熔融金属的连铸方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种连续铸造熔融金属的方法，该方法可降低初始固化的不稳定性并稳定地改善润滑状况及铸件的表面特性，本发明专利技术还提供了一种用于该方法的设备。在连续铸造熔融金属的过程中，对一个绕在连续铸造铸模壁或嵌入在铸模侧壁中的螺线管式的电磁线圈施加交流电，由此对浇入以恒定速率沿铸造方向振动或不振动的铸模中并正在固化的熔融金属施加电磁力，本发明专利技术方法还包括周期性地改变施加的交流电的振幅或波形以及用于本发明专利技术方法的设备。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种熔融金属的连铸方法。本专利技术所涉及的这种熔融金属连铸方法包括重复改变施加的交流电的特性、如振幅、频率或相位的过程，从而在施加在熔融金属上的电磁力的作用下使熔融金属与铸模分离，以减小初始固化的不稳定性，同时在铸镆与熔融金属之间形成润滑作用并改善表面性能。在连铸过程中，通常在铸模中的一个金属熔液池的上表面加一些粉末。该粉末在熔融金属的加热作用下被熔融，同时，由于铸模壁上下振动以及被固化的外壳以恒定的速率被下拉使得被熔融的粉末流入模壁与外壳之间的缝隙中。在熔融的粉末流入过程中产生的动压力使得被固化的外壳的弯液面及顶端产生变形。由于变形是以铸模的振动周期进行的，因而在铸造金属表面形成被称为振动纹痕的周期性缩皱。具有通常深度的规则振动纹痕有助于铸造过程的稳定性及铸造钢锭的表面质量。然而，当振动纹痕过深时，会产生铸造金属表面缺陷。而且，除了纹痕本身过深产生的问题外，还会产生诸如在纹痕底部形成Ni的正析出以及在连铸奥氏体不锈钢时需要对铸造钢锭表面进行表面研磨等问题。即使在铸造普通钢时也会发现在纹痕形成过程中，聚集在纹痕中的气泡和杂质增多。在某些情况下，甚至降低了铸造钢锭的屈服强度。另一方面，以前在铸造小截面金属件如方钢锭时，通常用菜籽油取代粉末。这是因为在连续铸造具有小截面的金属件时浇铸是在无埋入浇口的条件下进行的，因而不能使用粉末，否则粉末会被浇铸流带走。众所周知，菜籽油在月牙面中燃烧形成石墨。石墨可防止固化的外壳粘到模壁上，但却难以在铸造的钢锭表面形成明显的振动纹痕，因而其铸造过程稳定性及铸造金属质量的稳定性都低于用粉末进行铸造的方法。作为控制上述的初始固化的一种方法，52-32824号未审查日本专利申请公开文本中提出了一种改进在连铸方法中改善铸锭的表面质量的方法，该方法是向一个以恒定的周期振动并连续向下拉的水冷模中浇铸熔融金属2连同润滑剂4，其中包括对绕在图2所示铸模外周上的电磁线圈连续地施加交流电的步骤，从而交变电磁场产生的电磁力的作用下使熔融金属2形成凸形曲面。另外，在未审查的64-83348号日本专利申请公开文本中还公开了另一种在粉末铸造中改善表面特性的方法，该方法是在对铸模中的熔融金属施加电磁力时，利用一个电磁线圈，通过对其施加一个如图3所示的脉冲形式的交变磁场间断地施加电磁力。如52-32824号 未审查日本专利申请公开文本所公开的，通过用电磁线圈对铸模中的熔融金属连续地施加电磁力已使铸造钢锭的表面质量得到了改善。然而，被施加的电磁场不仅改变了月牙面的外廓形状，而且也对正固化的熔融金属进行加热。结果，初始固化过程不能稳定地进行。另外，如未审查的64-83348号日本专利申请公开文本所公开的，当用一个电磁线圈对铸模中的熔融金属间断地施加电磁力时，粉末在被固化的外壳与铸模壁之间的流动加快，由此可以改善铸造钢锭的表面特性。然而，在按照图3所示的快速接通、断开的模式通电的情况下，有时会在熔融金属池的表面产生波浪运动。这种波浪运动带来的问题是，在无电流阶段波浪运动还会持续，从而在熔融金属池的月牙面上产生绕流，以至于对施加的电磁力产生反向作用。在极限情况下，这可能导致粉末被拦截在已固化的外壳中。另一方面，在没有采用诸如粉末等润滑剂使其以液态从月牙面流经固化的外壳与铸模之间的情况下，必须改进铸造钢锭的铸造过程或表面特性，才可使其达到与经过粉末铸造后的钢锭相同的质量水平。此外，未审查的2-37943号 日本专利申请公开文本还公开了改善表面特性的方法，该方法不使用诸如粉末和菜籽油等传统的润滑剂，而是通过在低于月牙面的位置上开始固化来排除月牙面的绕流。在该方法中，采用诸如石墨或矾土石墨等具有预定的电导的耐高温材料制作铸模，并且该铸模在绕在其上的电磁线圈的电磁作用下可以产生热量，用以控制钢锭的固化程度。使用这种方法，可以在熔融金属在其表面以下的部分固化的同时进行连续铸造。根据以上所述的专利方法，当熔融金属在被加热的铸模壁上固化时，在该部分沿着铸件被拉的方向变成完全固态之前不可避免地处于固-液两相状态。由于固-液两相部分不具有足够的强度，因而在拉铸件的时候有时会使该部分分开。这样就无法稳定地进行铸造。如上所述，在熔融金属上也施加电磁力，用以降低金属与铸模之间的接触压力，即降低金属与铸模之间的接触电阻。当为了稳定初始固化而提高电磁力时，在铸模与金属中的热量也随之增加，结果还是不能获得初始固化的稳定性。本专利技术的目的是提供一种连续铸造熔融金属的方法，该方法可解决由传统的加电磁力式的铸造方法带来的缺陷，即可抑制初始固化的不稳定因素，从而稳定地获得改善润滑作用及改善铸造金属表面特性的效果。本专利技术的另一目的是提供一种不采用粉末对熔融金属连续铸造的方法。这是因为该方法可以通过稳定铸造过程来稳定对铸件表面特性具有直接影响的初始固化过程。如附图说明图17中的电磁力产生原理的示意图所示，在本专利技术连续铸造熔融金属的方法中，对一个绕在连续铸造铸模壁或嵌入在铸模侧壁中的螺线管式的电磁线圈5施加交流电，由此给浇入铸模并很快开始固化的熔融金属2施加电磁力的同时进行连续铸造。电磁力18的方向取决于感应电流20的方向及感应磁场19的方向。在本专利技术中，施加给熔融金属2的电磁力的方向总是使得熔融金属2与铸模1的侧壁分离的方向。在该方法中，施加的交流电呈图1所示的步进式。如图1(a)所示，大电流阶段表示为t1，小电流阶段表示为t2。其中，大电流用于施加为改变月牙面外廓所需要的电磁力，而在大电流阶段前后施加的小电流则用于完成除改变月牙面外廓之外的其他功能，二者配合工作。图1(b)表示了另一种方案，其中先施加大电流以产生为改变月牙面外廓所需要的电磁力，然后施加小电流用于完成除改变月牙面外廓之外的其他功能。在一对或几对这样的电流组配之后设置一段无电流阶段(tOF F)，用以抑制在施加连续电流或脉冲电流阶段(该阶段被称为tON)产生的熔融金属初始固化的不稳定因素。从而获得稳定的改善润滑及改善铸件表面特性的效果。此外，在上述施加电流的过程中，在施加电流的一个周期中对月牙面变形有影响的施加大电流的时间所占的比例最好为0.2至0.8。这样，可以最大程度地改善模壁与固化的外壳之间的润滑作用及铸件的表面特性。此外，在不采用粉末或采用在熔融金属的月牙面中呈非液态的菜籽油的情况下对熔融金属进行连续铸造时，在一个绕在一个连续铸造模上的电磁线圈中施加交流电，从而对铸模中的熔融金属月牙面施加间断的电磁力。由此加快了正在月牙面中固化的金属的周期性变形和过流，因而获得规则的振动纹痕。这样可以稳定连续铸造中的初始固化。以下将介绍该方法的具体技术特性。第一，周期性地改变交流电的振幅、频率、相位或类似特性，即改变施加在绕连续铸造模外周设置的螺线形电磁线圈上的电流波形，同时，铸模以恒定的周期振动。这样，施加在被浇入到铸模中的熔融金属上的电磁力将随交流电变化而变化。当施加电磁力的周期与铸模振动的周期同步从而在通电阶段出现负条纹阶段时，在铸件表面的周向上形成均匀的振动纹痕。由此铸件可以获得良好的表面特性。此外，当施加电磁力的阶段中怵正条纹阶段时，铸件表面上的纹痕形成将得到抑制，由此可获得具有光滑表面的铸件。第二，对设置在一个不振动的连续铸模的外周上的螺线形电磁线圈施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融金属的连铸方法，其中包括对一个绕在连续铸造铸模壁或嵌入在铸模侧壁中的螺线管式的电磁线圈施加交流电，由此对浇入铸模中并正在固化的熔融金属施加电磁力的步骤，施加给熔融金属的电磁力的方向总是使得熔融金属与铸模的侧壁分离的方向，其特征在于所述方法还包括周期性改变所加电流的振幅或波形的步骤，由此改善润滑状况及铸件的表面特性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：浅井滋生，藤健彦，和嶋洁，泽田健三，竹内荣一，佐佐健介，李廷举，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，浅井滋生，
类型：发明
国别省市：JP[日本]