用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，采用多套电磁搅拌器来控制结晶器流场，该电磁搅拌器为行波磁场发生器，在结晶器宽面（9）的上部区域、以及结晶器窄面（3）的下部区域分别配置有电磁搅拌器，上部电磁搅拌器（4）安装于水口（2）出口上沿上方至弯月面（1）之间，下部电磁搅拌器（7）安装于水口侧孔吐出流股与窄面的冲击点下方；上、下部电磁搅拌器分别通过电源供电，且分别独立控制电流强度。下部电磁搅拌器铁芯上沿与以水口出口上沿为起点、水口出口角度为角度所作直线（6）与结晶器窄面交点位于同一高度，搅拌线圈搅拌方向由下至上，与下环流沿窄边的流股（5）方向相反，用于削弱下环流流股的冲击深度。

Electromagnetic control method for mold flow field in slab continuous casting production

The invention discloses an electromagnetic control method for mold flow field used in slab continuous casting production. A plurality of sets of electromagnetic stirrers are used to control mold flow field. The electromagnetic stirrer is a traveling wave magnetic field generator. Electromagnetic stirring is arranged in the upper region of the wide surface (9) of the mold and the lower region of the narrow surface (3) of the mold respectively. The upper electromagnetic stirrer (4) is installed between the upper edge of the outlet of the nozzle (2) and the meniscus (1), and the lower electromagnetic stirrer (7) is installed below the discharge strand of the nozzle side hole and the impact point of the narrow surface; the upper and the lower electromagnetic stirrer are respectively powered by a power supply, and the current intensity is controlled independently. The upper edge of the lower electromagnetic stirrer core is at the same height as the straight line (6) made from the upper edge of the nozzle outlet and the angle of the nozzle outlet. The stirring direction of the stirring coil is from bottom to top, contrary to the direction of the lower circulation along the stream (5) of the narrow edge, and is used to weaken the impact depth of the lower circulation.

【技术实现步骤摘要】
用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法
本专利技术涉及一种板坯连铸生产的结晶器控制技术，尤其涉及一种用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法。
技术介绍
板坯连铸过程中，钢水通过浸入式水口进入连铸结晶器，钢水流股在冲击结晶器窄面后分别向上下两个方向流动，从而在结晶器内形成上下两个环流。上环流支配着结晶器弯月面附近的钢水流动，影响着保护渣熔融、铺展及保护渣的卷吸；下环流的冲击深度支配着夹杂物和气泡上的上浮分离。因此，必须从以下两个方面对结晶器内的钢水流动进行控制：（1）必须稳定弯月面，降低沿凝固前沿上升的反转流动，使弯月面下保持适当的水平流速。流速太快易引起弯月面波动，导致保护渣卷吸，在铸坯内部被捕获而成为内部和皮下缺陷；流速太慢，弯月面附近初期凝固发达，夹杂物和气泡被凝固面前端的凝固钩捕获而成为表面缺陷。（2）必须防止从浸入式水口侧孔吐出的向下流股侵入液相穴深处，以有利于夹杂物和气泡的上浮分离。电磁力具有非接触、无污染的优点，在控制结晶器内钢水流动方面得到了广泛的使用。目前普遍采用的有结晶器电磁搅拌技术与结晶器电磁制动技术。电磁搅拌技术是借助在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴钢水的运动，由此强化钢水的对流、传热和传质过程，从而控制铸坯的凝固过程，起到改善铸坯质量的作用。电磁搅拌器主要包括搅拌线圈和铁芯。日本专利JP57017355A公开了一种针对板坯的行波电磁搅拌器，沿板坯结晶器宽边的两侧分别布置一个线性搅拌器，两个搅拌器的搅拌方向相反，因此能够在结晶器内形成一个完整的环流。中国专利CN96121903.3提出沿板坯结晶器宽边的两侧各布置两个搅拌器，每侧的两个搅拌器分别覆盖1/2个结晶器宽面。与传统的环形搅拌相比，具有一定的可调性，能够适应更多的工况条件。中国专利CN200910302486.3提出将结晶器内至少分为4个磁场区域，通过组合，可实现单一旋转、电磁减速、电磁加速、两区旋转和四区旋转这五种搅拌模式的感应器。后两种搅拌器在实质上与第一种搅拌器仅仅是结构上的差别，原理均一致。上述单独使用电磁搅拌的技术，可以在结晶器内形成水平方向的环流，稳定弯月面附件的钢水流速，但是无法降低从浸入式水口侧孔吐出的向下流股侵入液相穴的深度，无法改善此处非金属夹杂物以及气泡的上浮条件。针对高拉速时水口吐出流股冲击较深的问题，人们开发了电磁制动技术，通过施加一个静磁场于高速运动的钢水，通过感应产生的洛伦茨力降低其绝对速度，从而降低钢液冲击深度，进而改善此处非金属夹杂物以及气泡的上浮条件。将该技术与电磁搅拌一起使用，充分利用两种技术的特点、发挥两种技术的优点的使用方法也不断涌现。中国专利CN201080019323、CN201080019325采用下部制动、上部搅拌的方法，在板坯连铸生产过程中，组合使用了这两种技术。但是，电磁制动技术是一种“被动”技术，依靠钢水切割磁感线产生的电磁力来进行制动，制动力的大小在很大程度上依赖于钢水流速的大小，只有在拉速非常高、钢水流速非常高的情况下，对钢水的冲击深度能起到一定的改善作用；对于中高拉速的板坯生产工艺而言，其作用有限。当钢水流速一定时，如果要进一步提升制动的电磁力，只能依靠提高静磁场强度来解决，这对电磁制动电源、线圈的制作等大大增加了难度。中国专利CN1266759A、CN1302703A采用下部搅拌、上部制动的方法，其目的是利于电磁搅拌技术改善凝固质量，利用电磁制动技术稳定液面波动。将电磁搅拌器置于结晶器水口下方，沿结晶器水平方向的电磁力与水口侧孔吐出的斜向下流股相互作用，是否有利于铸坯质量的改善还有待验证，但是对降低水口侧孔吐出流股的冲击深度作用相当有限，也无法有效的改善结晶器内非金属夹杂物以及气泡的上浮条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，该方法通过在结晶器的局部位置合理的布置电磁搅拌器，从而控制结晶器内钢水流动，有效的减少下环流的冲击深度，改善非金属夹杂物和气泡的上浮条件，达到提高铸坯质量的目的。为了实现上述技术方案，本专利技术采用如下技术方案：一种用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，采用多套电磁搅拌器来控制结晶器流场，该电磁搅拌器为行波磁场发生器，在结晶器宽面的上部区域、以及结晶器窄面的下部区域分别配置有电磁搅拌器，上部电磁搅拌器安装于水口出口上沿上方至弯月面之间，下部电磁搅拌器安装于水口侧孔吐出流股与窄面的冲击点下方；上、下两个电磁搅拌器分别通过两套电源供电，且可分别独立控制电流强度。所述上部电磁搅拌器在结晶器宽面两侧的磁场分别带动钢水作相对水平运动，上部电磁搅拌覆盖水口出口上沿至弯月面之间的区域，覆盖比例大于0.75，即上部电磁搅拌器铁芯高度与水口出口上沿至弯月面之间的距离之间的比值大于0.75。所述下部电磁搅拌器为两组搅拌线圈，分别位于结晶器窄面一侧，下部电磁搅拌器铁芯上沿与以水口出口上沿为起点、水口出口角度为角度所作直线与结晶器窄面的交点位于同一高度，各组搅拌线圈的搅拌方向由下至上，与下环流沿窄边的流股方向相反，用于削弱下环流流股的冲击深度。当板坯宽度发生变化时，水平方向上，所述下部电磁搅拌器与结晶器调宽铜板一起移动；竖直方向上，所述下部电磁搅拌器利用升降机构调整上下位置，使下部电磁搅拌器上沿始终与以水口出口上沿为起点，水口出口角度为角度所作直线与结晶器窄面的交点处于同一高度。所述下部电磁搅拌器为四组搅拌线圈，每个结晶器宽面两组搅拌线圈，同一结晶器宽面的两组搅拌线圈分别靠近结晶器两个窄面，且以结晶器的垂直中心线为轴对称布置；靠近同一结晶器窄面的、分别位于结晶器两个宽面的两组搅拌线圈，呈面对面布置；下部电磁搅拌器铁芯上沿与以水口出口上沿为起点、水口出口角度为角度所作直线与结晶器窄面的交点位于同一高度，各组搅拌线圈的搅拌方向均由下至上，与下环流沿窄边的流股方向相反，用于削弱下环流流股的冲击深度。当板坯宽度发生变化时，水平方向上，所述下部电磁搅拌器保持搅拌线圈与结晶器调宽铜板的相对位置恒定；在竖直方向上，所述下部电磁搅拌器保持搅拌线圈的铁芯上沿与以水口出口上沿为起点，水口出口角度为角度所作直线与结晶器窄面的交点处于同一高度。本专利技术用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法针对连铸生产拉速较高时，水口出口流股冲击过深、不利于非金属夹杂物和气泡上浮的现象，根据连铸生产时结晶器内的双环流结构，在结晶器窄边的局部位置有针对性地施加电磁场，从而最大程度减小水口出口流股冲击深度，改善结晶器内非金属夹杂物和气泡的上浮条件，减少其被凝固初始坯壳捕获的几率，提高连铸坯质量。采用本专利技术的结晶器流场电磁控制方法对结晶器内的钢水流动状态进行控制，利用下部的电磁搅拌器主动降低下环流的冲击深度，有利于非金属夹杂物和气泡的上浮；相比下部采用电磁制动技术被动降低下环流流速及冲击深度而言，采用电磁搅拌技术主动施加电磁力，具有参数调节范围广、操作灵活、掌握生产主动权等优点。可以根据不同的拉速工艺，调节上、下电磁搅拌器的励磁电流，从而在更大流速区间内对结晶器内的钢液流场进行主动调节，达到较优的电磁控流效果，最终可以获得优质的连铸坯。本专利技术用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，着眼于结晶器内的流场改善，通过在结晶器的不同局部位置合理的布置多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，其特征是：采用多套电磁搅拌器来控制结晶器流场，该电磁搅拌器为行波磁场发生器，在结晶器宽面的上部区域、以及结晶器窄面的下部区域分别配置有电磁搅拌器，上部电磁搅拌器安装于水口出口上沿上方至弯月面之间，下部电磁搅拌器安装于水口侧孔吐出流股与窄面的冲击点下方；上、下两个电磁搅拌器分别通过两套电源供电，且可分别独立控制电流强度。

【技术特征摘要】
1.一种用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，其特征是：采用多套电磁搅拌器来控制结晶器流场，该电磁搅拌器为行波磁场发生器，在结晶器宽面的上部区域、以及结晶器窄面的下部区域分别配置有电磁搅拌器，上部电磁搅拌器安装于水口出口上沿上方至弯月面之间，下部电磁搅拌器安装于水口侧孔吐出流股与窄面的冲击点下方；上、下两个电磁搅拌器分别通过两套电源供电，且可分别独立控制电流强度。2.根据权利要求1所述的用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，其特征是：所述上部电磁搅拌器在结晶器宽面两侧的磁场分别带动钢水作相对水平运动，上部电磁搅拌覆盖水口出口上沿至弯月面之间的区域，覆盖比例大于0.75，即上部电磁搅拌器铁芯高度与水口出口上沿至弯月面之间的距离之间的比值大于0.75。3.根据权利要求1或2所述的用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法，其特征是：所述下部电磁搅拌器为两组搅拌线圈，分别位于结晶器窄面一侧，下部电磁搅拌器铁芯上沿与以水口出口上沿为起点、水口出口角度为角度所作直线与结晶器窄面的交点位于同一高度，各组搅拌线圈的搅拌方向由下至上，与下环流沿窄边的流股方向相反，用于削弱下环流流股的冲击深度。4.根据权利要求3所述的用于板坯连铸生产的结晶器流场电磁控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：高齐，周月明，吴存有，金小礼，章建雄，姚建青，职建军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31