专利名称:带有多功能搅拌器的连铸生产线的制作方法
这项发明涉及到一条带有多功能搅拌器的连铸生产线。更确切地说，本发明涉及的连铸生产线能满足任何发展的需要，并且为多功能搅拌设置的应用创造了条件。
结晶器和连铸生产线的整个布置可以控制在0～90°的所希望的弧度内。因此，本发明可以用于水平、基本水平，立式或基本立式连铸。事实上，本发明的新原理可适用于从水平到立式任何形式的连铸。在下面的说明中，虽然公开本发明的一种应用例;基本水平的连铸，但应当认为本发明的原理可用于任何形式的连铸。
已有的技术曾试图提供一些减小整个连铸生产线尺寸的实施例。众所周知，传统的连铸生产线包括一个立式或基本立式的结晶器和一条连铸生产线，该连铸生产线逐渐弯曲，直到它发展成为基本是水平的生产线，以便与拉坯及矫直装置相适应。
在这样的实施例中，因为要求浇铸线的曲率不能超过一定的限度，所以浇铸生产线，包括结晶器在内具有相当高的垂直尺寸。
为减小连铸生产线的高度，提出了一些实施例，在这些实施例中，连铸生产线的布置基本是倾斜的。
例如，专利CH402172要求保护一个带有弧形结晶器的金属连铸设备，还要求保护一个安装在该设备出口以后部位的棒用弧形导向装置及拉坯装置。该设备的特征是，结晶器布置在通过结晶器曲率中心的水平面的下面;在这种情况下，通过结晶器曲率中心和通过弧形结晶器内壁上缘的平面与上述平面形成20～89°之间的一个角度。
该专利还要求保护一种电磁搅拌装置的使用，以影响浇铸方向。
然而，上述建议受到如下两个方面的实际限制;实际作出发明的设备受到限制;电磁搅拌装置不能做到既在浇铸中有效地影响浇铸而又不引起不正常现象。
虽然电磁搅拌装置比之初期的技术有了许多进步，但是，所有的已知的电磁搅装置一般都有这些缺点。
首先，这样的电磁搅拌装置引起的主要问题是，进入结晶器的熔融金属的冷却缺乏均匀性。
这种冷却不均匀性的缺陷可以引起材料内部的裂纹和发裂，并且除降低材料的质量外，还会造成铸造和拉坯的困难。
加之，相对于结晶器壁的浇铸自由表面的倾斜使吸收在熔融金属中的任何气体都难以脱除。因此，这些气体留在结晶器里，并且当金属凝固时封闭在铸坯中。
因此，用这种方法得到的铸坯有发裂缺陷，这样，生产具有良好性能的材料即使实际上不是不可能，但却是非常困难的。
在上述提到的专利中，由于浇铸线/搅拌器总装备体的整个垂直尺寸非常大，原试图节省结晶器和浇铸线的垂直空间的目的就达不到了。
一些现有技术中已公开了各种用于连铸过程的电磁装置。
克利雷(Criner)的专利US-A-3153820了围绕着金属坯呈环形布置的电磁搅拌器。这种电磁搅拌器可以供给交流或直流电，并且可以连续地和(或)顺序地，以不同频率和(或)不同相关系操作，以便产生不同强度的搅拌力。
日本钢管(Nippon Ko Kan K.K)的专利J P-A-56190756公开了一对固定在一可以围绕着浇铸金属旋转的台盘上的永久性磁铁，尤其是，旋转台盘能围绕着连铸结晶器旋转。金属的搅拌是沿圆周方向进行的。
Con Cast的专利EP-A-0036611公开了一种搅拌器，该搅拌器安装在浇铸线附近，并且悬挂在一个用链连接的四边形物体上，用一个偏心装置操作。
日本住友(Sumitomo)的专利GB-A-2103131公开了在一种连铸结晶里熔融金属的搅拌作用，这种搅拌是用类似于上述JP-A-56190756的一个实施例中的永久旋转磁体。
Concast的专利EP-A-0009803公开了靠在连铸生产线旁边的电磁搅拌器的使用情况。
Concast的专利GB-A-2013542公开了沿纵方向安装电磁搅拌装置的连铸生产线。特别是该发明的目的是为了产生一个作用，该作用达不到冷却的熔融金属的中心线。磁体元件可供以三相电流并且产生一个可变磁场。
曼内斯曼(Mannesmann)的专利DE-A-3218288公开了安装在小铸坯附近特定位置的电磁搅拌器，其搅拌力横向作用到铸坯上。
日本川崎(Kawasaki)的专利EP-A-0096077公开了在连铸结晶器附近使用的搅拌器，其目的是使液体金属产生循环的横向流动。
本发明的目的是为了解决以往工艺产生的缺点，其方法是采用一个能满足小尺寸要求并可为结晶器中熔融提供良好冷却条件的连铸生产线。
本发明的另一个目的是为了得到最佳的强搅拌的效果，以符合得到理想的浇铸的和理想的铸材凝固的要求。
本发明提供具有一段或多段的电磁发生器，它与结晶器或与二冷段(结晶器后面的扇形段)相配合使用。
根据本发明，这样的电磁发生器可以产生振动作用，而且这种作用可以各种方式得到第一个方法是利用一种机械振动装置，该装置支承着电磁发生装置并使其向前和向后运动。
例如，在水平连铸作业或带有直结晶的连铸机上可以通过一个平行四边形装置来实施这样的振动装置。
第二个方法是利用一种机械装置，该装置支承一个或多个电磁发生装置，并使其与结晶器相配合连续旋转。这种机械装置可以是一个轮或是一个带有旋转环的闭合链。
第三个方法利用一种电气装置，这种装置能根据要求渐进地使形成电磁发生装置的各个分段相继动作。在目前情况下，电磁装置可以保持不动。
根据本发明，电磁发生装置的作用方向可以与浇注的方向相同，也可以相反。
这样，例如电磁发生装置可以以最大可能的强度作用在浇铸方向上，而在相反的方向上可能以较小的强度在反方向(极性转换)保持给定的搅拌。
此外，根据本发明，可以改变在浇铸通道上的电磁作用的强度，使之适合于熔池接受这种作用的实际能力。
而且根据本发明，电磁作用可以经受在局部区域或沿浇铸通道一次或多次转换极性。如果电磁发生装置是固定的，而且是用电气或电子装置激磁的，电磁发生装置可以浸入到冷却室中。
这种冷却室可以是单独的，或者是结晶器冷却室的一部分。
在这样的实施例中，冷却液体被引入靠近铸坯出口背面的环形室中，并进入结晶器外侧的窄间隙里;比间隙在在各个侧面上的断面不同。
因此，在不同的侧面上可以得到不同的冷却液体流动。于是，伴随电磁作用有着不同的冷却作用。
在其它的实施例中，间隙可以由几个室组成。例如可以设置两个室，一个下室和一个上室，或者设置四个单独的室，每侧一个。
如上所述，本发明的实施例都能对结晶6的不同侧壁进行控制，使其得到不同的冷却作用。
因此，可以确定这样的冷却方式，以便获得补偿电磁作用的辅助作用，从而使产生的铸坯性能达到要求。
结晶器可以连接到根据本发明所配备的振动装置上，而且整个尺寸较小。
根据这种布置，可以把整个设备的尺寸减小到这样的程度，即整个浇铸作业线至少有一部分可以在制造厂预先组装好，并以组装的形式运到其安装位置。设备到达后即可安装，而无需要组装各个部件的任何特定操作，只要将其安装在预先安排好的支架上即可。
用本发明可以得到质量均匀的产品，同时任何非金属夹杂物和气体的去除变得更为容易。
因此，本发明体现在由以下几部分组成的连铸生产线上，即由可在0～90°范围内任意倾斜的结晶器，振动装置及至少具有一段弯曲扇形段的辊道输送机组成，其特征是至少有一个电磁发生装置，此电磁发生装置具有可改变效应的作用。
下面将借助于附图讨论本专利所推荐的一些实施例，当然本专利并不限于这些例子。
图1表明符合本发明实施例;
图2表明符合本发明的实施例的侧视图;
图3表明冷却间隙可能的形式;
图4表明本发明的一种改进的装置;
图5a和图5b表明电磁发生装置的改进形式;
在图1的实施例中，浇铸线10包括有一个倾斜放置的弧形结晶器(见图左侧)一辊道输送机12，它也是弧形的，并与冷却喷雾器13一起紧接着安装在结晶器11的“下游方向”。
辊道输送机12的扇形段末端通向拉坯和矫直装置14。
在结晶器11上面所示的为带有一个倾斜出口水口16的漏包15。
结晶器11安装在叉形支架18上，而支架18本身则牢固地安装在摇杆19上，摇杆19与肘形件相配合并且绕枢轴119转动。
摇杆19的形状是这样的，即它基本上不高出由其枢轴119确定的水平以上。
用这种方法，连铸生产线10的整个高度比已知设备的小得多，特别是低于放置漏包15的水平面。
因此，可以利用不是特别高的车间，而且浇铸线可以预先组装并且整体运输到其安装的位置。
曲柄20以枢轴形式支承在摇杆19的端部，并由一个偏心装置21驱动，偏心装置则由马达装置22通过已知传动方式而得到运动。在本情况下，装置22包括一个电动马达。这样的马达装置安装在不高于上述水平面的位置处。
摇杆19和马达装置22的整个组合装置安装在带有框架形式的支承结构23上。
像前面说过的那样，这种结构23可以安装固定在它上面的、已经组装好的所有的部件，例如，结晶器11安装在它的支架18上，摇杆19可转动地固定在119上以及曲柄20和马达22安装在一起。
同样，为拉金属坯用的弧形辊道输机12也可以在制造厂预先组装在支承结构23上。
由于它的整个尺寸比较小，可以整体运输到安装位置。
图2表示结晶器11的详图，用侧视剖面图表示。
根据这个实施例，在结晶器11的不同面上采用不同的冷却系统。
较低的室用31表示，该室围绕结晶器11的下部开口。冷却液体通过引导流体的导管33而输送这个室31中。
这种冷却液体从室31流到位于结晶器11的壁24和中间壁29之间的间隙30中。
这种冷却液就是这样进入结晶器11外侧的间隙30中。
依据本发明，间隙30可以作成各种形式，以便结晶11得到不同的冷却效果。
图3a表示一个实施例，其间隙30具有不同的截面。
用这种方法，沿结晶器11的上壁、下壁和两侧壁可以分别得到不同的冷却液分布。
图3b表示一个实施例，其间隙30分别由上室130和下室230构成，这两个室130和230的截面可以是相同的也可以是不同的。
如果它们的截面相同，可以分开供给冷却液，例如，可以把室31(见图2)分成两部分，其中一部分与间隙130相通，另一部分与间隙230相通。
这样，室31的两部分要分别供给冷却液。
图3c表示具有四个独立间隙的装置，上间隙为130、下间隙为230、两个侧间隙为330，其中有一个或一个以上的间隙可以独立地供给冷却液。
依据所要得到的流体速度和预定的流量间隙130、230、330可以采用不同的截面。
一外室32(见图2)位于中间壁29的外侧，并且可以预先在其中装配电磁搅拌器25，搅拌器的线圈125用示意图表示。在这种情况下，结晶器11的一侧有5个线圈125，在另一侧有5个线圈225。
为适应各种需要，线圈125、225的数目可以改变，但是，实验表明，线圈数的最小值为3，而最大值将取决于运行和经济等因素。
线圈125、225的场向可以预定，以便在结晶器内产生所需方向的磁流，从而在液体金属中得到要求的电流流动。
线圈125、225可以采用环形或曲面形包在结晶器上，或者采用L形或C形的，这样，至少可以包在结晶器11的两面或三面。
在图2的实例中，线圈125、225是互相邻接地安置的;其中每个线圈都影响结晶器的一侧，而它们的组合体就能覆盖结晶器11的二至四个侧面上。
在图2的实例中，线圈125、225的轴线可以平行于或垂直于结晶器11。
根据本发明，电磁发生装置25还可以影响从结晶11至拉拔机或剪切机的一部分或整个区域。
结晶器“下游”部分的电磁发生装置25的合适位置，在图1中用虚线表示。
用这种改进的装置，电磁发生装置25可以在结晶器11“下游”部的扇形段工作，或仅仅在结晶器11“下游”部的扇形段工作。
此外，在结晶器11“下游”部的扇形段的电磁发生装置25可以由一个机械的、或电的、或电子的动作而进行摆动或进行旋转。
在图5a中，电词发生装置25有一个沿结晶器11的“下游”部浇铸线移动的线圈325。线圈325是通过摆动臂或类似的机构支撑的。
在图5b中，电磁发生装置25包括有许多靠近浇铸线12布置的线圈125。这些圈可以按编制好的程序顺序或根据一能编制成程序而达到要求效果的顺序来激磁。
因此，由本发明提供的用于结晶器11的电词发生装置25的改进装置和实施例还可扩大应用范围，电磁发生装置25与结晶器11“下游”部的扇形段配合使用，或者也与结晶11“下游”部的扇形段配合使用。
如上所述，应用电磁发生装置25的目的是使铸坯的组织均匀。
无论何时，电磁发生装置25与结晶器11配合使用时，可以产生完全符合实施例或类似于图2的情况。在这种情况下，已通过间隙30的冷却液体再进入冷却室32。
在所使用的这种方案中，用这种方法使冷却液也冷却电磁发生装置25。
最后，冷却液通过液体出口34离开冷却室32。
利用这种特殊冷却系统可使结晶器11根据需要而得到预定的冷却效果，采用传统的装置则不可能达到这种冷却作用。
数码26表示一块上板，在这块板上设有结晶器11的进料口，通过这个进料口浇注熔融金属。
下室31的后面通过一个由基本呈环形板组成的背后锁合件27来封闭。
必须指出，采用符合本发明e答电磁搅拌装置25并不增加总体积，因为这种电磁搅拌装置25与有关的线圈125、225结合在一起放置在冷却室32内，无需进一步扩大容积。
因此，采用这种设备，能使离开结晶器11的铸坯非常均匀，而用已有的连铸措施线是达不到这个要求的。
而本发明在这种情况下就有不增加总体积的优越性。
采用在冷却室32内与特殊冷却系统组合在一起的电磁搅拌装置所带来的第二个优点是铸坯均匀，用传统的设备不可能得到这样的均匀度。
用这种方法，在熔融金属内产生的电流流动和搅拌使熔融金属在凝固前变得均匀，而且还有利于去除各种夹杂物。
如上所述，除了图2中整套线圈125和/或225，或类似的线圈，根据要达到的效果而确定，并在浇注过程中按照一要求的顺序而动作外，电磁搅拌器25可以按需要的方式进行机械运动。
例如，在图2中，电磁搅拌装置25的线圈125和/或225将通过电力或电子作用按顺序动作;而在图4中，通过用机械的方法悬挂线圈325或整套线圈，或者根据需要，通过一个在枢轴上转动的臂35来支撑上述线圈，以便得到要求的摆动运动。
这样的线圈325或线圈组合件或仅仅在熔融金属流动的方向起作用，或者在相反的方向起作用。
如果它也在相反的方向上起作用，它可以采用顺熔融金属运动方向所采用的相同方式而起作用，或者采预先改变极性方法，或者通过减少或按任意速率改变产生的磁场强度的方法。
我们已讨论了本发明推荐的实施例和该实施例的改进装置，但是，还可能有其它改进的装置但它们不超出本发明的范围。
因此，每个零件的形状和比例是可以改变的，可以使用图中所示不同的摇摆装置17或应用与图中所示不同的马达22。
还有可能使用具有任意的按需要定向的线圈125、225、325以适应所要求的效果，并且这些线圈具有要求的数目和尺寸。
因此，在部为违犯本发明范围情况下，还可以作出这些和其它一些改进的装置，它们都可应用于立式、基本立式、水平或基本水平的连铸生产线上。
索引10-连铸生产线11-结晶器12-拉坯辊输送装置13-冷却喷嘴14-矫直设备15-漏包16-出口或水口17-摆动装置18-叉形支撑19-摇臂119-枢轴20-曲柄21-偏心装置22-马达装置
23-支撑结构24-内壁25-电磁搅拌或电磁发生装置125-线圈225-线圈325-线圈26-前板126-进料口27-后封闭装置28-结晶器外壳29-中间壁30-间隙130-上间隙230-下间隙330-侧间隙31-下室32-外室33-液体进口34-液体出口35-臂
权利要求
1.连铸生产线(10)包括具有从0°至90°范围内任意要求的倾斜度的结晶器装置(11)、摆动装置(17)和至少带有一个弯曲扇形段的辊道输送装置(12)，这个连铸生产线(10)的特点是，至少装有一个具有可变效应的电磁发生装置(25)。
2.根据权利要求
1所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线的可变效应是具有一种稳定规律的摆动。
3.根据权利要求
1所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线的可变效应是具有可变规律的摆动。
4.根据权利要求
1所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线上的可变效应是有顺序的。
5.根据上述权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线上的电磁发生装置(25)至少对结晶器产生影响(11)。
6.根据上述权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线的电磁发生装置(25)至少对结晶器(11)下游部的辊道输送装置(12)产生影响。
7.根据上述权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线上的电磁发生装置(25)沿着它必须起作用的区域机械地位移(35)。
8.根据权利要求
1至6中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线的电磁发生装置(25)是电动的或由电子装置带动的，以便使它的效应沿着要求的区域和按照选定的规律分布。
9.根据上述权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于该生产线的电磁发生装置(25)在它换相过程中也起作用。
10.根据上述权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于由电磁发生装置(25)产生的场强度，至少在瞬间是不变的。
11.根据权利要求
1至9中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于电磁发生装置(25)产生的场强度是可变的。
12.根据权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特征在于与结晶器(11)相配合的电磁发生装置(25)位于用液体冷却的室(32)内。
13.根据权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，该生产线包括由结晶器(11)的壁组成的不同的冷却装置(30)，摆动装置(17)的头部位于接近结晶器(11)的最高部位。
14.根据权利要求
中任1和权利要求
13所述的连铸生产线(10)，其特征在于不同的冷却装置(30)至少包括一个间隙(30)，间隙(30)至少部分地围绕着结晶器(11)的壁(24)。
15.根据权利要求
中任1和14中所述的连铸生产线(10)，其特在于间隙(30)相对结晶器(11)的各壁面具有不同的截面。
16.根据权利要求
中任1和13或14所述的连铸生产线(10)，其特在于间隙(30)是复联的(130、230、330)。
17.根据权利要求
中任一要求所述的连铸生产线(10)，其特在于摆动装置(17)包括支撑结晶器(11)的装置(18)，支撑装置(18)牢固地安装在与一肘形件相配合的摇臂机构(19)上。
专利摘要
连铸生产线(10)包括具有从0°至90°范围内任意要求倾斜角的结晶器装置(11)、摆动装置(17)和至少有一个弯曲扇形段的辊道输送装置(12)，并且它至少包括一个具有可变效应的电磁发生装置(25)。
文档编号B22D11/10GK86100380SQ86100380
公开日1987年9月2日 申请日期1986年2月20日
发明者格里米亚·诺尼尼 申请人:丹尼利机械厂联合股票公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan