连铸方法及实施该方法的装置制造方法及图纸

一种金属连铸或半连铸的方法和装置，其中，熔体供给到冷却的连铸结晶器内，且熔体在其通过该结晶器时受到冷却并形成部分凝固的铸坯。一感应线圈布置在结晶器的顶端，当提供高频交变电流时，线圈产生作用在结晶器内的熔体上的高频交变磁场，从而在熔体内产生热和起使熔体与结晶器壁分离作用的压缩力。线圈自带有电流控制装置的电源供以基础频率为５０Ｈｚ或更高的高频电流。电流控制装置包括用于调制和控制的调制装置，所供电流以脉冲、调幅方式进行控制，调幅调制频率为１０Ｈｚ或更低，因此调幅电流的本质上最大振幅在脉冲的开始后相应于基础频率的一个循环或更短的时间内获得。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将金属或合金连铸或半连铸成长铸坯的方法。该铸坯利用包括冷却连铸结晶器和布置在结晶器的顶端的感应线圈的装置进行浇铸。该线圈自电源提供有高频交流电。本专利技术的方法确保温度及其它决定结晶器内初始凝固条件的浇铸条件得到控制，使得浇铸产品，铸坯，呈现出表面性能改善、铸态组织得到控制，夹杂渗入和其它缺陷处于较低水平的特点，而能以持续的高生产率生产。本专利技术还涉及一种装置，其包括适用于本专利技术方法的连铸结晶器、线圈、带控制装置的供电单元。
技术介绍
在金属及合金的连铸或半连铸中，将热金属熔体供给到冷却的连铸结晶器，即一个在浇铸方向上两端开口的铸模中。该结晶器最好是水冷的且一般由一个起支撑作用的支承结构所环绕和支撑。熔体供给到结晶器，当其通过该结晶器时，金属在其中凝固并形成铸坯。离开结晶器的铸坯包括已经凝固的起自支撑作用的表面层或坯壳，其包围着残余熔体。总体上可以讲，初始凝固的条件对于质量和生产率都是十分关键的。初始凝固的条件取决于多项以复杂形式相互影响的参数，例如-结晶器的上部的金属流动；-结晶器与熔体／铸坯之间的润滑；-弯形液面处的热损失和整体热工状态；-凝固的前面的热工状态和热消散；和-如果存在，结晶器振动。润滑剂一般是供给到结晶器中熔体的上表面。该润滑剂有多方面作用，除其他作用之外，它可防止最初生成的铸坯的表皮粘结在结晶器壁上。凝固表皮粘结或粘着在结晶器上越严重，所表现出的表面缺陷也越严重，在某些情况下甚至会表现为初始凝固表皮的撕裂。对于大规格的钢铸坯，该润滑剂主要是包括玻璃或形成玻璃的化合物的所谓的结晶器粉末，它们在弯形液面处受热熔化。在浇铸过程中，结晶器粉末一般是以本来是固体、自由流动的颗粒状粉末的状态在铸造过程中连续地添加到熔体的上表面。结晶器粉末的成分是特定的。从而使该粉末能以所需的速度熔化，并以所需的速度提供润滑，以保证润滑。结晶器和铸坯之间的润滑剂层过厚，也会以所不希望的方式影响凝固条件和表面质量，因此弯形液面处的热工状态需要进行控制。对于较小的铸坯或有色金属而言，用油，一般是植物油或油脂作为润滑剂。无论采用何种类型的结晶器润滑剂，最好是将其以足以在铸坯／结晶器界面之间形成均匀薄膜的均匀速率提供到该界面之间，以避免由于结晶器与铸坯之间粘着所造成的表面缺陷。薄膜过厚会造成表面不均匀和干扰热工条件。弯形液面处的热损失和总的热工状态主要通过结晶器内所产生的二次流动来控制。采用高频感应加热装置影响顶端的热工条件在例如US-A-5 375 648和先期申请尚未公开的瑞典专利申请No．SE9703892-1中有所讨论。大量的热损失要通过热熔体的有控制的向上流动或通过一加热装置来给上表面供热进行补偿，否则弯形液面可能开始凝固。这种凝固将严重干扰浇铸过程，并在许多方面破坏浇铸产品的质量。布置在连铸结晶器的上端的高频感应加热装置将为改善熔体的上表面，弯形液面处的温度控制且同时产生起使熔体和结晶器分离作用的压缩力方面提供一些手段，从而降低粘结的危险，减轻振痕，并从总的方面改善结晶器的润滑条件。润滑的改善主要得益于起使熔体与结晶器分离作用的压缩力。感应加热装置可以是单相设计也可是多相设计。最好是采用高频交变磁场。由高频磁场产生的压缩力减小了结晶器壁和熔体之间的压力，从而显著改善了润滑的条件。铸坯的表面质量得到提高，且可以提高铸造速度，而没有表面质量恶化的危险。为了保证铸坯离开结晶器，最好采用振动。但是，随着在表皮形成过程中结晶器与铸坯的接触，在铸坯上通常需要形成一些小的表面缺陷，即所谓振痕。这些振痕还会影响铸坯的组织结构，因为夹杂常收集于其中。由于压缩力起到使熔体与结晶器分离的作用，所以在表皮的初始凝固过程中它们减少熔体与结晶器之间的接触，且改善润滑剂的供入，从而进一步提高铸坯的表面质量。因此人们相信，采用提供有高频交变电流且布置在弯形液面处的多匝线圈为消除或显著降低振痕提供了装置，从而提高表面质量、改善内部组织结构、提高纯净度以及还有生产率。专利技术概要本专利技术的一个目的是提供一种用于浇铸金属铸坯的方法，其中结晶器内的铸造金属的初始凝固条件得到改善，特别是结晶器的润滑条件得到改善。具体地讲，本专利技术的一个目的是控制所采用并作用在结晶器的顶端的熔体上的高频磁场，从而，产生的起使熔体与结晶器分离作用的压缩力，确保结晶器润滑剂向结晶器和铸坯之间的界面的稳定供给和在该界面形成润滑膜。于是诸如内部振痕的表面缺陷及与其相关的任何缺陷或生产率问题可以基本消除或至少是显著减少。这通过本专利技术来实现，根据本专利技术的一个方面，它提供了一种如权利要求1的前序部分所述的金属连铸或半连铸方法，其特征为权利要求1的特征部分所表征。该装置进一步的发展由从属权利要求2至13的特点来表征。本专利技术的再一目的是提供一种连铸装置，它包括冷却的连铸结晶器、振动装置、提供有高频交流电的多匝感应线圈和带电流控制装置的供电单元，以产生和控制所应用并作用在结晶器的顶端的熔体上的高频磁场。具体地讲，该连铸装置将包括控制供给到高频磁场发生装置的交变电流的装置，从而使浇铸条件和操作参数最佳化，以实现质量的提高和／或生产率的提高。特别是，该连铸装置将布置有这样的装置，使作用在熔体上的力和在熔体内的运动和流动得到控制，从而使振痕可基本消除或至少是显著减少。再一个目的是提供一种连铸装置，它能保证在结晶器的顶端有良好和得到控制的热工、流动、润滑和整体条件，从而在质量和生产率方面获得显著的提高。这通过根据本专利技术另一方面的金属连铸装置来实现，它提供了一种如权利要求14的前序部分所述的金属连铸或半连铸装置，其特征为权利要求14的特征部分的特点来表征。该装置进一步的发展由从属权利要求15至22的特点所表征。振痕的消除或显著减少进一步改善了铸态组织结构和去除了夹杂，因为夹杂和／或缺陷集中在振痕处。本专利技术的说明一种金属连铸或半连铸的方法，其中-将热熔体供给到冷却的连铸结晶器内，-熔体在其通过该结晶器时受到冷却并形成部分凝固的铸坯，和-利用感应线圈产生基础频率为50Hz或更高的高频磁场并于结晶器的顶端作用在熔体上，从而在熔体内产生热和产生起使熔体与结晶器壁分离作用的压缩力，因此根据本专利技术，电流自电源供给到产生高频磁场的线圈以这种方式进行，其中供给电流以脉冲、调幅的方式控制，调幅的调制频率为10Hz或更低，因此调幅电流的本质上最大振幅在脉冲起始时相应于基础频率的一个循环或更短的上升时间内获得。各脉冲周期开始时缩短的电流振幅达到最大振幅的上升时间对于实现对起在结晶器的顶端处减小结晶器壁和熔体之间压力作用的压缩力的控制是根本性的。这样，润滑条件得到显著改善，且进一步其可由所供的调幅电流来控制。这就提供了改善铸坯的表面质量的能力，而且对于提高浇铸速度没有表面质量恶化的风险。上升时间最好缩短，使调幅电流的本质上最大振幅在脉冲开始后相应于基础频率的1／4(0．25)循环或更短的时间内获得。在采用根据本专利技术所优选的方法时，最好是给感应线圈供给基础频率为50至1000Hz的高频电流，且以脉冲调幅方式控制此由电源所供给的电流，调幅的调制频率为0．1至10Hz。最好供给基础频率为200Hz的高频电流。高频电流的工作循环可在调制频率周期的0至100％变化。根据一个优选实施例，脉冲电流以基本矩形的方式提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于金属连铸或半连铸的方法，其中－将热熔体供给到冷却的连铸结晶器；－随着熔体通过该结晶器，它受到冷却并形成至少部分凝固的铸坯；－利用感应线圈产生基础频率为５０或更高的高频磁场并于结晶器的顶端作用在熔体上，使得在熔体中产生热和 产生起使熔体与结晶器壁分离作用的压缩力，因此电流自电源供给到线圈以便产生高频磁场，其特征在于，该供给电流以脉冲、调幅的方式控制，调幅的调制频率为１０Ｈｚ或更低，于是调幅电流的本质上最大振幅在相应于脉冲的起始时基础频率的一个循环或更短的上升时间内获得。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A莱曼，E斯文森，JE艾利克森，DK格林，
申请(专利权)人：ABB股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]