[发明专利]一种连铸设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种连铸设备，其包括模具、喷嘴和在模具上方围 绕喷嘴设置的电磁搅拌器，所述搅拌器包括绕喷嘴沿周向延伸的磁 性材料制成的芯体和缠绕在所述芯体上的多个绕组。

本发明还涉及一种用于金属铸造的连铸工艺，其中通过管状喷 嘴将金属提供给模具，并且其中通过向管状喷嘴施加电磁场来搅拌 流过管状喷嘴的金属，所述电磁场是利用搅拌器产生的，搅拌器包 括绕喷嘴沿周向延伸的磁性材料制成的芯体和缠绕在所述芯体上的 多个绕组。

背景技术

金属例如铁基合金譬如钢的连铸是公知技术。在这样的铸造期 间，所讨论的合金的熔体被从中间罐通过管状喷嘴倒入竖直地设置 在中间罐下方的模具内。

通常，为了多种目的而将氩气在喷嘴上部喷入喷嘴内的熔体中， 其中一个目的是影响熔体通过喷嘴的流动特性并由此防止熔体堵塞 喷嘴的内部周边。氩气随后和金属一起离开喷嘴。但是，氩气在进 入模具内的熔体中时的动作使其可能会存留在熔体内并构成由模具 内的所述熔体连续成型的铸坯(strand)内的夹杂物或下渣。

在氩气喷射不存在时，金属堵塞喷嘴的内部周边的趋势会更加 明显。但是即使存在这样的喷射气体，也仍有一定可能会造成金属 堵塞。

为解决该问题，例如由WO2005/002763公开的现有技术提出为 了搅拌流过喷嘴的金属而使用电磁搅拌器。WO2005/002763中提出 的搅拌器包括环形铁芯，其具有沿径向向内朝向喷嘴延伸的磁极， 以及缠绕在所述磁极上的绕组。利用所提出的搅拌器产生的旋转磁 场将促使对喷嘴内的熔体进行搅拌。由于离心力将把更加稠密的金 属集中到熔体的径向外周部分，因此氩气就会更加集中到喷嘴内的 熔体中心。这样又会导致更加集中的氩气气流离开喷嘴并有可能被 引至残留在模具内的熔体的上表面。由此，由存留在熔体内的氩气 造成的夹杂物或下渣就产生得更少。而且，熔体在喷嘴内部周边的 螺旋状流动路径进一步防止了堵塞。但是，金属通过喷嘴的流速为 高速，因此所提出的设计可能不足以在熔体内感生足够强的磁场以 用于获得完全满意的结果。用于喷嘴周围的磁极的空间由于喷嘴相 对较小的直径而受到限制，并且不言而喻的是，为了对熔体具有强 作用，磁极应该尽可能靠近熔体。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种如说明书开始部分限定的连铸设 备，其设计允许在流过喷嘴的熔体内产生足够强的电磁场以克服上 述问题。

本发明的另一个目的是提供一种连铸设备，其设计可以实现电 功率到喷嘴内的熔体所承受的搅拌力的有效转换。

本发明的目的通过说明书开始部分限定的连铸设备实现，其特 征在于，所述绕组在沿芯体的周向看去时被缠绕在芯体的截面上。 换句话说，芯体绕喷嘴沿周向延伸，而绕组也就是其电极相对于喷 嘴的纵向轴线大致上沿径向缠绕。由于这种设计不需要使用构成伸 向喷嘴的磁极的径向齿(这样的齿将会变得磁饱和以使它们会抑制 在喷嘴内的熔体中产生足够强的磁场)，所以这种设计比现有技术 中的设计更加有效。另外，本发明的设计将容许非常紧凑和有效的 搅拌器。

根据一种实施方式，所述绕组大致覆盖芯体的径向内部周边。 由此，即可达到可能的最佳效率。应该理解，绕组的单根导线都被 设有绝缘层，以防止不同电相位的绕组之间的电干扰或短路。

根据一种优选的实施方式，绕组在喷嘴的直径上对置的例上限 定相反的磁极。由此，即可实现磁场直接穿过喷嘴内的熔体中心。 应该理解，优选实施方式包括六个绕组，构成三对磁极，每对用于 三相电力系统的一个相位。但是，本发明并不排除其他的设计。

根据进一步的实施方式，构成所述相反的磁极的绕组连接至交 流电源，该交流电源向所述绕组供应频率至少为70Hz的交流电。由 搅拌器在喷嘴内的熔体上产生的转矩取决于向每个相位的磁极提供 的频率。一直到大约100Hz的某个确定频率，转矩都是增加的。因 此优选的是频率应高于50Hz或60Hz的额定电功率分布频率。优选 地，构成所述相反的磁极的绕组连接至向所述绕组供应频率至少为 90Hz的交流电的交流电源。优选地，该频率低于120Hz，或者甚至 低于110Hz。这些数值在磁场的转速明显高于通过喷嘴的熔体的流 速并且喷嘴内径或喷嘴内部周边的相对部分之间的距离处于 50-150mm的范围内的前提下是有效的。