用于钢或铝生产工艺的非磁性钢结构制造技术

本发明专利技术涉及用于钢或铝生产工艺的非磁性钢结构，非磁性钢结构被布置以能使磁场从电磁搅拌器或电磁制动器穿透至用于熔融金属的容器中的熔体中，其中非磁性钢结构(5)包括质量百分比在12‑40范围内的锰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般地涉及诸如钢或铝的金属的生产。特别地，本公开涉及一种非磁性钢结构，该非磁性钢结构能使磁场从电磁搅拌器或电磁制动器传输至熔体。
技术介绍
在生产金属工艺中，固体金属材料，例如废料，被布置在电弧炉中，其中固体金属材料在电弧炉中融化并形成熔体。此工艺中，电磁搅拌器可用于搅拌仍处于固体状态的金属材料和熔体的混合物以平均电弧炉中的温度。该熔体然后被从电弧炉导流至钢包，在钢包中熔体可以被进一步处理。此步骤中，也可布置电磁搅拌器以搅拌钢包中的熔体。在进一步的步骤中，该熔体例如经由中间包被导流至连铸机，即铸造模具。铸造模具也可以设置有电磁搅拌器，用于当熔体转为半固态的铸流时控制其流动。该半固态铸流离开铸造模具，并沿支撑辊路径移动。而且在当铸流沿支撑辊路径移动时的铸造工艺的末段，可以布置电磁搅拌器以提供对半固态铸流的非固体内部的搅拌。电弧炉、铝炉、钢包和铸造模具可以被以共同的术语称为用于熔融金属的容器。在上述所有步骤中，电磁搅拌器的壳体，以及用于熔融金属的容器非磁性窗口，即被布置用于允许磁场从电磁搅拌器或制动器的电磁电路穿透进入包含在用于熔融金属的容器中的熔体中的壁或底，优选地包括非磁性材料，用于降低若非如此由被引入这些结构中的涡流引起的损耗。搅拌的效率可因此可以增加。当今，奥氏体不锈钢通常用作电磁搅拌器壳体的材料，以及用于非磁性窗口。当今使用的奥氏体不锈钢的例子是AISI 304,309和316。使用的奥氏体不锈钢的具体类型取决于机械性能要求。奥氏体不锈钢是非磁性的，并在存在于连续铸造工艺中的恶劣环境中具有文献记载的耐久性。用于金属制造的容器的奥氏体不锈钢窗口以及电磁搅拌器和电磁制动器的壳体确实产生磁损失，且此外相对昂贵，通常是其中不利用电磁搅拌器的结构中使用的碳钢的二至五倍高。
技术实现思路
鉴于以上内容，本公开的目的是提供一种用于钢或铝生产工艺的非磁性钢结构，其解决或至少减轻现存的问题。因此，根据本公开的第一个方面，提供一种用于钢或铝生产工艺的非磁性钢结构，其中，非磁性钢结构被布置以能使磁场从电磁搅拌器或电磁制动器穿透至用于熔融金属的容器中的熔体中，其中，非磁性钢结构包括质量百分比在12-40范围内的锰。为了能够在电磁设备和需要对磁场可穿透的材料中使用包括以上提供的范围内的锰的钢，也被称为高锰钢(HMS)，HMS的物理性质已被仔细研究，且本专利技术人已发现，HMS作为非磁性刚满足在这些应用中的要求。通过非磁性钢结构，奥氏体不锈钢中铬和镍的组分可用质量百分比为12-40的锰代替。质量百分比是猛的质量与非磁性钢结构总质量之比。在此范围内质量百分比的锰使得非磁性钢结构完全奥氏体，并且因此是非磁性的。基本上，用于连续铸造的奥氏体不锈钢结构中使用锰比使用铬和镍的组分更便宜。此外，非磁性钢结构的相对磁导率比奥氏体不锈钢结构的更低。特别地，试验表明，非磁性钢结构的相对导磁率可低至1.003，低于奥氏体不锈钢的相对导磁率。因此，相比不锈钢结构，磁损耗因此可以减少。根据一个实施例，锰的质量百分比在12-30范围内。根据一个实施例，锰的质量百分比在16-30范围内。通常希望包括尽可能高质量百分比的锰；例如制造非磁性钢结构时，更高的锰质量百分比可以有助于材料的可加工性，导致生产成本降低。根据一个实施例，锰的质量百分比在18-30范围内。根据一个实施例，锰的质量百分比在20-30范围内。根据一个实施例，锰的质量百分比在20-25范围内。一个实施例包括质量百分比在0.5-1.0范围内的碳。通过在非磁性钢结构中包括此范围内的碳，可增加非磁性钢结构的耐久性和机械强度。特别地，在以上提供的范围内的锰与质量百分比在0.5-1.0范围内的碳的组合可以导致非磁性钢结构的屈服强度可以实质上从钢或铝生产应用中使用的奥氏体不锈钢的215MPA倍增至约400MPa。因此，非磁性钢结构的尺寸可以比相应的不锈钢结构的更薄，即具有更薄的壁厚。损失与材料的厚度成正比，更薄的壁因此提供更低的损耗。此外，通过使用更薄的壁，需要较少材料用于生产非磁性钢结构，导致较小环境足迹且费用较低。一个实施例包括质量百分比在0.1-1.5范围内的铝。一个实施例包括质量百分比在0.05-1.5范围内的硅。通过使用上述定义范围内的铝和硅可以容易地生产非磁性钢结构。根据一个实施例，非刚性结构是电磁搅拌器或电磁制动器的壳体、钢包窗口、电磁弧炉或铝炉的窗口、铸造模具窗口和用于支撑半固态铸流的铸流支撑辊中的一个。非磁性钢结构因此可以有利地要么是用于连续铸造工艺的电磁搅拌器或电磁制动器的壳体，要么是用于熔融金属的容器的非磁性窗口。非磁性钢结构对于由电磁搅拌器的电磁电路产生的磁场基本上是透明的，因此提供至熔体的低损耗磁场传输，同时保持钢或铝生产工艺中要求的高机械强度。因此可以有利地在用于钢或铝生产工艺的用于熔融金属的容器中使用该非磁性钢结构。用于熔融金属的这种容器因此可以包括形成用于熔融金属的容器的内衬并形成用于熔融金属的容器的非磁性窗口的耐火材料，并且该非磁性钢结构形成耐火材料的外壳。非磁性钢结构还可以用在用于钢或铝生产工艺的电磁搅拌器或电磁制动器中。用于连续铸造工艺的这种电磁搅拌器因此可以包括被布置用于产生磁场的电磁电路，以及形成电磁电路的非磁性壳体的非磁性钢结构。通常，权利要求中使用的所有术语将根据它们在
中的普通含义来解释，除非本文另有明确定义。所有指“一/一个/所述元件，装置，部件，方法等的参考被开放性地解释为指代元件，装置，部件，方法等的至少一个实例，除非另有明确说明。附图说明现在将参考附图通过举例的方式描述本专利技术构思的具体实施例，其中：图1a-b是用于包括非磁性钢结构的熔融金属的容器的实例的示意性透视图；以及图2示意性地显示出钢或铝生产工艺的透视图。具体实施方式以下参照示出的示例性实施例的附图，更充分地描述本专利技术构思。但是，本专利技术构思可以以不同的形式实现，并且不应该理解为局限于本文阐述的实施例。相反，通过举例的方式提供这些实施例使得本公开将会彻底和完整，并且将向本领域的技术人员充分地表达本专利技术构思的范围。在整个描述中相同的数字指代相同的元件。本文将描述非磁性钢结构及其实例。非磁性钢结构适于用在钢或铝的生产工艺中。这可以通过适当得调整非磁性钢结构的尺寸，例如通过调整非磁性钢结构的厚度以能够承受钢或铝生产环境中的机械要求，并通过非磁性钢结构中的化学组分，其在下文详细阐明。非磁性钢结构能使磁场穿透通过。这通过在非磁性钢结构中包括锰来实现。通过锰，非磁性钢结构可以获得完全奥氏体钢结构。从而获得非磁性钢结构的非磁性性质。优选地，锰的质量百分比在12-40范围内，虽然也设想更高质量百分比的锰。锰代替奥氏体不锈钢的铬和镍组分，铬和镍组分通常在用于金属制造的容器的非磁性窗口和用于电磁搅拌器和电磁制动器的壳体的连续铸造中使用。根据一种变型，非磁性钢结构包括质量百分比在12-30范围内的锰。根据一种变型，非磁性钢结构包括质量百分比在16-30范围内的锰。根据一种变型，非磁性钢结构包括质量百分比在18-30范围内的锰。根据一种变型，非磁性钢结构包括质量百分比在20-30范围内的锰。根据一种变型，非磁性钢结构包括质量百分比在12-25范围内的锰，例如质量百分比为16-25,或18-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钢或铝生产工艺的非磁性钢结构(5；13；17；29)，所述非磁性钢结构被布置成能使磁场从电磁搅拌器(15；21；31；35)或电磁制动器穿透至用于熔融金属的容器中的熔体中，其中所述非磁性钢结构(5；13；17；29)包括质量百分比在12‑40范围内的锰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于钢或铝生产工艺的非磁性钢结构(5；13；17；29)，所述非磁性钢结构被布置成能使磁场从电磁搅拌器(15；21；31；35)或电磁制动器穿透至用于熔融金属的容器中的熔体中，其中所述非磁性钢结构(5；13；17；29)包括质量百分比在12-40范围内的锰。2.根据权利要求1所述的非磁性钢结构(5；13；17；29)，其中所述锰的质量百分比在12-30范围内。3.根据权利要求1或2所述的非磁性钢结构(5；13；17；29)，其中所述锰的质量百分比在16-30范围内。4.根据前述权利要求任一项所述的非磁性刚结构(5；13；17；29)，其中所述锰的质量百分比在18-30范围内。5.根据前述利要求任一项所述的非磁性刚结构(5；13；17；29)，其中所述锰的质量百分比在20-30范围内。6.根据前述权利要求任一项所述的非磁性钢结构(5；13；17；29)，其中所述锰的质量百分比在20-25范围内。7.根据前述权利要求任一项所述的非磁性刚结构(5；13；17；29)，包括质量百分比在0.5-1.0范围内的碳。8.根据前述权利要求任一项所述的非磁性刚结构(5；13；17；29)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·斯瓦恩，JE·埃里克森，滕立东，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH