[发明专利]一种减缓长水口负压和钢水冲击力的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢水包浇注用长水口及电磁控流技术，尤其涉及一种减缓长水口负压和钢水冲击力的装置及方法。

背景技术

长水口是衔接钢水包和中间包的一种过渡装置，是炼钢—连铸生产中不可缺少的部分。钢水包内的钢水通过长水口注入到中间包内，避免了在空气中的二次氧化，长水口起到了保护浇注的重要作用。但是在开浇、换钢包等水口下端裸露浇注情况下，由于长水口比浸入式水口长得多，钢水在重力加速度下越来越快，与长水口内壁接触面积越来越小，产生负压，形成吸气现象，使得水口周围的空气进入长水口氧化钢水。正常浇注情况下，在长水口附近因注流负压有时也会带来液面涡流引起卷渣现象。另外，钢包中的钢水不断地流入中间包内，由于钢液的动能作用，钢包水口区域的钢水流动极不稳定，钢渣往往被卷入钢水中，造成后序连铸坯内部质量缺陷。同时，中间包内钢水的流动湍急且不平稳，钢水混合效果较差，不利于稳定钢水供给、均匀钢水成分和温度、促进夹杂物排除等功能的实现。有研究结果指出，从冶炼设备流出钢液经钢包和中间包，如不加以保护，则连铸钢液中将有约70％的夹杂来自于中间包。这些夹杂在中间包内如不加以分离，将对铸坯质量和冶金工艺产生严重危害。

解决上述问题的方法是降低和抑制长水口钢水的冲击力。电磁控流，包括搅拌磁场和制动磁场，已经被广泛研究了，如公开号为CN1266759A，CN1638893A和CN101185957。结晶器电磁制动技术可以抑制钢水流动，降低冲击深度，但该设备一般加在结晶器外，比较庞大，维护和运行费用也较高。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术存在的上述问题，本发明从电磁学和流体力学出发，提供一种简单、高效和无污染的减缓钢包长水口负压和钢水冲击力的装置及其方法，在水口下端裸露浇注情况下减少钢水的二次氧化，防止长水口附近因注流负压带来液面涡流而引起的卷渣，提高连铸坯内部质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种减缓长水口负压和钢水冲击力的方法，其特征在于：在钢水从钢包经长水口进入中间包的过程中，在长水口外壁增设磁场发生装置，其电流为2～200A，频率为1～100Hz。

所述的磁场发生装置包括一对半圆形壳体，一端由连接板连接，另一端由紧固板和紧固螺栓连接；所述连接板两端由固定螺栓分别固定在两个半圆形壳体的表面；所述壳体为两个具有一定厚度的半圆形壳体，内部由铁芯和线圈缠绕组成，为了防止装置在高温环境中收到损伤，可以采用铜管作为线圈，在管内部通水冷却；或采用浸泡绝缘漆的铜线作为线圈外部通水冷却，装置可以采用两相或三相电源供电。

所述连接板具有一定长度，能使两个半圆形壳体向外完全展开和向内闭合。

所述固定螺栓穿过连接板固定在壳体上，固定螺栓帽与壳体之间有一定间隙。

所述紧固板是长方形钢板，焊接在壳体上，中间有一通孔能使紧固螺栓穿入。

当钢水从钢水包流经长水口时，在磁场发生装置的作用下受到了向上的阻力，减缓了水口负压，当钢水流出水口进入中间包时，在电磁力托举作用下，钢水动能减少，降低了冲击力度。

钢水包中的钢液经长水口流入中间包，钢水在重力加速度下越来越快，与长水口内壁接触面积越来越小，产生负压，形成吸气现象，使得水口周围的空气进入内壁，二次氧化钢水。安装该装置后，产生向上的行波磁场，钢液下流的过程中除了受重力加速度外，还始终受到向上的电磁力减速作用，该电磁力在钢水流柱表面最大，对钢水流起到托起的作用，使得钢液横截面积维持不变，靠近水口内壁表面的钢水流速变缓，减缓了负压的同时也减弱了钢水流的冲击力度。

在开浇、换钢包等长水口下端裸露浇注情况下，减缓长水口负压，能降低由于负压造成的水口吸气，可以有效防止经长水口注入中间包钢水的二次氧化，为生产纯净钢提供良好的条件。在正常浇注情况下，可以防止长水口附近因注流负压而带来液面涡流引起的卷渣现象。同时钢水流入中间包时冲击力的降低，一方面减少甚至避免钢渣被卷入钢水中，改善了铸坯内部质量缺陷；另一方面减轻了钢水对稳流器的冲刷，提高了稳流器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明装置的俯视图；

图2是本发明装置的侧视图；

图3是本发明装置内部铁芯和线圈的缠绕方式图；

图4是本发明装置安装位置示意图；

图5是未安装本发明装置时长水口内钢水流动示意图；

图6是安装本发明装置时长水口内钢水流动示意图；