专利名称：双辊薄带连铸熔池的侧封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于金属铸造领域的，特别是应用于双辊薄带连铸熔池的侧封装置。
现有技术在冶金行业，为了生产如带钢那样的扁平长材，除了传统的连铸、轧制方法外，目前还都采用双辊(单辊)铸轧工艺，即把钢水浇注进入一对相向转动的水冷辊之间，钢水经水冷辊冷却并轧制直接连续形成带材。为了保证水冷辊之间的铸轧熔池的侧面不漏钢液，需要在水冷辊端部采取侧封措施。最常用的是用耐火材料制成侧封板进行封堵，即固体或机械侧封法。在固体侧封方面，美国专利5658657公开的一种侧封板采用耐磨性较好的绝热砖、陶瓷纤维板、氮化硼等三层复合材料，中国专利91107479公开的一种侧封板采用粘土质、熔融石英及轻质高铝质耐材基层和软玻璃、陶瓷或搪瓷质材料构成的两层复合材料。此外，澳大利亚专利申请9356与美国专利5845699在耐火材料侧封板背面还采用感应加热装置加热钢水熔池，防止钢水过早凝固，而中国专利98229485.9则在耐火材料侧封板背面采用电阻装置通直流电加热来预热侧封板，提高侧封板上温度的均匀度，延长用耐火材料制成的侧封板的使用寿命。但是，固体侧封法要求侧封板与旋转的水冷辊端面压紧密封时保持良好的高温强度、耐磨性、耐钢水侵蚀、不粘钢，否则钢水在与侧封板接触位置，尤其是在侧封板、辊、钢水交接位置即“三重点”(The TriplePoint)地区，由于侧封板温度低以及辊冷作用容易率先凝固，使带钢侧边出现“锯齿”、“狼牙”等缺陷；同时会加大带钢对侧封板的磨损，严重时造成“卡停”、侧封板断裂现象，使铸轧过程停止。实际生产表明，侧封板的高成本甚至可导致带钢铸轧工艺优势丧失。
为了克服上述困难，目前世界各国正在开发依靠电磁力把熔池端面向回推斥从而取代侧封板的电磁侧封技术，并因此形成了一批专利，包括美国能源部的美国专利4936374，美国内陆钢公司的美国专利5197534、5251685、5279530、5695001及其欧洲专利申请0867243A1、0679461B1等，德国蒂森公司的德国专利4307850，日本新日铁公司的国际申请专利92/01668，以及中国专利02110922.2。据有关文章介绍，1998年美国内陆钢公司与日本日立造船厂合作进行工业化试验，电磁侧封的熔池最大高度分别可达30cm左右，增加电源功率至700kW，可得到45cm的侧封高度，完全满足目前铸轧熔池侧封需要。但是，上述专利(或申请)都是通过在熔池端部产生强的电磁场来实现电磁约束，需要在电磁场发生装置内通过大的电流，对电源功率要求很大，而且为了保证侧封稳定性，特别是开轧初期的稳定侧封，需要对电磁场强度或励磁电流进行精确控制，对于大电流的精确控制难度也很大。此外，对于像内陆钢的专利0679461B1和新日铁的专利92/01668采用直流+静磁场方法产生电磁力，要在钢水熔池中引入大的直流电，合适的电极选材的确也是个难题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其把固体侧封板与电磁侧封装置结合使用，对“三重点”区角部进行有效封堵，而对其他部位使用固体侧封板进行封堵，有效保证带钢的质量。
为达到上述目的，本实用新型提供的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其包含一对对称设置于水冷辊两端的侧封板，特征在于，在该各侧封板的背面，还分别设置一电磁侧封装置；该电磁侧封装置包含一电磁线圈、一电磁扼铁；该电磁扼铁套装在该电磁线圈的中心，且该电磁线圈安装于侧封板、水冷辊、钢水的交接处。
所述的电磁线圈呈上宽下窄的形状，且其上部和连铸熔池的液面齐平；其下部为熔池高度的1/3～1/2处；所述的电磁线圈的两侧呈和辊形近似的弧形；所述的电磁扼铁呈“E”形，或包含两个分离的“C”形铁芯并由该两个铁芯组合成和“E”类似的结构；所述水冷辊两端，还分别设置辊环，该辊环上开设多个缝隙；且各缝隙还填充有非磁性材料；
所述的缝隙可以是开口缝隙或不开口缝隙，其宽度为0.1～2mm；所述各侧封板的背面还增设一石墨板，且该石墨板上还开设一定数量的窄缝。
本实用新型中，由于在侧封板、水冷辊、钢水的交接处设置电磁侧封装置，电磁侧封装置的电磁线圈产生交变电磁场，可重点对“三重点”区钢水实现电磁约束。而电磁侧封装置中的电磁扼铁可使电磁线圈产生的电磁场向“三重点”区靠近、聚集，并调节磁场方向，增强电磁约束效果。与电磁侧封装置配套，“三重点”区外的熔池端面依靠固体侧封板侧封。这样，可有效地对“三重点”区域进行侧封，又可以节省电能消耗和延长侧封板的使用寿命，降低成本。
电磁线圈安装在侧封板背面，靠近“三重点”区，整体呈上宽下窄形状，上部与熔池液面平齐，下部在熔池高度的1/3～1/2处，两侧可为与辊形近似的弧形，并尽量靠近三重点区。其线圈匝数1～12匝，线圈施加交变电流，以有效地对“三重点”区域进行侧封；为了使磁场向“三重点”区聚集，在水冷辊端部增设辊环结构，为了提高透磁效果，辊环用非磁性的不锈钢制作，并在辊环上开设多个宽度为0.1～2mm的缝隙，使磁场顺利穿过此缝隙进入三重点区钢水中。为了防止钢水从辊环的缝隙处泄漏，缝隙用非磁性的材料填充。
为了提高侧封板的温度均匀性，在侧封板背面增设一石墨板，对石墨板进行感应加热，石墨板发热后预热侧封板。在石墨板上开设一定数量的窄缝，防止石墨板对电磁约束磁场的屏蔽作用，使约束磁场顺利通过，同时又保证加热磁场强度。
本实用新型和单纯的电磁侧封装置相比，其使用的电磁设备简单、所需电功率小；与单纯的固体侧封板相比，本实用新型中对固体侧封板的要求降低，侧封板损耗少。利用本实用新型，可有效防止“三重点”区钢水过早凝结，或者钢水从侧封板与铸辊之间的接触缝隙向外泄漏的现象，减小所需要的对侧封板压紧力要求，提高侧封板温度均匀性，减小固体侧封板磨损和破损，提高铸轧过程稳定性，提高带材质量。
图1为本实用新型在双辊薄带连铸熔池上的安装结构示意图；图2为本实用新型中，电磁侧封装置电磁场电磁线通过“三重点”区域的示意图；图3-1和图3-2分别为本实用新型中，辊环上开口缝隙的示意图；图4为本实用新型中，石墨板的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1、图2、图3-1、图3-2和图4，说明本实用新型的较佳实施方式。
如图1所示，为本实用新型在双辊薄带连铸熔池上的安装结构示意图；本实用新型提供的双辊薄带连铸熔池的侧封装置1，其包含一对对称设置于水冷辊两端的侧封板111、112，在侧封板111、112的背面，还分别设置一电磁侧封装置21、22；电磁侧封装置21包含电磁线圈211、电磁扼铁212；电磁侧封装置22包含电磁线圈221、电磁扼铁222；电磁扼铁212、222分别套装在电磁线圈211、221的中心，且电磁线圈211、221分别安装于侧封板111和112、水冷辊31和32、以及钢水(在熔池4中)两端的交接处。
这样，由于在侧封板111和112、水冷辊31和32、钢水的交接处形成的“三重点”区域，设置电磁侧封装置21和22，电磁线圈211、221产生交变电磁场，可重点对“三重点”区钢水实现电磁约束。而电磁扼铁212、222可使电磁线圈211、221产生的电磁场向“三重点”区靠近、聚集，并调节磁场方向，增强电磁约束效果。与电磁侧封装置21和22配套，“三重点”区外的熔池4端面依靠固体侧封板111和112侧封。这样，可有效地对“三重点”区域进行侧封，又可以节省电能消耗和延长侧封板111、112的使用寿命，降低成本。
侧封板111、112成对并对称布置在水冷辊31、32两端，并分别固定在侧封板支座(未在图中显示)上，支座通过固定机架上的推力油缸使组合侧封板压紧在旋转的水冷辊上(未在图中显示)。
电磁线圈211、221分别安装在侧封板111、112背面，靠近“三重点”区，整体呈上宽下窄形状，上部与熔池4的液面平齐，下部在熔池4高度的1/3～1/2处，两侧可为与水冷辊31、32形状相近似的弧形，并尽量靠近三重点区。其线圈匝数1～12匝，电磁线圈211、221施加交变电流，以有效地对“三重点”区域进行侧封；它们用铜管绕制而成，铜管内通水冷却，铜管外壁采取电绝缘措施，如涂绝缘漆、缠绕绝缘布等，防止电磁线圈211、221电流短路。且交变电流的电流强度为1000～8000A，电流频率为1～10kHz，每个电磁侧封装置21、22所需功率在50～150kW范围，因此，和单独使用电磁侧封装置相比，其能有效地降低电能消耗。
电磁扼铁212、222分别套装在电磁线圈211、221的中心，呈“E”形，其也可以是包括由两个分离的“C”形铁芯组合而成而起相同作用的类似结构，电磁扼铁212、222采用高导磁材料如电磁纯铁、硅钢片制作，为了防止扼铁在交变磁场中因感应涡流而过热，可采取水冷却措施。
为了使磁场向“三重点”区聚集，在水冷辊31(32)端部分别增设辊环5，如图2所示，为本实用新型中，电磁侧封装置21产生的电磁场磁力线通过辊环5的示意图；为了提高透磁效果，辊环5用非磁性的不锈钢制作，并在辊环上开设多个宽度为0.1～2mm的缝隙51。如图3-1、图3-2所示，为辊环5上开有缝隙51的示意图，缝隙51可以是开口缝隙，也可以是不开口缝隙，通过缝隙51，可使磁场顺利穿过此缝隙51进入三重点”区钢水中。为了防止钢水从辊环5的缝隙51处泄漏，缝隙51用非磁性的材料填充。
侧封板111、112由非导磁的耐高温、耐磨、耐钢水侵蚀、不粘钢的耐火材料、陶瓷材料及其复合材料制作。为了提高侧封板111、112的温度均匀性，在侧封板背面增设一石墨板61、62(未在图1中示出)。对石墨板61、62进行感应加热，石墨板61、62发热后预热侧封板111、112。侧封板111、112上的设置于预热石墨板61、62的感应加热线圈可采用独立的电源系统，也可根据具体情况共用电磁线圈211、221及其电源系统。石墨板61、62可以是非规则的环状。在石墨板61(62)上还开设一定数量的窄缝611，如图4所示，防止石墨板61(62)对电磁约束磁场的屏蔽作用，使约束磁场顺利通过，同时又保证加热磁场强度。石墨板61(62)与空气接触的表面用隔热、非磁材料密封，防止石墨在高温下与空气接触发生的氧化烧损。
为了减少漏磁，电磁线圈211、221附近的侧封板支架、连铸机机架(未在图中示出)以及水冷辊31、32采用低磁性或非磁性的材料制作，如不锈钢材料。
本实用新型和单纯的电磁侧封装置相比，其使用的电磁设备简单、所需电功率小；与单纯的固体侧封板相比，本实用新型中对固体侧封板的要求降低，侧封板损耗少。利用本实用新型，可有效防止“三重点”区钢水过早凝结，或者钢水从侧封板与铸辊之间的接触缝隙向外泄漏的现象，减小所需要的对侧封板压紧力要求，提高侧封板温度均匀性，减小固体侧封板磨损和破损，提高铸轧过程稳定性，提高带材质量。
权利要求1.一种双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其包含一对对称设置于水冷辊两端的侧封板，特征在于，在该各侧封板的背面，还分别设置一电磁侧封装置；该电磁侧封装置包含一电磁线圈、一电磁扼铁；该电磁扼铁套装在该电磁线圈的中心，且该电磁线圈安装于侧封板、水冷辊、钢水的交接处。
2.如权利要求1所述的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其特征在于，所述的电磁线圈呈上宽下窄的形状，且其上部和连铸熔池的液面齐平；其下部为熔池高度的1/3～1/2处。
3.如权利要求1或2所述的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其特征在于，所述的电磁线圈的两侧呈和辊形近似的弧形。
4.如权利要求1或2所述的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其特征在于，所述的电磁扼铁呈“E”形，或包含两个分离的“C”形铁芯并由该两个铁芯组合成和“E”类似的结构。
5.如权利要求1所述的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其特征在于，所述水冷辊两端，还分别设置辊环，该辊环上开设多个缝隙；且各缝隙还填充有非磁性材料。
6.如权利要求5所述的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其特征在于，所述的缝隙可以是开口缝隙或不开口缝隙，其宽度为0.1～2mm。
7.如权利要求1所述的双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其特征在于，所述各侧封板的背面还增设一石墨板，且该石墨板上还开设一定数量的窄缝。
专利摘要本实用新型涉及一种双辊薄带连铸熔池的侧封装置，其包含一对对称设置于水冷辊两端的侧封板，特征在于，在该各侧封板的背面，还分别设置一电磁侧封装置；该电磁侧封装置包含一电磁线圈、一电磁扼铁；该电磁扼铁套装在该电磁线圈的中心，且该电磁线圈安装于侧封板、水冷辊、钢水的交接处。其把固体侧封板与电磁侧封装置结合使用，对“三重点”区角部进行有效封堵，而对其他部位使用固体侧封板进行封堵，有效保证带钢质量。
文档编号B22D11/06GK2649221SQ20032010933
公开日2004年10月20日 申请日期2003年10月29日 优先权日2003年10月29日
发明者温宏权, 张永杰, 周月明, 马新建 申请人:宝山钢铁股份有限公司