用于连续铸造长形截面的金属制品的电磁搅拌方法

专利名称：用于连续铸造长形截面的金属制品的电磁搅拌方法
技术领域：
本发明涉及金属尤其是钢的连续铸造。它尤其涉及铸造过程中直长形截面式制品的电磁搅拌，更确切地讲，其还涉及在被铸造金属的、仍处于液态的部分的内部，利用外加磁场建立一特殊的流动分配。
背景技术：
根据记载，“直长形截面型制品”表示其宽度是厚度的至少两倍的冶金制品，尤其是板坯、窄块料、薄板坯等。
电磁搅拌于70年代初期出现在钢的连续铸造领域内，其迅速确定为一用于在固化过程中控制液态金属池内流动的几乎必需的工具。记得最常应用的原理是公知的磁流体动力学(MHD)原理，其利用一活动磁场(转动或滑动)在其位移中驱动所述液态金属，所述磁场由放置在紧邻铸件的一个或通常多个的多相感应器产生。这些感应器适当地布置在铸造机的冶金高度上，被供以可调频率式电流，因而允许各种能适应冶金工要求的搅拌模式。
另外，在了解连续铸造期间金属固化机构中取得的不断进步，明确显示了液态金属的循环运动对于最终固化制品的整体质量(即内部完好性、表面清洁度或无杂质、固化结构等)的重要性。
就这一点而言，在连续铸造期间施加于熔融金属的运动，根据考虑的是铸模还是在其下方的铸造机的二次冷却段，可大致分为不同的两类。
在液态金属部分占大多数处，在铸模内部强加在液态金属的运动实质上是用来控制在该第三区域内的流动。即事实上铸造金属的自由表面正位于此处，而铸造金属的内部清洁度极大地取决于该表面的几何形状。也即在此尤其会产生第一固化层，而所述第一固化层对于最终铸件的表面质量与对铸造过程本身的控制的重要性都是公知的。
相反，通过在铸模下面的液体池内因此即在二次冷却区内(通常称为“二次区内”)搅拌金属，通过尽可能宽的等轴型固化的发展而寻求改善铸件的内部金相结构，这一点已知尤其有利于合金元素的微偏析并使得铸件没有中央孔隙。因此，当需要制造要求一没有孔隙的内部结构的制品，如用于锅炉板的坚固板材或大型焊接管时，电磁搅拌便越来越经常地被用于板坯的连续铸造。
为了更好地理解后文将要描述的本发明，在此只是简单地指出，如来自文献FR 72.20546的附图3的示意图所示，公知在板坯连铸机的二次冷却区内布置有线性感应器41、41’，所述感应器放置在铸件大表面的两侧，互相面对，并且产生在铸件宽度上横向滑动的磁场。因此，其目的是在液态金属内建立流动，所述流动基本上发展成为反向转动的两个相邻环路。所述环路42、43平行于大表面而形成，并且在一磁场的共同横向驱动作用区的两侧沿铸件高度层迭起，每一个环路的环流沿一小表面上升而沿着相对的小表面下降。所述运动构形传统上称为“蝶翼构形”。
如摘录自文献FR 82.10844的附图4中所示，可以根据铸造机的高度增加磁场的横向驱动作用区51、52等。在此情况下，在最接近的相邻环路之间赋予它们两两相反的转动方向，以便例如对于一给定的可用搅拌功率产生尽可能大的搅拌量。因此产生一称为“三重零状构形”(configuration en triple zéro)的运动模式，其由两两朝相反方向转动的三个相邻环路形成，即一位于两个横向驱动区51和52之间的中央环路60，以及两个外环路61和62，所述两外环路在所述中央环路的两侧并且在相同方向上转动。
无论采用哪种变型，所述变型既可以实施成感应器放置在铸造机的二次冷却区的支承辊后面，也可以实施成感应器放置在所述支承辊之间(FR 72.20547)，或者甚至容纳在所述支承辊的内部(FR 72.20546)。对于后文将要加以说明的本发明的实施装置同样如此。
从发展历程上看来，基于环路式金属再循环--其在与板坯的大表面相平行的一平面内展开--的所述类型运动的发现源自于与长形制品相反，在扁平制品的连续铸造中，制品的笔直截面的长形形状不太适合于建立围绕铸造轴的一稳定转动运动。主要原因可能在于这在制品厚度上需要大的速度梯度，所述厚度对于最厚的制品而言几乎不超过大约20cm。
相反，图3和4中所示类型的分级式环路构形--其在与制品的大表面相平行的整个冶金高度上展开，不存在上述的障碍。另外，它也具有确保铸造机的顶部和底部之间的更佳热交换的优点。来自顶部的更热的熔融金属被下降流42a和43a通过强制对流带向下方，而上升流42b和43b在顶部散播在底部收集的固化金属雏晶，因而有利于从铸件周边直至中心的大范围且均匀的等轴型固化的初期展开。然而，由于存在干扰铸模内金属自由表面的危险，因此无法如所希望的那样将这些环路42、43太猛烈地向顶部发展。目前事实上已知对于获得良好质量的铸件表面、次表层(souscutanée)与心部，使占据铸模该高度处的模内流动保持微弱的流体动力平衡是多么必需。
但准确地说，利用开口在铸模小壁对面的具有侧向出料孔的埋入式铸口将需铸造的金属经由铸模顶部引入，目前已经大范围推广开来，取代了唯一轴向出料孔式的直铸口，所述直铸口自此几乎只为长形制品保留。模内流动所得到的主要优点在于，如附图1的示意图所示，利用在铸模小端壁上的回跳现象，因而来自铸口26的每个侧向孔27、27’的热的液态金属喷流自然地分散成两部分。一主要部分21沿铸件取出的方向被向下导引。另一部分22则向上折回，以便将焓带到模内金属的自由表面23附近，所述焓是避免铸造金属在弯月面(ménisque)处出现凝固现象所必需的，而所述现象往往是造成铸造过程意外中止的原因。因此其目的在于在铸模内产生一称为“双环路”的循环模式，而不是“单环路”模式。
图7所示的上述模式首先表现为金属一从铸口的出料孔中喷出即朝弯月面上升的现象，这往往是因为将防堵塞的氩从位于上部的铸造分配器注入到所述铸口里。所述马上朝上的上升流接着通过一朝向各小表面的表面流以及沿所述小表面的再下降流而延伸。因此，一速度图形相当快速地在铸模内形成，其中在将“热”金属供给弯月面的上环路22不存在的情况下，所述速度通常沿制品取出的方向朝下被引导。
然而，只有在铸造条件(铸造速度、板坯宽度、铸口的浸没深度、防阻塞氩的流量等)适合下，才能在铸造期间持续保持“双环路”模式。如果这些条件变动，则甚至在铸造过程中可能会出现随机转变为“单环路”模式，事实上情况通常如此。
此外，控制模内“双环路”式的流动的一主要方面在于在铸模内部维持再循环运动在铸口两侧的弯月面处的“左右”对称。事实上，已知在此高度上不对称性的发生源自金属熔体的振动现象，所述振动可能导致表面的一种不能接受的翻滚现象，这为站在铸造平台上的操作人员所熟知的。这表示必须注意首先务必保证接近顶部的局部再循环流22、22’在整个过程中的稳定，以避免出现“左右”不对称。这些上升流尽管在热方面足够有效，能将所期望的热量传送至弯月面，但是从流体动力学的观点来看，所述上升流不应当太过猛烈，以避免过度扰动初固化线25，所述初固化线形成在靠着铸模的冷却铜壁的弯月面的边界处。所述初固化线的规则性事实上是在铸模的顶部内形成最初表层的均匀性的保证，在没有此保证的情况下，铸模下面不可避免会存在因熔渣结壳或固化表层厚度的局部变薄所引起的铸漏风险。
更简单地说，通过采用具有侧向出料孔的埋入式铸口进行铸造，可以在同一铸造过程中或随机或在任何情况下——并非都是所希望的，获得“双环路”型或“单环路”型的模内流动，或者获得因“左右”不对称所造成的不稳定流动。
尤其因为这些控制连续铸造机顶部区内流动的困难，因而近来出现了电磁搅拌系统，所述系统在铸模内已作用于来自铸口的侧向喷出流。如摘录自文献JP 1.534.702的附图2a和2b的示意图所示的，水平移动磁场是由多相线性感应器30a、30b与30a’、30b’所产生的，所述感应器放置在铸模32的大壁上，面向在铸口31两侧的金属喷流的输出路径。因而根据磁场滑动方向的调整，可以减缓所述金属喷流(磁场从小壁向铸口的逆流式滑动(图2b1)，或者反过来，使其加速(沿从铸口向小壁方向的顺流式滑动(图2b2)。原则上，这可以根据例如铸造条件调整提供给铸造金属表面的焓量，同时不会过度干扰需要优先维持的模内流动模式。
因此通过上述对现有技术状况的快速回顾，可以清楚地看到在铸造直长形截面的制品中事实上一方面在铸模内的金属搅拌而另一方面在二次冷却区内的搅拌之间所存在的分隔、甚至对立。

发明内容
具体地讲，本发明的目的是为了解决所述难题。换句话说，本发明应用于直长形截面制品、尤其是板坯的连续铸造，本发明的目的在于通过使熔融金属沿冶金高度进行有计划的整体搅拌运动，而使得仍为液态的金属在二次冷却区与铸模之间沿两个方向上进行良好的交换。由此在液态铸造金属池的顶部和底部之间实现热与化学的均匀性，同时不会干扰模内流动模式，并且必要时，同样不致失去在铸模内搅拌与相应地在二次冷却区内搅拌所特有的累积的有益效果。
本发明的一附加目的是为了帮助提高钢种的冶金质量，以希望其具有良好的内部健全度(santéinterne)，所述钢种例如为厚板、大型焊接管、铁素体不锈钢或电工硅钢。
另一附加目的是为了能作用于二次区内的流动，以便在来自铸口的铸造喷流处将它们作为进入铸模的金属的一加速剂或相反地一减缓剂使用，或者作为一用于抵消铸模内金属运动出现“左右”不对称倾向的手段。
为达到这些目的，本发明的目的是为了提出在一板坯或其他类似的直长形截面制品的连续铸造设备的二次冷却区内的一电磁搅拌方法，该设备的铸模配备有一埋入式铸口，所述埋入式铸口具有侧向出料孔，所述出料孔指向小表面，所述搅拌方法利用滑动磁场予以实施，所述磁场由放置在铸造金属附近的多相感应器产生，其特征在于，在所述二次冷却区内强制建立一液态金属的纵向流动，所述流动沿着两反向共线流定位在铸件的中间区域内。
由此在二次区内自然地建立一液态金属整体环流，所述环流形成为一“四叶苜蓿”的形式，且其具有两上叶形部和两下叶形部，而所述上叶形部延伸在铸模内，一直达到来自铸口出料孔的喷流的高度。
根据一变型，在制品中间部分内产生所述两个纵向的反向共线流--它们彼此远离开，从而所述两上叶形部——其延伸在铸模内一直达到来自铸口出料孔的喷流的高度——与它们以顺流方式重合以便增强它们。
根据另一变型，在制品中间部分产生所述两个纵向的反向共线流--它们彼此相汇聚，从而所述的延伸至铸模内达到来自铸口出料孔的喷流的高度的两上叶形部，以逆流方式叠置在所述喷流上以便减缓喷流。
根据所述方法的一特殊实施方式，将纵向流在二次区内的定位朝铸件的一小壁或另一小壁侧向地位移，以便抵销铸模内金属运动的“左右”不对称倾向。
根据一实施方式，利用共线移动磁场，在铸件中间区域内根据两反向共线流建立纵向的金属流动，所述磁场通过彼此间靠近或相互分开在所述中间区域内纵向地滑动。
根据一优选实施方式，利用共线移动磁场，在铸件中间区域内根据两反向共线流建立纵向的金属流动，所述磁场通过从铸件的边缘向中心彼此间靠近，或者从铸件中心向边缘相互分开，而在铸件的整个宽度上横向地滑动。
根据另一优选实施方式，所述滑动磁场利用放置在铸件大表面对面的多相线性感应器产生。
作为变型，供给感应器不同强度的电流，以便采用不同方式调节对两个反向共线金属流的作用，所述金属流由所述感应器产生的滑动磁场所引起。
应当明白，金属流或磁场的“共线”滑动，即表示这些磁场，相应地这些金属流，相互间并不是平行地滑动，而是沿同一直线滑动，如同两个共线向量而非两个平行向量。
如同将要了解的，本发明主要基于在二次冷却区内产生一具有两个横向支流与两个纵向支流的搅拌十字体。所述横向支流(或者如果假设铸造轴是垂直的，则其是水平支流)根据铸件的宽度发展，而两个纵向(或垂直)支流在铸件的中间区域(通常是轴向区)内发展。
更确切地，正是一所述的搅拌十字体在二次区内的形成，由于源自液体池内的四叶式构形的再循环流动，将会产生同样涉及铸模区域的运动的一整体构形，从而达到本发明预期实现的上述目的。


结合参照附图进行的描述，可以更好地理解本发明并且其它特征也更清楚地体现出来。附图中[36]—图1至图4用于表示前面已描述过的现有技术。
更确切地[38]图1为一标准示意图，其以平行于铸模大壁的中央垂直剖面方式，简略地表示出公知的液态金属的循环运动图，所述液态金属通过配设有侧出料孔的一埋入式铸口进入一板坯连铸模里，所述侧出料孔面向小侧壁开口；[39]图2a、2b1和2b2为按两个视图(左侧为透视图而右侧为剖视图)，示出板坯连铸模内的电磁搅拌的公知模式的示意图，所述电磁搅拌借助多相线性感应器，利用具有侧出料孔的埋入式铸口(参见图1)连续铸造板坯，所述多相线性感应器布置在铸口两侧于各大壁上并且产生磁场，所述磁场在同一大壁上成对地沿相反方向水平地滑动，要么在与磁场作用于其上的金属的出口喷注流相同的方向上(图2b2)滑动，要么沿与此正相反的方向(图2b1和2a)滑动；[40]图3是一简化图，其以透视方式示出在铸造机的二次冷却区内正处于连续铸造过程中的板坯。所述区域配备有线性感应器，所述感应器沿着制品的宽度，彼此相对地布置在所述制品的各侧，并且产生一水平滑动的磁场，以便实现从例如前述文献FR 72.20546中已知的一“蝶翼”形式的电磁搅拌模式；[41]图4类似于图3，但示出一“三环路”式电磁搅拌模式，如实施前述文献FR 82.10844的教导所实现的；[42]—标号5至9的其它图是专属于本发明的。更详细地[43]图5是一总图，其是从平行于一板坯连铸模的大壁的轴向垂直剖面角度看，所述连铸模配设有一埋入式铸口，所述埋入式铸口具有侧出料孔，所述出料孔在小侧向壁的对面开口，所述图示出根据本发明的两实施方式中之一——其中纵向的反向流相互间远离，在二次冷却区内的四叶苜蓿形式的整体搅拌原理，以及产生自恰在所述铸模下方的所述二次冷却区内部的液态金属的循环运动图；[44]图6类似于图5，但处于模内流动模式不再是“双环路”而是“单环路”的情况；[45]图7a为一示意图，其在重现图5的基础上示出借助水平滑动磁场型的线性感应器实现四叶苜蓿形式搅拌的一实施方式； 图7b类似于图7a，但示出借助垂直滑动磁场型的线性感应器实现本发明方法的另一实施方式；[47]图8也是基于重现图5，示出本发明的另一优选实施方式，其借助水平滑动磁场型的线性感应器--它们直接作用于从铸口出料孔喷出的金属喷流，建立起一“双环路”模式的模内辅助环流；[48]图9示出本发明的另一实施变型，其在于在铸件的中间部分内建立纵向的反向流动，其不是扩散而是汇聚的。
具体实施例方式应注意图1至图4是用来支持本文开头部分对现有技术的阐述说明。因此后文中对其不会再提及。
在图5至图9中——它们示出在所述两变型(中间区域处扩散或汇聚)中，本发明所特有的二次区内的搅拌模式，滑动磁场如同产生它们的线性感应器，是由粗的垂直或水平箭头表示。所产生的对流运动本身是由它们带箭头的虚线形式的主路径表示，所述箭头指示在整个承载路径上的运动的循环方向。实线代表主动对流区，因此即受到滑动磁场作用的循环区域。虚线代表被动对流区，换言之即再循环区，其必须与所述主动区互补以便确保运动环路的闭合。
在这些图中，相同元件由相同的标号表示。必要时，为了不使某些图显得过于繁复，反复出现的标号不再标注出，以便使本发明的主要元件在这些图中表示得更清楚。
在所述每个图中均表示出一板坯连铸模1，其下方为铸造机的二次冷却区2，在此特意未表示出所述铸模的支承辊，以便不会无谓地影响附图的清晰性。所述图是在一平行于铸模大壁的平面里，只能见到用3和3’表示的小的侧向壁，它们决定了铸件6的小表面18、18’。大表面位于图的平面内，因此它们在图中没有示出。另外，为了更清晰，标号6统一表示被铸造板坯本身或其仍呈液态的心部——一般称为“固化池”。
对中在铸造轴A(此处如通常情形，该轴与铸件的纵轴相重合)上的一浸没式铸口4，是从一位于上方的未图示的分配器供给铸模熔融金属。所述铸口配备有侧向出料孔5和5’，所述出料孔各自分别面向相应的小壁3和3’。铸件的规格是由界定铸造空间的铸模的内部尺寸决定，熔融金属以喷流7、7’的形式进入所述铸造空间内，所述喷流通常沿一基本水平的或稍微向下倾斜的平均方向从铸口4的出料孔中喷出。因而铸件从自弯月面8的高度起的顶部向下沿铸造机的取出方向，垂直地或沿一弯曲路径，在一正交于所述图面的平面中，以通常约每分钟一米的抽取速率(浇铸速率)推进。当它推进时，所述制品通过将其内热首先排进与冷却铜壁接触的铸模1内，再在喷水导轨的作用下排到二次冷却区2中，而从它的周边向中心逐渐固化。
要注意的是，冶金高度(或固化池的深度)一般定义为沿着垂直线，介于铸模内铸造金属的自由表面(或弯月面)的高度与二次冷却区下方的固化池底部的高度之间，在最终固化前缘会合处的尺寸差，所述最终固化前缘随着固化进行而扩展到铸件的每一个大表面上。
在弯月面8下方约3m或4m处，因而即在二次冷却区2的内部，沿着制品的纵轴(其与铸造轴A重合)任意设置一点P，该点称为本发明特有的搅拌十字体9的中心点。所述十字体9是一具有四个支流的十字形，这些支流成对地处在同一条直线上即两纵向(在此为垂直)的支流10a、10b——形成与铸造轴A对齐的一对；两横向(在此为水平)的支流11a、11b——形成在铸件宽度上展开的一对。在同一对支流的各个支流中，液态金属在其中成对地在相反方向上循环。另外，一对支流中的金属环流与另一对的金属环流是相反的。
由于铸件的必然“有限”的维度特征，因此如见到的，所述支流某种程度上通过再循环环路相互间连接在一起，以便形成一整体流动，其在该铸件大表面的平面上以四叶苜蓿形式展开，构成叶形部L1、L2、L3、L4的叶片——其中两上叶形部是L1和L4——一直延伸到在喷出流7和7’高度的铸模处。
因此，在图5至8所示的搅拌模式中，所述垂直支流对为“扩散”对流型。金属流自中心点P起彼此分开。一支流10a流向位于其上方的铸模1，而另一支流10b沿铸件的抽出方向，向下往固化池的封闭区流开。因此在水平支流对11a、11b中，金属对流为“汇聚”型金属流从制品的小侧表面流向纵轴A，从而朝汇流中心点P的方向相互汇合。
如已经说明过的，形成这些支流的金属流是由滑动磁场所产生的，所述滑动磁场本身是通过放置紧靠铸件附近、面向所述大表面(优选为所述两表面)的线性感应器产生。当然，不需要两对支流由磁场同时启动。只要其中一对，例如垂直支流10a、10b，可以被启动即可，而另一对支流11a、11b自然会通过反应成为再循环部位，因为中心点P作为保持质量流与运动量的通流节点而运行，反之亦然。
然而，在本发明的所述第一搅拌模式中，重要的是垂直支流10a和10b以彼此分开的方式流动，如图5至8所示。在接近铸模的上叶形部L1和L4中，金属因而在中间区域上升并沿着小表面下降，而在下叶形部L2和L3中的情形则相反。
在这些条件下证明实施本发明使得液体池底部和顶部之间的金属材料交换达到最大化。首先，事实上，任一叶形部中的金属的环状循环是沿一转动方向发生，所述转动方向与最接近的两相邻叶形部中所建立的转动的方向相反。其次，铸造喷流7和7’的力量被顺流式上升的中央流10a有规律地加强，进而增强铸模内接近弯月面8的再循环环路L5和L6。因此，存在于铸模内的“双环路”模式L5、L1、L4和L6因而也得以稳定。
因此很容易理解如果一开始液态金属单元就位于二次冷却区内，则任何液态金属单元(概念上指可以将其在沿冶金高度的任意部位处隔离出来)将具有一很大的机率即通过随机跟随连续的上升流或下降流，所述液态金属单元在再下降之前至少会有一次处于铸模内，如果反之一开始该液态金属单元选择在铸模内，情况同样如此，因为所述单元总体上必然沿抽出方向以一相当于铸造速度的平均速度，进行一向下的平均位移。换言之，本发明的所述实施方式使铸模热的区域与二次区的那些较冷区域之间的熔融金属材料交换达到最大，而这是通过在铸模内增强适合于稳定“双环路”模式的已知装置予以实现的。
所述交换尤其有助于更好地喷出过量热，并且有助于初期充分的等轴金属固化的引发，而不存在干扰模内流动模式的任何风险，反而会增强铸口两侧运动“左右”对称的稳定性，而且无论存在哪种局部模式，亦即“双环路”(参照图5)或“单环路”(参照图6)，均是如此，因此能抵销由一种模式向另一种模式转变的自然随机倾向。
如同已说明过的，搅拌十字体9的支流10和11是通过施加在这些部位上的滑动磁场的作用而产生。所述磁场的力线正交于铸件表面，或至少具有一正交主分量，以便将与液态金属的电磁耦合最大化。
已熟知所述磁场可通过传统的多相线性感应器很容易地产生。
图7a说明本发明的一第一实施方式，其中两个相同的线性感应器12和13水平地放置在铸造轴的两侧、铸造机上于相同的垂直高度处(共线感应器)，并且相对安装，以便产生共线磁场，所述磁场在铸件宽度上从小表面18、18’向中央横向滑动。这些感应器有利的是尺寸设计成它们各自沿一主动对流支流(11a或11b)产生一滑动磁场，其长度等于或稍小于被铸造板坯6的一半宽度的二分之一。
在此情况下，搅拌驱动力是由搅拌十字体的汇聚横向支流11a、11b提供，并且在通过汇流点P后而得到纵向的扩散流10a、10b。
图7b示出本发明的一第二实施方式，其在所获得的功效方面与前一实施方式相当。根据所述第二变型，共线的线性感应器14和15反向地安装，沿着铸造轴垂直放置。采用这种方式，此次可以直接启动纵向支流10a和10b(其在二次区内的存在为本发明特有的基础)，上感应器14因而产生一朝铸模方向往铸造机顶部滑动的磁场，而下感应器15产生一向下朝池底部滑动的磁场。
图8说明本发明的一优选具体方式。此实例在于使上部的再循环叶形部L1和L4的上缘转变为主动对流区，所述上缘会增强铸造喷流7和7’。为此，添加已存在于二次冷却区内的所述感应器对，以便产生搅拌十字体9，产生水平滑动磁场的两个附加线性感应器16、17共线布置在铸口4的两侧、在从出料孔5和5’喷出的金属喷流7和7’的高度处，并且由从铸口向铸模1的小壁3、3’与所述喷流以顺流方式滑动。所述喷流与从底部上升的中央流之间的汇聚效果因而进一步被增强，并且因此使局部的模内“双环路”模式也同样得到加强。
图9和图5类似，但其与后者的不同之处基本在于在十字体9的四个支流中的每一支流内的金属循环方向颠倒。因此图9说明实施本发明的第二主要变型，所述变型在于在铸件6的中间部分内产生纵向的反向共线流20a、20b，此次所述共线流朝点P的方向互相汇聚，以便获得一液态金属整体环流，所述环流在铸模1内通过沿小表面18、18’一直上升到金属喷流7、7’——其从铸口出料孔5、5喷出——的高度的液流而延伸，由此它们以逆流方式抵抗所述金属喷流以便抑制喷流。
整体上看又是一个在二次区内的四叶L1至L4式搅拌构形，并且其环路因而沿与第一变型相反的方向转动。但由于上叶形部L1和L4对喷流7和7’的抵抗作用，因此液体池中间部分内的金属下行回流在汇聚性与封闭性上差些，反而比所述第一变型在制品区内要扩散与分散得多。
应明白这两种主要的变型事实上只是本发明的两种不同的且互补的方面，而且它们可以在实施搅拌方法时共同存在。事实上，就动力学方面而言，容易调整作用磁场的滑动方向，例如通过使产生所述磁场的感应器的极性颠倒，以便通过局限在远离这些喷流的二次区内的一搅拌作用，可以视需要减缓或加速铸造喷流7、7’。
因此可见，本发明的主要优点是确保液体池内的顶部/底部之间进行良好交换，同时可以远距离作用于铸模内的铸造喷流，而且这通过一电磁搅拌设备的简单与普通的配装即能实现，所述电磁搅拌设备的元件在市场上容易购得。
如同会了解的，本发明总体上在于合理地使用现有可得的电磁搅拌装置，以便在二次区内在制品的长形方向上切分成并列的两区部，并且在每一区部中建立一蝶翼型的搅拌构形。由此建立一二次区内的四叶型整体流动系统，其心部为具有其中心点P的搅拌十字体9。
优选地，基于明显的对称理由，所述切分为所述两段将在铸件的一半宽度处实施，即沿着铸件的纵轴实施，因为该轴通常与铸造轴重合。
这即说明，例如通过差动调整供给感应器12、13的电流强度，便会足以使两个横向支流11a、11b之间的搅拌力失去平衡，从而使得中心点P的中位向一小表面5或向另一小表面5’侧向地移动，并且因此得到模内运动在铸口的一侧较其另一侧更具选择性的效果。
同样地，纵向支流10a、10b上类似的不平衡通过一给定的搅拌设备，也可以使搅拌十字体的中心点P向上或向下位移，而不需要调整该设备在铸造机上的位置。
当然，如果希望能够共同使用所述的两种调整搅拌十字体中心点P位置的方案，则必须为所述二次区配设一具有四个感应器的设备，以便能够电磁地启动所述四个支流10a、10b、11a和11b中的每一支流。
无论本发明的实施方式如何，本发明都在于提供一在冶金高度上的金属整体搅拌，其能确保在液体池顶部和底部之间的一热与化学的均匀性，同时不致丧失在铸模内搅拌与相应地在二次冷却区内搅拌所特有的有益效果，并且不会干扰到模内的局部流动模式，甚至将模内的局部流动模式保持稳定。
本发明当然并不局限于前面所述的实例，它在符合后面权利要求中所提出的限定范围内，可以扩展到各种实施变型或等效方式。
因此例如，即使需使用的线性感应器一般具有一平的结构，但该配置仅是优选的。弯曲形状的感应器可能同样适合，以便于在它们沿冶金高度放置时更好地匹配板坯的表面形状。
权利要求
1.电磁搅拌方法，用于在直长形截面的金属制品的连续铸造设备的二次冷却区内进行电磁搅拌，所述连续铸造设备的铸模配备有一埋入式铸口，所述埋入式铸口具有侧向出料孔，所述出料孔朝向小表面，所述搅拌方法利用滑动磁场予以实施，所述磁场由布置在所述铸造金属附近的多相感应器产生，其特征在于，为促进液态金属在固化池(6)内部于所述二次冷却区(2)与所述铸模(1)之间进行交换，在所述二次冷却区内强制建立一纵向金属流动，所述流动沿着两反向共线流(10a、10b或20a、20b)定位在所述铸件的中间区域内，并且产生一液态金属整体环流，所述环流为一“四叶苜蓿”的形状，其具有两上叶形部和两下叶形部，而且所述环流的上叶形部(L1，L4)延伸在所述铸模内，一直达到来自所述埋入式铸口(4)的出料孔(5，5’)的喷流(7，7’)的高度。
2.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，在铸件中间部分内产生彼此远离的所述纵向的反向共线流(10a，10b)，从而所述两上叶形部(L1，L4)——它们在铸模内延伸一直达到来自所述铸口出料孔(5，5’)的喷流(7，7’)的高度——与所述喷流以顺流方式合在一起，以便增强所述喷流。
3.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，在铸件中间部分产生相互汇聚的所述纵向的反向共线流(20a，20b)，从而所述两上叶形部(L1，L4)——它们在铸模内延伸一直达到来自所述铸口出料孔(5，5’)的喷流(7，7’)的高度——以逆流方式叠置在所述喷流上，以便减缓所述喷流。
4.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，将所述中央纵向流在所述二次区内的定位朝所述铸件的一小表面或另一小表面侧向地位移。
5.如权利要求2或3所述的搅拌方法，其特征在于，利用共线移动磁场，在所述铸件的中间区域内按两反向共线流的方式产生所述的纵向金属流动，所述磁场在所述中间区域内或相互靠近地或彼此远离地纵向滑动。
6.如权利要求2或3所述的搅拌方法，其特征在于，利用共线移动磁场，在所述铸件的中间区域内按两反向共线流的方式产生所述的纵向金属流动，所述磁场沿所述铸件的宽度方向或从所述铸件的边缘向其中心相互靠近地或从所述铸件的中心向其边缘彼此远离地横向滑动。
7.如上述权利要求中任一项所述的搅拌方法，其特征在于，借助多相线性感应器产生所述滑动磁场，所述感应器布置在所述铸件大表面的对面。
8.如权利要求7所述的搅拌方法，其特征在于，供给所述感应器不同强度的电流。
9.如上述权利要求中任一项所述的搅拌方法，其特征在于，另外还使用移动-滑动的磁场，所述磁场在所述铸模(1)中直接作用于从所述铸口(4)的出料孔(5，5’)中喷出的所述金属喷流(7，7’)。
10.直长形截面的金属制品，其由一连续铸造设备制成，所述连续铸造设备的二次冷却区是进行一电磁搅拌作业的部位，该电磁搅拌符合在权利要求1中所限定的电磁搅拌。
全文摘要
在板坯的连续铸造作业过程中，熔融金属经由一具有开口朝向小壁(3，3’)的侧向出料孔(5，5’)的浸没式铸口(4)引入铸模(1)内，根据本发明的搅拌利用移动磁场，所述磁场通过它们相互之间沿相反的方向以共线方式滑动，而成对地至少作用于铸造设备的二次冷却区，从而在液体池内沿着两反向共线流强制建立一中央纵向环流，所述环流产生一“四叶苜蓿”形式的整体运动，其上叶形部(L1，L4)延伸在铸模内，一直到达来自铸口出料孔的喷出流(7，7’)附近，以便在必要时减缓所述喷流或加速它们。本发明可获得沿冶金高度的金属整体搅拌，从而确保液体池顶部和底部之间的一热与化学的均匀性，同时不致丧失在铸模内搅拌与相应地在二次冷却区内搅拌所特有的有益效果，并且不会干扰到铸模内的局部流动模式，甚至将所述流动模式保持稳定。
文档编号B22D11/115GK1863625SQ200480029086
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月27日
发明者S·昆斯特赖希 申请人:罗泰莱克公司