管，具有管道，管道具有中心区，以及电磁线圈，具有共心配置在倾注管周围之电磁有效长度。
在连续铸造中，金属自一容器流动至另一容器，例如自熔桶流至大盘，或自大盘流至连续铸造模具，是以止挡件或滑件或闸门加以调整。在铸造操作之际可能引起调节构件的各种缺点以及各种故障，已广为人知。一些实例为所谓泄漏或漏液止挡件，流动段之凝固，常常不充分之调节法，机械性运动组件之磨耗，必须有液力促动或移动机构等。
已知技术之连续铸造中，尝试利用共心配置于倾注管周围的线圈所发生的电磁力，以限制或紧缩流过倾注管之金属断面。然而，在对铸造或倾注流束之此类电磁性影响中，所施与效果不充分。特别是，不可能完全阻止金属流动，由于物理上的原因，受到影响的金属流动，自然会受限制至某程度，但不会完全受到紧缩。
所以，基于前述，本发明之主要目的，在于提供新颖改良方法和装置，以供调节连续铸造中之导电性液，尤其是熔化金属流束，而无习知构造中之前述缺点和短处。
本发明另一且更特殊之目的，在于提供前述类型之新颖改良方法和装置，以供调节导电性液体流动，并具有较前此已知止挡件机构或滑件更佳之调节性，提高操作安全性，降低保养费用，且物理磨耗较少。
本发明又一重大目的，在于提供操作上可靠之起始和终止金属流动。
本发明再一目的，在于提供上述特性之装置的新颖改良构造，构造和设计较为简单，制造极为经济，操作上有高度可靠性，不易遇到破裂或故障，且所需保养和服务最少。
兹为实施本发明上述及其他目的，由下述可更为明了，本发明方法之特点，在于包括如下步骤，抑制导电性液体，尤指熔化金属，在倾注管之管道中心内，和配置在倾注管周围之线圈所发生电磁场的电磁有效长度内之流动，并容许限制性或紧缩性电磁力，得以调节导电性熔化金属之流动，以作用于该导电性熔化金属上，调节其流量。
本发明装置之特点，在于包括防火、耐热或耐火插件，安装在电磁线圈之电磁有效长度内的管道，耐火插件具有上部和外侧，至少在其上部占有倾注管之管道的中心区，而利用电磁力调节之导电性熔化金属，是在耐火插件之外侧流动。
导电性液体(典型上为熔化金属)之流量，可借抑制或延续电磁线圈中心及电磁线圈之电磁有效长度内的倾注管中心之液体或金属流动，并对金属或液体施加以限制性或紧缩性电磁力，而调节至完全阻止或紧缩。电磁场之构型和强度，在指定之几何形状条件下，即决定流过之导电性液体或熔化金属量。因此，可以实现较佳之调节，或阻止流动之可能性。
抑制金属流动时，宜同时在电磁线圈的有效长度内，令流动金属向外转向，因为在此情况下，由电磁线圈产生的力直接作用于反逆导电性金属流动之方向。电磁线圈之有效长度大约为电磁线圈在线圈轴线内之物理长度。
为完全阻绝熔化金属之流动，宜利用电磁线圈之电磁效应，简便阻绝金属流动，以冷却位于倾注管之管道内的金属，加以凝固，并随后切断电磁场。以此方式，可形成可靠之封闭或止挡，甚至为期更长。必要时，可借外力，例如启开电磁场，使再熔化。
又一有利之可能性，包含将位于流动方向之有效线圈长度以前的金属冷却，并加以凝固。将电磁线圈升举至金属阻塞之高度，予以开启，或将永久性配置于此高度之第二电磁线圈开启，即可除去凝固之金属阻塞。以此方式，例如在复数股工厂中，可对个别股，在中断后，选择性重新铸造。
同样有利的是，将倾注管之管道内，以及电磁线圈之电磁有效区内的金属冷却，加以凝固，且在需选择性开始金属流动之时，尤其是在连续铸造钢股中开始铸造时，可借电磁线圈之助，以感应加热再熔化。以此方式，例如在复数股铸造工厂中，可进行选择性开始个别股之铸造。
利用耐火插件充填或占有倾注管之管道中心，至少其上部，使金属在耐火插件外侧流动，以致电磁线圈之电磁影响，可作用于接迎感应线圈之区域，而达成上述效果。调节所需之场强度必要条件，可由该区内低能量要件产生。因此可以实现调节之更佳可能性，或阻止金属流动之可能性。
插件最好与倾注管共同形成环状空间，其在电磁线圈之电磁有效区内的长度，可影响调节特性。
充填或占有倾注管中心的耐火插件直径，宜就有关被倾注之熔化金属流束的导电性，或线圈电流之频率，或二者，加以选择。当耐火插件直径大于电磁场渗透熔化金属浴之深度三倍以上时，可达成特佳之调节可能性。须知此项渗透深度，即为1970年5月21日所公告德国专利公报第1，803，473号所载之渗透尺寸。
倾注管之管道或流动沟道，最好在金属流至空间或室之方向中，具有扩大阶部或伸出之扩大部，而耐火插件即以对该空间或室之端面的隔开关系，固定于此扩大部。金属流动即移动进入位于外面之间隙，亦即环状空间。金属可在间隙之前的空间内，充分受到限制或紧缩，故当有充分大量之熔化金属向内移动时，即不再有金属流过以耐火插件外表面与倾注管内表面为界限之环状空间。
耐火插件最好在其上部具有径孔或流动沟道，熔化金属可经此流出环状空间或室，进入耐火插件之中心流动沟道或管道，并可在此流动沟道或管道内向下流动。金属(例如钢)即可在中心导入次一容器内，对小股挤型特别有利。
依照本发明又一明显特征，耐火插件可在倾注管内调节高度，例如利用倾注管的扩大阶部或径孔内所设螺纹为之。耐火插件上部至扩大阶部或径孔端面之间隔，即可变异，亦即借改变倾注管内表面与插入之耐火插件顶面间所形成之空间，使该流动空间可适合暂时状态。
导热和导电良好之环状空间，可进一步配置于倾注管内，依钢流动方向看，在耐火插件的上部之前，并在流动沟道或管道之共心周围。此导热和导电性环状空间，可经供应导管喷溅冷却剂。以下参照如图示具体例所述，即可提供止挡和阻塞金属流动之特别有利的可能性。依照又一明显特点，电磁线圈可沿倾注管调节轴向高度，宜达隐藏或内部环形或环之高度。刻意为阻止金属流动而产生之钢塞，即可于任何时间再熔化。
冷却构件或散热座，可安装于耐火插件之上部。此冷却构件或本体可使铸造开始时先流入倾注管内的金属凝固。此冷却构件系安装于倾注管的径孔内，于倾注管和耐火插件的总成之前，但亦可积合入耐火插件内。冷却构件可例如包括金属冷却块件或构件，利用鸠尾导件与耐火插件连接。
若流量需自0%调节至100%，则依又一具体例，则金属流动可在进入环状空间之前转向或折向，进入向上流动方向，即与重力相反。于举例之装置具体例中，至少有一流动开口或通道，可配置在耐火插件内，使熔化金属在进入环状空间之前，流经此流动开口或通道，并可自下方导入环状空间内，而自环状空间流出之径孔，则于环状空间之金属进口侧，配置在耐火插件之限制边缘以上。在如此装置中，由于环状空间内衍生之扰流所造成金属泼溅，可落回到较低之分配沟道。因此，不会自倾注管流出。
本发明由如下详述，即可更清楚明白，而上述以外之目的，亦可明显了解。下述系参照，其中第1图简示本发明之第一具体例，有倾注管，插件，和电磁线圈;
第2图简示本发明另一具体例;
第3图简示沿第4图Ⅲ-Ⅲ线之断面图;
第4图简示本发明另一具体例沿第3图Ⅳ-Ⅳ线之断面图。
兹参照
，须知为求简化，图中仅示调节导电性流体流动所用装置的足够结构，使精于此道之士便于明了本发明之基本原理和构想。子特别参见第1图，图示装置系举例之用，并非仅限于此，用以实施上述方法，由图可见，包括耐火插件2，紧止于倾注管1内，通入连续铸造模具3，以装造钢股18。倾注管1位于图上未特别详示;倾注容器(例如大盘)下方，钢自该容器流入倾注管1之流动沟道或管道5内。倾注管1设有管道5之阶部或增量扩大部，依钢流动方向增加尺寸，至空间或室21。耐火插件2之上部9，位于与空间21之端面7一段间隔10处。此上部9之直径较倾注管1之扩大流动沟道径孔或管道径孔14为小，且充填或占据此径孔14中心，同时在倾注管1内壁与耐火插件2上部之间，形成环状空间或环11。螺纹20容许间隔10变动，故刚好上部9上方决定性流动断面，可为空间21而调节。电磁线圈25共心配置于倾注管，周围使电磁线圈25中心位于空间21之大致高度。
自上方流经倾注管之管道5的钢，系利用上部9之上表面经向朝外导引，再沿环状空间11向下流动。在电磁线圈25之电磁有效区或长度内，即大约相当于电磁线圈25之实体长度26，以及在线圈25和倾注管之管道5中心内，即可延缓或抑制金属流动。耐火插件2之上部9例如具有四个径孔16，钢可经此导至轴向和中心流动沟道或管道17，由此可流入连续铸模3内形成之钢股18液体芯部内。
如电磁线圈25供应电流，即对管道5流出之钢施以电磁影响，而向下流动。即可产生制动作用，因场力占用于向外流动之金属，在金属流过环状空间或间隙11时，可上升至涡流制动效果，且进而导至金属流动限制或紧缩，由于增加场强度产生金属移动，而减少流动断面。
线圈长度26可依所需效果决定。在较长线圈25中，例如延伸于环状空间11之全长者，共享涡流制动效果较大，可进行较细调节金属流动。在较短线圈25中，其有效区例如第1图点线所示主要包括位于耐火插件2上部9，刚好上方之空间21者，其有效作用多少限于钢关于边缘28之集中限制或紧缩。
电磁线圈25可如双头箭27所示，沿倾注管1调节其高度。借选择施加于电磁线圈25之电流，流动中之钢可借提高限制或紧缩而制动或阻止，迄今为止，凹凸液面即内移动，越过上部9之边缘28，如第1图所示。金属流量自0%至100%之简单而操作可靠的调节性，即因此有其可能，不需要机械或运动组件，也无机械性磨耗。利用小间隔配置于倾注管1周围之电磁线圈有效区域内的感应加热，即可排除钢在装置内之不良凝固。
在第1图所示连续铸造用具体例中，可铸造边缘长度130毫米之钢条，管道5直径达约40毫米，环状空间11之外径和内径分别约65和60毫米，而耐火插件2内之轴向径孔17直径约25毫米。以此几何关系以及至电磁线圈25中心之总铁静压高度达约500毫米之情况而言，预期在50%至100%流量区域内之调节，需约7KA。为调节自10%至100%流量范围，线圈电流需约10KA，而预计操作完全终止约需15KA。此等要件相当于采用例如1000赫之电压频率，和低电压之电源。
石墨化防火或耐火材料之环，安装于倾注管1内与管道5共心，且兼具良好导热和导电性。环30可经供应管道31浸结或喷溅冷却剂或媒质，例如空气或惰性气体。因此，例如在铸造终止时，即有实现阻止流动之可能性，甚至不需连续作动之电磁线圈25。因此，流动可以电磁方式简略中断或抑制，而导热良好之环30随后即冷却至此区域内之金属完全凝固为止。然后，线圈25即可关掉。线圈25即可由其高度调节性而轴向移至环30之高度，使上述方式中断之金属流动，亦有感应再熔化之可能性存在，并重新铸造。亦可设备第二电磁线圈25a，以代替调节电磁线圈25之高度。第二电磁线圈25a系静止安装于环或环件30之高度。
第2图表示又一具体例，其中，耐火插件2自上面插入倾注管1内。如有需要，此耐火插件2可利用防火或耐火水泥，安装于倾注管1内。在此具体例内，径孔16位于同样高度。电磁线圈25之作用，如图右半所示。如电磁线圈25供应充分高之电流强度，则材料在耐火插件2上部9之宽度内面受到径向紧缩，而以此方式抑制或阻挠进一步流经倾注管1内壁与上部9间所形成之空间或室11。呈碟状之冷却构件或散热座35，开始铸造之前，是安装在耐火插件2上，如虚线所示。因此，即可调节开始铸造，在钢倾注入倾注管内之后，金属流动即先利用冷却构件或碟35的冷却效果加以抑制。在冷却构件35区域内凝固的金属，可利用电磁线圈25的感应加热效果，暂时选择性熔化。冷却构件35亦可整台入耐火插件2内，且例如可借习知鸠尾状导件紧结或夹住其上。
第2图所示沉浸式倾注管1，浸入未特别图示之连续铸模的熔化金属浴内。须知较短之非沉浸式倾注管1亦可采用。
影响金属流量之电磁力的控制或调整，可借流经电磁线圈25的电流强度为之。以规定之固定电流密度，亦可改变对熔液之电磁力，其中，电磁线圈25是沿其轴线移动，或更一般性的是，电磁线圈25相对于边缘28(与对空间21分开)的几何位置，或电磁线圈25内之电流，即因电气或机械电流移动而异。此外，可设想上述措施之组合式。
在第1和2图之具体例中，电磁线圈25是配置在倾注管1周围。电磁线圈25与环状空间11之间隔，因此受到倾注管1壁厚之影响。环状空间11亦可由电磁线圈25，和具有边缘28之移动本体，直接形成。在此配置中，电磁线圈25可涂布一薄层之陶瓷材料，例如可构成倾注管1之延长体。以如此配置，效率可获相当改进。
以本发明又一具体例而言，移动本体可在边缘28上方，设备止挡件形状之突部，与适当形成之倾注管1联合形成止挡封盖。如移动本体与该倾注管1之轴向移动组件，联合朝倾注管1静止部之方向运动，则管塞状突部可封闭或阻塞静止之倾注管，该止挡封盖是自下方向上有效，例如完全阻断金属外流，一如紧急封盖。
具有二流动开口或通道41的防火或耐火插件40，系配置在第3和4图之倾注管43内。环状空间44是配置在电磁线圈45的有效区域内，于耐火插件40与倾注管43之间。流动开口或通道41通入亦呈环状之分配沟通46，熔化金属在其内，于进入环状空间44之前分道或转向，并依箭头47方向自下方给入环状空间44。熔化金属目环状空间44外流用之径孔49，位于限定环状空间44之进口断面的限制边缘以上。
倾注管1或43，耐火插件2或44，以及电磁线圈25或45，以图形为宜，如图所示。但选用其他断面，诸如卵形、多角形等，亦完全可行。
本发明方法和装置，亦可有利采用于复股铸造工厂。例如，若干条型或块型股18，可于小小股间隔，以同样抽出速度铸造，并采用通常工厂组件，诸如震荡器、导辊、剪力机等。在复股工厂内，对电磁线圈供应电流用之电气设备，可包含各个别股所用之独立中频电流源，或每复股工厂之中频电源，将个别电磁线圈25并联或串联。个别股18之个别控制或调整，可利用上述控制可能性之一，或其组合式为之。如采用并联，亦可设想例如利用可变电介质常数之串联抗流圈，来控制个别股18。
本发明正好可有利应用于所谓双铸造或双成型，其中，二股必须准确同步铸造。
本发明较佳具体之图示和说明如上，但须确知本发明不限于此，而是在如下请求专利部分范围内，可有其他各种具体例和实施方式。
权利要求
1.导电性液体尤指连续铸造中金属熔液之流动调节方法，有倾注管，和产生电磁场之线圈，共心配置于后者周围，其特征为，金属流动受阻于线圈及线圈电磁有效长度内的倾注管管道之中心内，而即有调节流量之紧缩性电磁力施加于金属者。
2.根据权利要求
1之方法，其特征为，金属流动因金属在线圈之电磁有效长度内向外流动而受阻者。
3.根据权利要求
1或2项之方法，可供阻断金属流动，尤指中断连续铸钢，其特征为，金属流动以电磁方式简短压制，位于倾注管管道内之金属即被冷却并凝固，而电磁场随即被关闭者。
4.根据权利要求
3之方法，其特征为，位于倾注管之管道内的金属依流动方向，在线圈有效长度之前，被冷却并凝固者。
5.根据权利要求
1至4项中一项之方法，可供启动金属流动，尤指在连续铸钢中启动铸造，其特征为，在线圈之电磁有效长度内的倾注管管道内之金属，被冷却并凝固，并在所需时间，以线圈籍感应方式熔化者。
6.根据权利要求
1至5项中一项之方法，其特征为，金属流动于进入环状空间之前，于线圈之电磁有效长度内折向，变成向上流动者。
7.导电性液体流动之调节装置，有倾注管，和共心配置于后者周围之电磁线圈，其特征为，防火插件本体(2)系紧结于线圈(25)之电磁有效长度内的倾注管(1)之管道(5)内，至少其上部(9)系充填在倾注管管道中心，而利用电磁力调节之金属熔液量即在其外侧流动者。
8.根据权利要求
第7项之装置，其特征为，插件(2)联合倾注管以形成环状空间(11)，其在线圈之电磁有效区域内的长度，会影响调节特性者。
9.根据权利要求
7或8项之装置，其特征为，充填在倾注管中心之插件的直径，是依金属熔液之导电系数，和/或线圈电流频率选择者。
10.根据权利要求
7至9项中一项之装置，其特征为，插件(2)直径比电磁场渗透入金属熔液内之深度8的三倍为大者。
11.根据权利要求
7至10项中一项之装置，其特征为，倾注管(1)之管道(5)包括主空间(21)之有阶扩大部，而插件(2)即紧结于与空间(21)之端面(7)的间隔(10)处者。
12.根据权利要求
7至11项中一项之装置，其特征为插件(2)之上部(9)包括径孔(16)，将环状空间(11)与插件(2)之轴向流动沟道(17)连接者。
13.根据权利要求
7至12项中一项之装置，其特征为插件(2)系高度调节自如地紧结于倾注管(1)内者。
14.根据权利要求
7至13项中一项之装置，其特征为，导热性和导电性环(30)，配置于倾注管(1)内，依铸造方向，是在插件(2)的上部(9)之前，并集中于管道(5)周围者。
15.根据权利要求
14项之装置，其特征为，线圈(25)可调节高度达至少进入环(30)区域内者。
16.根据权利要求
7至15项中一项之装置，其特征为，冷却本体(35)系安装在插件(2)之上部(9)上方者。
17.根据权利要求
7至16项中一项之装置，其特征为，至少一流动通道(41)配置在防火插件(40)内，使金属熔液在进入环状空间(44)之前，流经流动通道(41)，而环状空间(44)可自下方进料，流出环状空间(44)用之径孔(45)系配置在环状空间(44)金属进口侧之限制边缘(50)上方者。
专利摘要
以电磁方式调节流动之方法，及实施此法所用之装置，是利用安装于倾注管之管道中的插件，将倾注管内流动的熔化金属，抑制于倾注管之中区内，并径向朝外转向。电磁线圈共心配置于倾注管周围，对熔化金属施以紧缩性电磁力，因此以广泛围调节熔化金属之流动。
文档编号B22D11/18GK85100795SQ85100795
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者葛罗·汉斯, 穆勒·爱德 申请人:瑞士商凯斯史丹股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan