專利名稱：鋼坯和鋼錠連鑄的電磁攪拌器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連鑄鋼的電磁攪拌領(lǐng)域，并且更具體而言涉及電磁攪拌器裝置和連鑄鑄模組件。
背景技術(shù)：
在連鑄鋼坯和鋼錠的生產(chǎn)中，通常使用兩種類型的關(guān)于連鑄鑄模的電磁攪拌器 (EMS)裝置，即內(nèi)部的和外部的。在內(nèi)部EMS裝置中，攪拌器位于鑄模殼體內(nèi)部。該攪拌器因此相對靠近其中容納固化鋼材的鑄?！，F(xiàn)在參考圖1，其顯示了一示例性內(nèi)部EMS連鑄鑄模組件的剖視圖。該組件包括鑄模1、水套2、電磁攪拌器(EMQ 3以及鑄模殼體4。攪拌器3是旋轉(zhuǎn)型的多相設(shè)備，通常用于在連續(xù)鑄造工作中在鑄模1中攪拌液體鋼(未顯示)的應(yīng)用?？梢詫嚢杵?3封閉在獨立的殼體5中并且通常由從閉路提供的水或者用于鑄模冷卻的水來冷卻攪拌器 3。如圖1所見，攪拌器3相對靠近水套2和鑄模1，其為由攪拌器3產(chǎn)生的交流磁場提供最高效且有效的利用。在外部EMS裝置中，攪拌器安裝在鑄造機(caster)上其自身的外殼之中，其中該外殼設(shè)置在鑄模殼體周圍。攪拌器內(nèi)徑的尺寸能夠容納該鑄造機的外側(cè)殼體的最大截面尺寸，并且在鑄造期間保持安裝在該鑄造機上?，F(xiàn)在參考圖2，其顯示了示例性外部EMS連鑄鑄模組件的剖視圖。如圖可見，將攪拌器6封閉在安裝在連鑄機器(未顯示)上的攪拌器殼體1中。將包括鑄模3、水套4以及足輥5的鑄模殼體2插入到攪拌器殼體1的內(nèi)徑中 (由箭頭A指示插入的方向)。并非一直需要足輥，但是對于具有增加的鑄造速度和/或更大的鑄坯橫截面的鑄造實踐而言通常需要足輥，以便在鑄模之下直接提供殼體支撐。為了容納鑄模殼體2和附接的足輥5，攪拌器殼體1的內(nèi)徑與設(shè)置在鑄模殼體4內(nèi)部的攪拌器3相比應(yīng)該足夠大，如圖1中所示的。雖然已經(jīng)證明上述鑄模組件能夠滿足需要，但是仍然存在缺點。因此，在本領(lǐng)域中需要一種具有EMS的新的連續(xù)鑄造裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種電磁攪拌器裝置。該電磁攪拌器裝置包括具有底部開口和頂部開口的殼體。電磁攪拌器位于該殼體內(nèi)部。模塊化的鑄模組件包括鑄模、 頂板、底板和用于連接該底板和該頂板的多個桿。該鑄模具有開口的頂部和底部。該頂板位于該鑄模的開口的頂部端附近，并且該底板位于該鑄模的開口的底部端附近。該連接桿在該頂板和該底板之間延伸并且緊固在一起。該模塊化的鑄模組件被設(shè)計為允許該殼體中的鑄模的替換(從中插入或去除)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，公開了一種電磁攪拌器裝置。該電磁攪拌器裝置包括具有底部開口和頂部開口的殼體。電磁攪拌器位于該殼體內(nèi)部。模塊化的鑄模組件包括鑄模、頂板、底板和水套。該鑄模具有開口的頂部端和底部端。該頂板位于該鑄模的開口的頂部附近并且該底板位于該鑄模的開口的底部附近。該水套位于該鑄模周圍，以在它們之間形成通道來引導(dǎo)冷卻流體流過該鑄模的外表面。該模塊化的鑄模組件是可向該殼體插入并且可從該殼體去除的。


圖1是在連鑄機鑄模殼體組件中的現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部EMS裝置的剖視圖。圖2是在連鑄機鑄模殼體組件的現(xiàn)有技術(shù)的外部EMS裝置的剖圖。圖3是用于顯示當以恒定kVA進行輸入時，攪拌器內(nèi)徑(ID)對于磁通量強度的影響的曲線圖。圖4是用于顯示攪拌器ID對于鑄模之中的攪拌速度的影響的曲線圖。圖5是用于顯示攪拌器ID對于維持恒定磁通量強度水平所需要的kVA輸入的影響的曲線圖。圖6是在連鑄機鑄模殼體組件中的混合EMS裝置的剖視圖。圖7是鑄模模塊化組件的剖視圖。
具體實施例方式電磁攪拌器(EMS)的內(nèi)徑影響連鑄鑄模中的磁通量強度值。這反過來影響由該 EMS建立的磁場引起的熔化物中的攪拌速度。當對于該EMS恒定的外部功率輸入(單位為 kVA)時，磁通量強度隨著EMS內(nèi)徑增加而下降。在圖3的圖中顯示了該現(xiàn)象。為了說明的目的，曲線指示橫截面尺寸相同的鑄模的內(nèi)部EMS的典型的內(nèi)徑與鑄模外殼組件未附接有足輥的外部EMS與鑄模外殼組件附接有足輥的外部EMS之間的通量強度的值。如圖3所見的，當功率輸入和工作頻率保持恒定時，EMS直徑對于磁通量強度有顯著的影響。該熔化物中的攪拌的強度是EMS冶金性能的主要的確定因子之一，且在數(shù)量上， 攪拌強度通常是由熔化物攪拌速度確定?，F(xiàn)在參考圖4，其顯示了 EMS內(nèi)徑對于攪拌速度的影響，其中功率輸入(kVA)和工作頻率保持恒定。為了清楚起見，在圖4中使用與圖3中的那些輸入值相同的輸入值。與對于磁通量強度的影響類似，攪拌器內(nèi)徑對于攪拌速度的影響非常強。圖4中所顯示的曲線上的標記雖然在該圖中沒有標識，但是是用于與圖3中顯示的對應(yīng)標記相同類型的攪拌
器裝置?？梢酝ㄟ^增加EMS的輸入功率來抵消EMS內(nèi)徑的增加對磁通量強度和攪拌速度的下降的影響。但是，由于實踐的限制，通常不能滿足該要求，因為所要求的功率輸入相對于 EMS內(nèi)徑成指數(shù)關(guān)系，如圖5所示?，F(xiàn)在參考圖6，其顯示了連鑄裝置的剖視圖，并且由標號100來整體指示該連鑄裝置。圖7顯示了從鑄造裝置100去除的鑄模模塊化組件120的剖視圖。應(yīng)該認識到在圖6 和圖7兩者中使用相同的附圖標記來標識相同的元件。鑄造裝置100可以與用于不同橫截面尺寸和幾何形狀的鋼坯和鋼錠的制造的任意連鑄鑄模，即垂直或曲線型一起使用。鑄造裝置100包括外部鑄模殼體101，當安裝了鑄模模塊化組件120后其外部鑄模殼體101圍繞在鑄模102周圍。殼體101在頂部和底部是開口的，使其能夠接納鑄模模塊化組件120。電磁攪拌器(EMQ 105設(shè)置在鑄模殼體101之中，并且其還可以被相同的鑄模冷卻水或者通過指定的冷卻系統(tǒng)提供的水冷卻。如果使用指定的冷卻系統(tǒng)，則可以使用特別準備的冷卻水來冷卻EMS 105。在該實例中，可以將分離器106放置在殼體101中和EMS 105內(nèi)部，以保持鑄模冷卻水與EMS冷卻劑隔離。EMS 105是與異步電動機的定子類似的多相電力設(shè)備，其中異步電動機包括被裝配在電氣繞組上的鐵制定子。EMS 105在低頻AC電流上進行工作， 典型而言在2到8Hz的范圍中，產(chǎn)生用于建立鑄模102之中的熔化物(未顯示)的攪拌運動的旋轉(zhuǎn)AC磁場。 模塊化組件120包括鑄模102，鑄模102是由銅合金制造的并且在每側(cè)具有開口端以用于液態(tài)鋼通過該頂部開口 τ的傳遞以及具有固化核(未顯示)的鑄坯通過底部開口 B 的回收。水套103圍繞在鑄模102周圍并且在鑄模102的外表面與水套103的內(nèi)表面之間形成通道104。冷卻水通過通道104被引導(dǎo)以冷卻鑄模102。圖7中顯示的鑄模模塊化組件120還包括靠近鑄模102的頂部T和底部B開口放置的上部板107和下部板108。板107和108分別包括中央開口 121和122 (見圖6)，它們的尺寸通?？梢越蛹{鑄模102在其中。通過與鑄模102平行延伸并且與鑄模102相隔的多個桿109將板107和108牢固地附接在一起。根據(jù)一個實施方式，至少四個(4)桿109以均勻間隔布置在頂板107與底板108之間延伸。根據(jù)另一個實施方式，八個(8)桿以均勻間隔布置在頂板107與底板108之間延伸。每個桿109可以用螺絲釘110緊固到各自的板 107和108上。通過該方式，形成牢固的模塊化的籠狀結(jié)構(gòu)。如圖6中所示，頂板107包括在中央開口 121上的凹槽112，并且底板108包括在中央開口 122上的凹槽111。凹槽111和112適用于接納0型圈123，該0型圈123在鑄模 102與板107和108之間提供防水的密封。底板108還包括在其外部面向的表面上的第二凹槽125。凹槽125適用于接納0型圈126，該0型圈1 在板108與殼體101之間提供防水密封。板116從水套103的頂部端向外延伸，周向圍繞鑄模102。板116分割殼體101的內(nèi)部，以阻止進入的冷卻水流與流出的冷卻水流(由箭頭所表示的水流)混合。上部板107 通過阻止軸位移來支撐鑄模102。此外，位于頂板107之下并且與頂板107對齊的板117也支撐鑄模102。板117耦接到板107，圍繞鑄模102并且被接納在鑄模102的外表面上的凹槽125中。鑄模殼體101的保護板113包括與鑄模102的尺寸實質(zhì)上相同的開口，并且被緊固在頂板107上。保護板113保護頂板107在液態(tài)鋼溢出的情況下免受損壞?，F(xiàn)在參考圖7，可以看出可以從鑄模殼體101容易地去除并且替換模塊化組件 120。這是通過松開用于將模塊化組件120的上部板107緊固到鑄模殼體101的法蘭115 上的螺栓114(見圖6)來實現(xiàn)的。應(yīng)該認識到，這里所述的鑄造裝置100包括內(nèi)部和外部EMS裝置兩者中所發(fā)現(xiàn)的特征和優(yōu)點。特別地說，該“混合”裝置在能量效率和冶金效果方面提供了內(nèi)部EMS裝置的益處同時還實現(xiàn)與外部EMS裝置相似的方便并且快速的鑄模改變。還應(yīng)該認識到，與內(nèi)部EMS裝置相比，鑄造裝置100通過在與多坯段鑄造機一起使用時降低鑄模殼體和攪拌器的數(shù)量將設(shè)備安裝的資金花費最小化。此外由于EMS較小的相對內(nèi)徑，與外部EMS相比降低了工作成本。較小的內(nèi)徑導(dǎo)致用降低的功率要求來獲得磁通量強度和頻率的工作值。當鑄造坯段尺寸在例如100平方毫米到200平方毫米或更大的寬范圍之中時，工作成本節(jié)約變得特別顯著。
還應(yīng)該認識到，模塊化鑄模組件120被配置為固定在鑄模殼體之中，鑄模段的尺寸基于攪拌器設(shè)計和工作參數(shù)，以便確保最大的攪拌效能。還應(yīng)該進一步認識到，通過使用可去除的模塊化組件120，鑄造裝置100允許根據(jù)鑄造工作的生產(chǎn)計劃來方便并且相對快速地替換鑄模102。該組件不包括鑄模殼體101和 EMS 105，因為它們對于現(xiàn)有鑄模殼體組件而言是公用的。如果需要，則可以在裝配有EMS 105的鑄模殼體101之中彼此互換每個鑄模模塊化組件120。根據(jù)生產(chǎn)計劃要求，該替換程序發(fā)生在鑄模準備車間。與在一個典型的內(nèi)部EMS 裝置中改變鑄模所需要的時間和勞動力的數(shù)量相比，模塊化鑄模組件120的替換所需的時間和勞動力的數(shù)量顯著降低。此外，在多坯段尺寸鑄造機的應(yīng)用中，與現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部和外部EMS裝置所需要的鑄模殼體的數(shù)量相比，與模塊化鑄模組件一起使用的鑄模殼體的數(shù)量急劇降低。這些優(yōu)點結(jié)合與外部EMS裝置相比的工作成本的極大降低，導(dǎo)致與現(xiàn)有常規(guī)EMS 裝置相比的實質(zhì)的經(jīng)濟效益。應(yīng)該理解，前文的示例性一個或多個實施方式的描述僅僅意圖用于說明本發(fā)明而不是窮舉本發(fā)明。在不脫離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠?qū)τ谒鲋黝}的一個或多個實施方式做出某些增加、刪除和/或修改。
權(quán)利要求
1.一種電磁攪拌器裝置，包括具有底部開口和頂部開口的殼體；位于所述殼體內(nèi)部的電磁攪拌器；模塊化的鑄模組件，其包括鑄模、頂板、底板和多個連接桿，所述鑄模具有開口的頂部和開口的底部，所述頂板位于所述鑄模的開口的頂部附近，并且所述底板位于所述鑄模的開口的底部附近，所述桿在所述頂板和所述底板之間延伸并且緊固在一起；并且其中，所述模塊化的鑄模組件是向所述殼體可插入并且從所述殼體可去除的。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述多個連接桿包括位于所述鑄模周圍均勻間隔布置的四(4)個桿。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述多個連接桿包括位于所述鑄模周圍均勻間隔的布置的八(8)個桿。
4.如權(quán)利要求1-3的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述模塊化的鑄模組件還包括位于所述多個連接桿與所述鑄模之間的水套，用于指導(dǎo)引導(dǎo)在所述鑄模的外表面之上的冷卻流體。
5.如權(quán)利要求1-4的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述底板包括中央開口，并且所述頂板包括中央開口，所述鑄模位于每個所述中央開口之中。
6.如權(quán)利要求5所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述底板的中央開口和所述頂板的中央開口中的每一個包括凹槽并且在其中接納0型圈，所述0型圈接合所述中央開口與所述鑄模的外表面。
7.如權(quán)利要求1-6的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，以頻率為1到IOHz并且強度為50到550Amp之間的AC電流來對所述電磁攪拌器供電。
8.如權(quán)利要求1-7的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述殼體在所述頂板與所述底板之間延伸以封裝所述鑄模。
9.一種電磁攪拌器裝置，包括具有底部開口和頂部開口的殼體；位于所述殼體內(nèi)部的電磁攪拌器；模塊化的鑄模組件，其包括鑄模、頂板、底板和水套，所述鑄模具有開口的頂部和開口的底部，所述頂板位于所述鑄模的所述開口的頂部附近并且所述底板位于所述鑄模的所述開口的底部附近，所述水套位于所述鑄模周圍，以在它們之間形成通道用于引導(dǎo)在所述鑄模的外表面之上的冷卻流體；并且其中，所述模塊化的鑄模組件是向所述殼體可插入并且從所述殼體可去除的。
10.如權(quán)利要求9所述的電磁攪拌器裝置，還包括在所述頂板和所述底板之間延伸并且緊固在一起的多個連接桿。
11.如權(quán)利要求10所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述多個連接桿包括位于所述鑄模周圍的均勻間隔的布置的四(4)個桿。
12.如權(quán)利要求10所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述多個連接桿包括位于所述鑄模周圍的均勻間隔的布置的八(8)個桿。
13.如權(quán)利要求9-12的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述底板包括中央開口， 并且所述頂板包括中央開口，所述鑄模位于每個所述中央開口之中。
14.如權(quán)利要求13所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述底板的中央開口和所述頂板的中央開口的每一個分別包括凹槽并且在其中接納0型圈，所述0型圈接合所述中央開口與所述鑄模的外表面。
15.如權(quán)利要求9-14的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，以頻率為1到IOHz并且強度為50到550Amp之間的AC電流來對所述電磁攪拌器供電。
16.如權(quán)利要求9-15的任一項所述的電磁攪拌器裝置，其中，所述殼體在所述頂板與所述底板之間延伸以封裝所述鑄模。
全文摘要
一種電磁攪拌器裝置包括具有底部開口和頂部開口的殼體。電磁攪拌器位于該殼體內(nèi)部。模塊化的鑄模組件包括鑄模、水套、頂板、底板和用于連接該頂板和該底板的多個桿。該鑄模具有開口的頂部和底部。該頂板位于該鑄模的開口的頂部附近，并且該底板位于該鑄模的開口的底部附近。該連接桿在該頂板和該底板之間延伸并且緊固在一起。該模塊化的鑄模組件能通過插入殼體或從殼體中移除而被容易的替換。
文檔編號B22D27/02GK102574202SQ201080038634
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者C·P·卡蘭, D·A·多曼斯基, L·貝特爾曼, T·P·馬爾卡西 申請人:Abb公司