内置式软接触结晶器制造技术

一种内置式软接触结晶器属冶金连铸设备，由结晶器和电磁感应线圈构成，该结晶器的特点是在结晶器初始凝固区域的金属壁内侧开槽，把感应线圈放置在开槽内，然后在开槽内填充充填材料，使之与结晶器壁牢固地连接成一体，本发明专利技术可使电磁力直接作用在结晶器内熔钢的初始凝固区，既避免了结晶器壁对电磁场的屏蔽作用，又避免了高温钢水损坏感应线圈的问题，发挥电磁场对金属的软接触，压力调节等作用，有效地提高了连铸坯的表面质量。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金连铸设备，特别涉及一种内置式软接触电磁连铸结晶器。软接触结晶器电磁连铸的原理是利用电磁场中的电磁压力来减轻钢水对结晶器壁的静压力，从而达到钢水与结晶器壁在“软接触”的状态下凝固的目的。现有的软接触结晶器的结构一般是在结晶器壁的外部金属液面处设置一感应线圈，并在其中通以交流电流，使该线圈的电磁场在结晶器的初始凝固区(弯月面区域)产生一径向电磁压力Pm，实现软接触凝固。然而，这种结构的软接触结晶器，由于结晶器壁的屏蔽作用，电磁场无法施加到金属液面上去。为了使电磁力作用到金属液面上去，一般的方法是采用结晶器切缝技术，即在结晶器壁的上部(弯月面区域)沿其纵向切割若干条切缝而形成分瓣绝缘和单独的水冷结构。一般的切缝长度在100MM，宽度在1MM左右，并在其间用云母片充填，以防漏钢。这种结构的软接触结晶器存在以下缺陷1、结晶器壁切缝技术虽然使电磁力透过切缝作用到金属液面上，但是，它无法从根本上避免结晶器壁的屏蔽作用。事实上，电磁力中的绝大部分由于结晶器壁的屏蔽作用而损失掉，只有一少部分能作用到液面上。因此，电磁力的浪费非常大。2、电磁力在结晶器内的分布也非常不均匀。切缝附近电磁力大，往往需要再行屏蔽，非切缝区域电磁力小，需要采取增强措施。3、切缝技术虽然使电磁力透过结晶器壁作用到金属液面上，明显地改善了连铸坯的横向振痕，但却常常使连铸坯表面在切缝处产生凸起的纵向条痕。4、切缝技术要求甚高，缝切宽了漏钢，缝切窄了屏蔽作用大。同时，由于结晶器壁切缝，形成了很多的单独水冷单元，使结晶器的水冷却系统十分复杂。5、由于电磁力在空间中衰减速度很快，感应线圈设置结晶器壁的外部，电磁力在空间中的衰减也很大，不能得到充分的利用。此外，还有人采取在结晶器感应线圈的外部设置硅钢磁轭的办法，来阻挡原逸散到空间中的电磁力，并把它压缩到磁轭所包围的空间中。这种措施虽然使结晶器内的电磁力得到了一定的增强，但是，绝大部分电磁力仍然被屏蔽掉了而不能得到充分的利用。中国专利局公布了“一种电磁螺旋管结晶器”其突出特点是希望取消结晶器壁的分瓣结构，使电磁力直接作用在金属液面上。但，虽然取消了结晶器壁的纵向切缝，却带来了横向的缝隙。而且，还存在螺旋管与结晶器壁极难连接；感应线圈匝与匝之间难以密封，势必漏钢；感应线圈与高温钢水直接接触，势必烧损等问题。本专利技术的目的在于提供一种可以避免结晶器壁的屏蔽作用，充分发挥电磁力的内置式软接触结晶器。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的。本专利技术是在结晶器初始凝固区域(弯月面区域)的金属壁内侧开槽，并把感应线圈放置在开槽内，然后在开槽内充填填充材料，这种填充材料为一种导热非导电材料，并使之与结晶器壁牢固连接成一体，这样既避免了结晶器壁的屏蔽作用，同时也避免了感应线圈与高温钢水直接接触而导致的线圈烧损。感应线圈可以用园形、椭园形和多边形金属管制成，内部通水冷却，感应线圈的绕线方法可以是单头的，也可以是多头的。本专利技术将感应线圈放置在结晶器壁的内侧，采用导热非导电的材料充填结晶器壁的开槽，并使之与结晶器壁牢固地结合成为一体。由于填充材料不导电，自身内不会产生涡电流，所以不会对电磁力产生屏蔽作用，使电磁力得到充分地利用，感应线圈内置在结晶器壁内侧，制造工艺简单，加工方便。它避免了结晶器壁的分瓣结构，消除了瓣缝漏钢，也简化了结晶器的水冷系统。因此，本专利技术具有极为广泛的实际应用前景，可以用于方坯、园坯、矩形坯，也可以用于异形坯。同时，它可以用于直结晶器，也可以用于弧结晶器，既可以用于整体式振动结晶器，也可以用于分体式振动结晶器。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步叙述。附图说明图1是本专利技术的结构示意图，图2是本专利技术的另一种内置方式结构示意图，图3是本专利技术在分体式振动结晶器实施的结构示意图。图中1结晶器铜壁，2感应线圈，3感应线圈绝缘层，4填充材料，5金属液面和保护渣，6熔钢，7气隙，8铸坯坯壳，9中间包，10水口。如图所示，本专利技术在结晶器壁内侧开槽，在槽内设置感应线圈的方式有二种一种如图1所示那样，在结晶器壁内侧初始凝固区域(弯月面区域)沿结晶器壁四周开一个带状内槽，将感应线圈整体装在槽内，然后用填充材料将开槽充填并使之与结晶器壁牢固连接成一体；另一种结构如图2所示，是在结晶器壁内侧初始凝固区域(弯月面区域)沿结晶器壁四周开一个螺旋形内槽，将感应线圈的每一匝恰好放置在螺旋形槽内，然后用填充材料将开槽充填，并使之与结晶器壁牢固地连接成一体。为保证安全生产，此种结晶器要求在开槽部位结晶器壁的外侧要适当加厚一些。结晶器壁内侧开槽的高度一般为100MM，感应线圈可用φ6～φ12MM铜管制成，线圈一般为2～6匝，管内通水冷却，向线圈通入高频(频率超过20千赫)或中、低频(如工频50赫兹)的交流电。实施例如图3所示，在分体式振动结晶器铜壁1内设置感应线圈2，用填充材料将感应线圈与结晶器牢固地连接在一起，这样，就将结晶器壁与其水冷腔组装在一起而构成内置式软接触分体式振动结晶器，中间包9中的钢水从水口10进入结晶器，并在其中凝固。当线圈通过交流电时，弯月面处的钢水就会受到电磁压力的作用，从而达到减轻钢水对结晶器壁的压力，实现在软接触状态下凝固的目的。本专利技术使电磁力直接地作用在结晶器内熔钢的初始凝固区，既避免了结晶器壁对电磁场的屏蔽作用，又避免了高温钢水损坏感应线圈的问题，发挥磁场对金属的软接触压力调节等作用，有效地提高铸坯的表面质量。同时，本专利技术结构简单、加工制造方便，便于生产实际应用。权利要求1.一种包含结晶器和电磁感应线圈在内的内置式软接触结晶器，其特征在于是在结晶器初始凝固区域的金属壁内侧开槽，把感应线圈放置在开槽内，然后在开槽内填充充填材料，使之与结晶器壁牢固地连接成一体。2.根据权利要求1所述的内置式软接触结晶器，其特征在于所说的在结晶器壁内侧开槽，在槽内设置感应线圈的方式有两种a.在结晶器壁内侧初始凝固区域沿结晶器壁四周开一个带状内槽，将感应线圈整体装在槽内；b.在结晶器壁内侧初始凝固区域沿结晶器壁四周开一个螺旋形内槽，将感应线圈的每一匝恰好放置在螺旋形槽内。3.根据权利要求1或2所述的内置式软接触结晶器，其特征在于所说的填充材料为一种导热而非导电的材料。4.根据权利要求1所述的内置式软接触结晶器，其特征在于所说的感应线圈可以用园形、椭园形和多边形金属管制成，内部通水冷却；感应线圈的绕线方法可以是单头的、多头的。全文摘要一种内置式软接触结晶器属冶金连铸设备,由结晶器和电磁感应线圈构成,该结晶器的特点是在结晶器初始凝固区域的金属壁内侧开槽,把感应线圈放置在开槽内,然后在开槽内填充充填材料,使之与结晶器壁牢固地连接成一体,本专利技术可使电磁力直接作用在结晶器内熔钢的初始凝固区,既避免了结晶器壁对电磁场的屏蔽作用,又避免了高温钢水损坏感应线圈的问题,发挥电磁场对金属的软接触,压力调节等作用,有效地提高了连铸坯的表面质量。文档编号B22D11/11GK1266757SQ0011007公开日2000年9月20日 申请日期2000年1月28日 优先权日2000年1月28日专利技术者徐广, 赫冀成 申请人:东北大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含结晶器和电磁感应线圈在内的内置式软接触结晶器，其特征在于是在结晶器初始凝固区域的金属壁内侧开槽，把感应线圈放置在开槽内，然后在开槽内填充充填材料，使之与结晶器壁牢固地连接成一体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐广，赫冀成，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]