一种连铸机结晶器的多区域电磁搅拌装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适合于特殊钢大方坯连铸机结晶器的电磁搅拌装置及方法，属于连铸设备及方法技术领域。
【背景技术】
[0002]在连铸过程中，结晶器壁的钢水首先结晶凝固，由于钢水在结晶器内部流场和传热不均匀，导致铸坯坯壳生长不均匀，容易产生铸坯表面缺陷及皮下卷渣。结晶器电磁搅拌是改善铸坯表面质量、皮下夹渣和内部质量的有效措施。结晶器电磁搅拌产生的感应磁力促进结晶器内钢液芯产生旋转运动，可以均匀结晶器内温度分布，消除过热度的影响;旋转的钢液可促进夹杂物上浮，净化钢液;旋转的钢液使凝固前沿大量不稳定的树枝状晶被转移入钢液内，一部分被重新熔化，一部分形成等轴晶的生长核心，可改善铸坯的凝固组织及溶质分布，扩大了铸坯的等轴晶区、改善铸坯偏析。
[0003]目前结晶器电磁搅拌已成为高效连铸、高品质连铸必不可少的一种工艺手段，是改善铸坯表面质量、皮下夹渣和内部质量的有效措施之一。但传统的连铸机结晶器电磁搅拌只是对结晶器中下部及足辊区域进行搅拌，搅拌区域滞后，结晶器弯月面部位基本没有感应磁力，不能有效的解决铸坯初生坯壳的均匀生长问题。部分连铸机为解决初生坯壳的均匀生长问题，采用结晶器上端搅拌，这种形式虽对铸坯初生坯壳的均匀性有较大的改善，但因电磁搅拌线圈短，搅拌线圈长约300-400mm，结晶器铜管长度在700-1000mm，搅拌区域小，结晶器中下部位和足辊区域没有感应磁力，结晶器中下部及足辊区的强冷工艺仍造成铸坯坯壳快速的不均匀生长，导致铸坯的皮下、内部组织不均匀，铸坯的偏析较大。
[0004]为更好地提高结晶器电磁搅拌效果，改善铸坯表面和皮下质量，对现有的结晶器电磁搅拌进行改进是十分必要的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸机结晶器的多区域电磁搅拌装置及方法，这种电磁搅拌装置及方法能够对结晶器不同部位采用不同的电磁搅拌参数进行搅拌，可以做到结晶器和足辊区域的全覆盖，有效地改善铸坯表面质量和内部质量。
[0006]解决上述技术问题的技术方案是:
一种连铸机结晶器的多区域电磁搅拌装置，它由电磁搅拌线圈组成，电磁搅拌线圈环绕在结晶器的外周，其改进之处是，电磁搅拌线圈由上部电磁搅拌线圈和下部电磁搅拌线圈两部分组成，上部电磁搅拌线圈环绕在结晶器的外周上部，下部电磁搅拌线圈环绕在结晶器的外周下部，上部电磁搅拌线圈的下端与下部电磁搅拌线圈的上端相对，上部电磁搅拌线圈和下部电磁搅拌线圈分别进行铁芯绕组，上部电磁搅拌线圈和下部电磁搅拌线圈分别与独立的电控装置相连接。
[0007]上述连铸机结晶器的多区域电磁搅拌装置，所述上部电磁搅拌线圈的上端面高于结晶器内部的结晶器弯月面，下部电磁搅拌线圈的下端与结晶器足辊下端相对。
[0008]一种使用上述装置的连铸机结晶器的多区域电磁搅拌方法，它采用以下步骤进行:
a.针对钢种表面质量控制难度大，表面质量要求高的钢种，启动上部电磁搅拌线圈进行搅拌作业，以满足结晶器弯月面初生坯壳的均匀性，促进夹杂物上浮，改善铸坯表面质量；
b.针对钢种皮下、内部质量控制难度大，内部质量要求高的钢种，启动下部电磁搅拌线圈进行搅拌作业，以粉粹枝晶、均匀钢水成分和温度、增加等轴晶率，改善铸坯偏析；
c.对一些高端钢种，铸坯表面质量和内部质量控制难度均比较大、质量要求高时，则同时启动上部电磁搅拌线圈和下部电磁搅拌线圈进行搅拌作业，以满足高端钢种的需求。
[0009]上述连铸机结晶器的多区域电磁搅拌方法，所述上部电磁搅拌线圈的电流控制范围为0-300A，频率控制范围为0-5Hz;下部电磁搅拌线圈的电流控制范围为0-600A，频率控制为 0-1 OHz。
[0010]本发明的有益效果是:
本发明在原有结晶器电磁搅拌结构的基础上，采用上部电磁搅拌线圈和下部电磁搅拌线圈组合结构和有选择地开启搅拌装置的方法，保证了结晶器弯月面钢液的搅拌效果，延长了钢液的搅拌区域。
[0011 ]本发明的组合式结晶器电磁搅拌结构和电磁搅拌方法可以根据钢种质量要求采用不同的搅拌模式，即对表面质量要求高的钢种可以启动上部电磁搅拌线圈进行电磁搅拌，以满足结晶器弯月面初生坯壳的均匀性，促进夹杂物上浮，改善铸坯表面质量;对皮下、偏析要求严格的钢种可以启动下部电磁搅拌线圈，以粉粹枝晶、均匀钢水成分和温度、增加等轴晶率，改善铸坯偏析;对要求铸坯表面质量又要求内部质量的钢种，则启动两组电磁搅拌线圈同时工作，以满足高端钢种的需求。
[0012]本发明设计合理，突破了常规的电磁搅拌装置的结构和搅拌方法，能针对性地改善结晶器不同区域对电磁搅拌的冶金要求，解决了连铸机结晶器电磁搅拌装置和方法不能兼顾不同钢种的难题，可以满足不同钢种对设备性能的要求，为改善铸坯质量提供了新的设备和方法，具有显著的经济效益。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图。
[0014]图中标记如下:结晶器铜管1、结晶器面板2、结晶器足辊3、结晶器弯月面4、上部电磁搅拌线圈5、下部电磁搅拌线圈6。
【具体实施方式】
[0015]本发明的技术原理是，电磁搅拌强度是有关冶金效果的关键参数，结晶器不同区域对搅拌强度要求不同。结晶器弯月面是铸坯初生坯壳开始形成的区域，采用电磁搅拌技术可以使结晶器弯月面钢液产生旋转运动，这种运动可有效的改善结晶器内的传热效率、有利于坯壳凝固的均匀性，钢液的旋转运动清洗凝固前沿以阻止非金属杂质和气泡夹带到首先凝固的表皮以改善表面质量。但弯月面区域对搅拌强度要求严格，过强的搅拌容易引起铸坯表面卷渣，振痕深度增加，结晶器的润滑效果被破坏造成铸坯表面裂纹，坯壳部位易产生负偏析;搅拌强度过弱，起不到应有的冶金效果；因此结晶器弯月面区域的电磁搅拌必须通过特殊的线圈绕组和合理参数控制(搅拌电流需控制在0-300A，频率控制在0-5Hz )，达到搅拌强