專利名稱：內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金連鑄設(shè)備，特別涉及一種內(nèi)置式軟接觸電磁連鑄結(jié)晶器。
軟接觸結(jié)晶器電磁連鑄的原理是利用電磁場中的電磁壓力來減輕鋼水對結(jié)晶器壁的靜壓力，從而達到鋼水與結(jié)晶器壁在“軟接觸”的狀態(tài)下凝固的目的?，F(xiàn)有的軟接觸結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)一般是在結(jié)晶器壁的外部金屬液面處設(shè)置一感應(yīng)線圈，并在其中通以交流電流，使該線圈的電磁場在結(jié)晶器的初始凝固區(qū)(彎月面區(qū)域)產(chǎn)生一徑向電磁壓力Pm，實現(xiàn)軟接觸凝固。然而，這種結(jié)構(gòu)的軟接觸結(jié)晶器，由于結(jié)晶器壁的屏蔽作用，電磁場無法施加到金屬液面上去。為了使電磁力作用到金屬液面上去，一般的方法是采用結(jié)晶器切縫技術(shù)，即在結(jié)晶器壁的上部(彎月面區(qū)域)沿其縱向切割若干條切縫而形成分瓣絕緣和單獨的水冷結(jié)構(gòu)。一般的切縫長度在100MM，寬度在1MM左右，并在其間用云母片充填，以防漏鋼。這種結(jié)構(gòu)的軟接觸結(jié)晶器存在以下缺陷1、結(jié)晶器壁切縫技術(shù)雖然使電磁力透過切縫作用到金屬液面上，但是，它無法從根本上避免結(jié)晶器壁的屏蔽作用。事實上，電磁力中的絕大部分由于結(jié)晶器壁的屏蔽作用而損失掉，只有一少部分能作用到液面上。因此，電磁力的浪費非常大。
2、電磁力在結(jié)晶器內(nèi)的分布也非常不均勻。切縫附近電磁力大，往往需要再行屏蔽，非切縫區(qū)域電磁力小，需要采取增強措施。
3、切縫技術(shù)雖然使電磁力透過結(jié)晶器壁作用到金屬液面上，明顯地改善了連鑄坯的橫向振痕，但卻常常使連鑄坯表面在切縫處產(chǎn)生凸起的縱向條痕。
4、切縫技術(shù)要求甚高，縫切寬了漏鋼，縫切窄了屏蔽作用大。同時，由于結(jié)晶器壁切縫，形成了很多的單獨水冷單元，使結(jié)晶器的水冷卻系統(tǒng)十分復(fù)雜。
5、由于電磁力在空間中衰減速度很快，感應(yīng)線圈設(shè)置結(jié)晶器壁的外部，電磁力在空間中的衰減也很大，不能得到充分的利用。此外，還有人采取在結(jié)晶器感應(yīng)線圈的外部設(shè)置硅鋼磁軛的辦法，來阻擋原逸散到空間中的電磁力，并把它壓縮到磁軛所包圍的空間中。這種措施雖然使結(jié)晶器內(nèi)的電磁力得到了一定的增強，但是，絕大部分電磁力仍然被屏蔽掉了而不能得到充分的利用。中國專利局公布了“一種電磁螺旋管結(jié)晶器”其突出特點是希望取消結(jié)晶器壁的分瓣結(jié)構(gòu)，使電磁力直接作用在金屬液面上。但，雖然取消了結(jié)晶器壁的縱向切縫，卻帶來了橫向的縫隙。而且，還存在螺旋管與結(jié)晶器壁極難連接；感應(yīng)線圈匝與匝之間難以密封，勢必漏鋼；感應(yīng)線圈與高溫鋼水直接接觸，勢必燒損等問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種可以避免結(jié)晶器壁的屏蔽作用，充分發(fā)揮電磁力的內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明是在結(jié)晶器初始凝固區(qū)域(彎月面區(qū)域)的金屬壁內(nèi)側(cè)開槽，并把感應(yīng)線圈放置在開槽內(nèi)，然后在開槽內(nèi)充填填充材料，這種填充材料為一種導(dǎo)熱非導(dǎo)電材料，并使之與結(jié)晶器壁牢固連接成一體，這樣既避免了結(jié)晶器壁的屏蔽作用，同時也避免了感應(yīng)線圈與高溫鋼水直接接觸而導(dǎo)致的線圈燒損。感應(yīng)線圈可以用園形、橢園形和多邊形金屬管制成，內(nèi)部通水冷卻，感應(yīng)線圈的繞線方法可以是單頭的，也可以是多頭的。
本發(fā)明將感應(yīng)線圈放置在結(jié)晶器壁的內(nèi)側(cè)，采用導(dǎo)熱非導(dǎo)電的材料充填結(jié)晶器壁的開槽，并使之與結(jié)晶器壁牢固地結(jié)合成為一體。由于填充材料不導(dǎo)電，自身內(nèi)不會產(chǎn)生渦電流，所以不會對電磁力產(chǎn)生屏蔽作用，使電磁力得到充分地利用，感應(yīng)線圈內(nèi)置在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)，制造工藝簡單，加工方便。它避免了結(jié)晶器壁的分瓣結(jié)構(gòu)，消除了瓣縫漏鋼，也簡化了結(jié)晶器的水冷系統(tǒng)。因此，本發(fā)明具有極為廣泛的實際應(yīng)用前景，可以用于方坯、園坯、矩形坯，也可以用于異形坯。同時，它可以用于直結(jié)晶器，也可以用于弧結(jié)晶器，既可以用于整體式振動結(jié)晶器，也可以用于分體式振動結(jié)晶器。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步敘述。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的另一種內(nèi)置方式結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明在分體式振動結(jié)晶器實施的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1結(jié)晶器銅壁，2感應(yīng)線圈，3感應(yīng)線圈絕緣層，4填充材料，5金屬液面和保護渣，6熔鋼，7氣隙，8鑄坯坯殼，9中間包，10水口。
如圖所示，本發(fā)明在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)開槽，在槽內(nèi)設(shè)置感應(yīng)線圈的方式有二種一種如圖1所示那樣，在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)初始凝固區(qū)域(彎月面區(qū)域)沿結(jié)晶器壁四周開一個帶狀內(nèi)槽，將感應(yīng)線圈整體裝在槽內(nèi)，然后用填充材料將開槽充填并使之與結(jié)晶器壁牢固連接成一體；另一種結(jié)構(gòu)如圖2所示，是在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)初始凝固區(qū)域(彎月面區(qū)域)沿結(jié)晶器壁四周開一個螺旋形內(nèi)槽，將感應(yīng)線圈的每一匝恰好放置在螺旋形槽內(nèi)，然后用填充材料將開槽充填，并使之與結(jié)晶器壁牢固地連接成一體。為保證安全生產(chǎn)，此種結(jié)晶器要求在開槽部位結(jié)晶器壁的外側(cè)要適當加厚一些。結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)開槽的高度一般為100MM，感應(yīng)線圈可用φ6～φ12MM銅管制成，線圈一般為2～6匝，管內(nèi)通水冷卻，向線圈通入高頻(頻率超過20千赫)或中、低頻(如工頻50赫茲)的交流電。
實施例如圖3所示，在分體式振動結(jié)晶器銅壁1內(nèi)設(shè)置感應(yīng)線圈2，用填充材料將感應(yīng)線圈與結(jié)晶器牢固地連接在一起，這樣，就將結(jié)晶器壁與其水冷腔組裝在一起而構(gòu)成內(nèi)置式軟接觸分體式振動結(jié)晶器，中間包9中的鋼水從水口10進入結(jié)晶器，并在其中凝固。當線圈通過交流電時，彎月面處的鋼水就會受到電磁壓力的作用，從而達到減輕鋼水對結(jié)晶器壁的壓力，實現(xiàn)在軟接觸狀態(tài)下凝固的目的。
本發(fā)明使電磁力直接地作用在結(jié)晶器內(nèi)熔鋼的初始凝固區(qū)，既避免了結(jié)晶器壁對電磁場的屏蔽作用，又避免了高溫鋼水損壞感應(yīng)線圈的問題，發(fā)揮磁場對金屬的軟接觸壓力調(diào)節(jié)等作用，有效地提高鑄坯的表面質(zhì)量。同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、加工制造方便，便于生產(chǎn)實際應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種包含結(jié)晶器和電磁感應(yīng)線圈在內(nèi)的內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器，其特征在于是在結(jié)晶器初始凝固區(qū)域的金屬壁內(nèi)側(cè)開槽，把感應(yīng)線圈放置在開槽內(nèi)，然后在開槽內(nèi)填充充填材料，使之與結(jié)晶器壁牢固地連接成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器，其特征在于所說的在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)開槽，在槽內(nèi)設(shè)置感應(yīng)線圈的方式有兩種a.在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)初始凝固區(qū)域沿結(jié)晶器壁四周開一個帶狀內(nèi)槽，將感應(yīng)線圈整體裝在槽內(nèi)；b.在結(jié)晶器壁內(nèi)側(cè)初始凝固區(qū)域沿結(jié)晶器壁四周開一個螺旋形內(nèi)槽，將感應(yīng)線圈的每一匝恰好放置在螺旋形槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器，其特征在于所說的填充材料為一種導(dǎo)熱而非導(dǎo)電的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器，其特征在于所說的感應(yīng)線圈可以用園形、橢園形和多邊形金屬管制成，內(nèi)部通水冷卻；感應(yīng)線圈的繞線方法可以是單頭的、多頭的。
全文摘要
一種內(nèi)置式軟接觸結(jié)晶器屬冶金連鑄設(shè)備,由結(jié)晶器和電磁感應(yīng)線圈構(gòu)成,該結(jié)晶器的特點是在結(jié)晶器初始凝固區(qū)域的金屬壁內(nèi)側(cè)開槽,把感應(yīng)線圈放置在開槽內(nèi),然后在開槽內(nèi)填充充填材料,使之與結(jié)晶器壁牢固地連接成一體,本發(fā)明可使電磁力直接作用在結(jié)晶器內(nèi)熔鋼的初始凝固區(qū),既避免了結(jié)晶器壁對電磁場的屏蔽作用,又避免了高溫鋼水損壞感應(yīng)線圈的問題,發(fā)揮電磁場對金屬的軟接觸,壓力調(diào)節(jié)等作用,有效地提高了連鑄坯的表面質(zhì)量。
文檔編號B22D11/11GK1266757SQ0011007
公開日2000年9月20日 申請日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者徐廣, 赫冀成 申請人:東北大學(xué)