专利名称：一种电磁旋流水口的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢的冶炼和连续铸造技术领域。即实用新型一种新型浸入式水口及新型钢包长水口-“电磁旋流水口”装置。
背景技术：
在钢的生产工艺流程中，精炼后的钢液经中间包处理后，由滑动水口控制进入浸入式水口，并通过浸入在结晶器内的水口下部出流口(单口或双口)而流入结晶器，不断凝固成钢坯。水口出流影响结晶器内钢液的流动状态。而结晶器内钢液的流场，温度场以及液面的波动等，直接影响到拉坯速度和铸坯质量。
由于下述原因，目前，钢铁技术领域内的科技人员一般认为浸入式水口内的钢液偏流难以避免(1)滑动水口通常都处于半开的状态，所以造成向下注入浸入式水口的钢液流动方向不是铅直的，而是斜向下的。因为这个原因，浸入式水口内钢液会象蛇行一样一边左右摆动一边向下流动进入结晶器。并且这个流动不是定常流动，即钢液通过非定常的流路被注入到结晶器中。
(2)浸入式水口内侧夹杂物的粘结；(3)操作上的经常存在滑动水口不对中等等问题。
浸入式水口内钢液的偏流，例如对于板坯连铸来说，将导致水口两侧出流口的出流不均匀，并且摆动。结晶器内流动和温度不均匀，液面波动，都将导致出现卷渣、液面冷却、漏钢、表面裂纹等一系列问题。特别是随着连铸拉坯速度的提高，水口出流不均匀性加剧，液面波动加剧，从而限制拉速的提高，产生铸坯的严重质量缺陷。对于圆坯和方坯连铸，也存在着同样的问题。
为了改善浸入式水口内的钢液偏流，获得结晶器内稳定、均匀的钢液流动，目前所采用的技术手段主要有(1)改进滑动水口结构，例如采用三瓣式滑动水口等。三瓣式水口虽然得到应用，但该技术复杂、要求高，耐火材料消耗大而且对于偏流的改善效果也不大；(2)改进浸入式水口的内型设计。例如采用收缩型、环形台阶型、变径内螺纹型等浸入式水口，这些方案对不同工艺条件的适应性差，改善流动的程度也很有限；(3)日本住友金属公司等在近年开发了机械式旋流水口。即在浸入式水口的内部放置耐火材料制旋转叶片。利用钢液从水口上部流入的势能，在通过叶片时形成旋转流动。试验证明，旋流状态的钢液水口出流均匀、稳定，改善了结晶器内流动和温度分布，并明显降低了液面波动。从而可以获得提高拉速，改善表面和内部质量的显著效果。但这种方法有严重缺陷。一是耐火材料螺旋叶片由于钢液的冲刷寿命低，钢液夹杂物易在螺旋叶片上发生粘结堵塞，经常更换水口不仅成本提高，更严重影响生产。二是这种方法下，钢液的回旋速度和下降速度成正比，在低速流动(如低速铸造)时，不能得到有效的回旋流动。即在开浇阶段，换钢包阶段及浇铸末期，钢液不能得到必要的回旋流动，其均匀温度场，去除夹杂物等功能会急剧恶化。还有，这种旋流方式不可调节，难以适应不同工艺要求，因此应用受到限制。
实用新型内容本实用新型的目的是要寻求一种能够产生旋流的浸入式水口，它能使水口内的钢液产生旋转流动，获得均匀的水口出流，从而提高结晶器内钢液流动和温度分布的均匀性，减少液面波动，提高连铸拉速，改善铸坯凝固质量。
本实用新型提出一种“电磁旋流水口”，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部施加至少一个旋转电磁场，即在水口周围安装至少一个电磁旋流装置，且电磁旋流装置内外安有水冷套，且整体固定在可移动的机构上。本实用新型不仅仅适用于中间包与结晶器之间的浸入式水口，也适用于钢包与中间包间的长水口，从而达到洁净钢液，提到钢水收得率，节约耐火材料的效果。
本实用新型所说的可移动机构安在电磁旋流装置上，电磁旋流装置通过可移动式机构，根据生产过程的要求，作垂直和水平移动。
本实用新型所提出的“电磁旋流水口”，重要的是带有旋转电磁场装置的浸入式水口。利用在浸入式水口外部所产生的旋转电磁场作用在水口内钢液的洛伦兹力，使钢液向下产生旋转流动。这样，不仅可以获得上述“机械式旋流水口”的良好效果，而且非接触的旋流方式能够完全避免“机械式旋流水口”的缺陷，获得实际应用。此外，“电磁旋流水口”可以针对不同型式铸坯和不同钢种的工艺要求，灵活精确地设计电磁场，得到最佳的旋流状态。
浸入式水口周围的旋转电磁场可以是固定的或者可移动的整体环型(360度)结构。为了更换水口等生产操作需要，也可以是半圆环型(180度)或分体环型(360度)等可移动式结构。
本实用新型可适用各种浸入式水口，例如单口直筒型水口、侧孔水平型水口、侧孔倾斜型(向上倾斜或向下倾斜)水口、箱形水口等等。
本实用新型的电磁旋流水口，其电磁场的磁感应强度为10-4-1T(特斯拉)。
本实用新型的电磁场可以准确、优化的设计，故对于圆坯、方坯和板坯各种工艺条件可以普遍使用。
采用本实用新型的“电磁旋流水口”，由于是以非接触的方式使浸入水口内的钢液产生旋流，可以不用改造原有的设备，既能保持机械旋流的优点(防止偏流、防止弯月面扰动，防止卷渣，去除夹杂物等)，而又能克服其缺点(耐火材料消耗大，水口易堵塞等)，而且还能发挥机械旋流所达不到的效果。即针对于机械旋流下，回旋流动的产生依赖于钢液的下降速度而在开浇阶段，换钢包阶段及浇铸末期，钢液不能得到必要的回旋流动，本实用新型的“电磁旋流水口”可以不依赖于钢液的下降速度，只需要任意的调整电流即能保证并维持适当的回旋流动。这就是超过机械式旋流水口的优点。并且本实用新型的“电磁旋流水口”能采用半圆环形结构，适合于现场的操作。
图1是连铸工艺示意图，图中1为钢液、2为钢包、3为长水口、4为中间包、5为中间包挡墙、6为堰、7为滑动水口、8为浸入式水口、9为结晶器。
图2是电磁旋流水口简图。图中4为中间包、7为滑动水口、8为浸入式水口、9为结晶器、10为电磁旋流装置、11为电磁场移动机构。电磁旋流浸入式水口由8，10和11组成。
图3是图2中的电磁旋流装置的A-A剖面图。图中(a)为整体环型电磁旋流装置(360度)，(b)为半圆环型电磁旋流装置(180度)，(c)分体环型电磁旋流装置(360度)。
图4为浸入式水口分类示意图，图中(a)为单孔直筒形水口；(b)为侧孔倾斜形(向上或向下)水口；(c)为侧孔水平形水口；(d)为箱形水口图5为实施例1的结构分解示意图；图6为实施例2的结构分解示意图；图7为实施例3的结构分解示意图；图8为实施例4的结构分解示意图；
图9为实施例5的结构分解示意图；图10为实施例6的结构分解示意图；图中12为冷却水进水口，13为冷却水出水口。
具体实施方式
以下结合附图以具体实施例来对本实用新型的内容作进一步的说明和补充。
实施例1为适用于圆坯连铸工艺的电磁旋流水口。参阅图5，圆坯连铸结晶器为圆形(图5c)，采用单孔直筒形水口(图5b)。该水口的外周安装一个移动式电磁旋流装置10，该电磁旋流装置10为半圆环型(180度，图5a)。其磁感应强度为10-4特斯拉。
实施例2也为适用于圆坯连铸工艺的电磁旋流水口。参阅图6，圆坯连铸结晶器为圆形(图6c)，采用单孔直筒形水口(图6b)。该水口的外周安装一个移动式电磁旋流装置10。该电磁旋流装置10采用分体环型电磁旋流装置(360度，图6a)。其磁感应强度为10-2特斯拉。
实施例3适用于方坯连铸工艺。参阅图7，方坯连铸结晶器为正方形(图7c)，采用圆筒形双侧出口(图7b)。该水口的外周安装一个移动式电磁旋流装置10。该实施例的电磁旋流装置10采用半圆环型(180度，图7a)。其磁感应强度为10-1特斯拉。
实施例4也适用于方坯连铸工艺。参阅图8，方坯连铸结晶器为正方形(图8c)，采用单孔直筒形水口(图8b)。该水口的外周安装一个移动式电磁旋流装置10。该实施例的电磁旋流装置10采用分体环形电磁旋流装置(360度，图8a)。其磁感应强度为10-3特斯拉。
实施例5适用于板坯连铸工艺。参阅图9，板坯连铸结晶器为矩形(图9c)，采用箱形水口(图9b)。该水口的外周安装一个移动式电磁旋流装置10。电磁旋流装置10采用分体环型电磁旋流装置(360度，图9a)。其磁感应强度为10-2特斯拉。
实施例6也适用于板坯连铸工艺。参阅图10，板坯连铸结晶器为矩形(图10c)，采用侧孔向上倾斜形水口(图10b)。该水口的外周安装一个移动式电磁旋流装置10。电磁旋流装置10采用固定式整体环形电磁旋流装置(360度，图10a)。其磁感应强度为1特斯拉。
实施例1和实施例2也均可采用固定式整体环形电磁旋流装置(360度，图10a)。
本实用新型的上述各实施例中所采用的电磁旋流装置是内外通水冷的电磁绕组，它们所产生的电磁场是线性移动电磁场、旋转电磁场或者螺旋电磁场，其磁感应强度为10-4～1特斯拉。本实用新型所注重的是电磁场的形式和强度，至于绕组的具体形式则根据现场的条件而定，本实用新型未作特别限制。
上述所列举的实施例主要是浸入式水口，但其原理和设计思想均适用于钢包与中间包之间的长水口，对于本领域的一般技术人员来说，在阅读了本实用新型说明的内容和实施例之后，不难将原理和设计思想推广应用到长水口的制造方案上去，故在此不再赘述。
权利要求1.一种电磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部环境施加至少一个旋转电磁场，即在水口外周安装至少一个电磁旋流装置，装置内外安装有水冷套且整体固定在一个移动的机构上。
2.按权利要求1所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的水口是中间包和结晶器之间的浸入式水口。
3.按权利要求1所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的水口是钢包和中间包之间的长水口。
4.按权利要求1所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的电磁旋流装置采取360度整体环型结构。
5.按权利要求1所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的电磁旋流装置采取180度半圆环型结构。
6.按权利要求1所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的电磁旋流装置采取360度分体环形结构。
7.按权利要求1所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的旋转电磁场其磁感应强度为10-4～1特斯拉。
8.按权利要求4所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的旋转电磁场其磁感应强度为10-4～1特斯拉。
9.按权利要求5所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的旋转电磁场其磁感应强度为10-4～1特斯拉。
10.按权利要求6所述的电磁旋流水口，其特征在于所说的旋转电磁场其磁感应强度为10-4～1特斯拉。
专利摘要本实用新型提供了一种电磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在浸入式水口或钢包长水口的外部施加至少一个旋转电磁场，即在水口周围安装至少一个电磁旋流装置，电磁旋流装置内外装有水冷套且整体固定在一个可移动的机械装置上。电磁旋流装置的结构是整体360度环型结构、180度半圆环型或分体360度环型，浸入式水口可以是单口直筒型水口、侧孔水平型水口、侧孔倾斜型水口、或者是箱形水口。本实用新型对于圆坯、方坯和板坯各种工艺条件可以普遍使用。采用本实用新型，当钢水流经水口时受强大电磁场作用产生涡流，可观察到钢水注入结晶器后其偏流情况会有明显改善，有利于提高连铸拉锭工艺中钢坯的质量。
文档编号B22D41/50GK2873367SQ20052009272
公开日2007年2月28日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者赫冀成, 丸川雄净 申请人:赫冀成, 丸川雄净, 苏志坚