[发明专利]一种控制连铸结晶器内钢液流动的立式电磁制动装置

说明书

技术领域

本发明属于连铸技术领域，特别是涉及一种控制连铸结晶器内钢液流动的立式电磁制动装置。

背景技术

在连铸生产过程中，钢液通过浸入式水口以一定的射流角度进入到结晶器内，从浸入式水口流出的钢液会以一定的流速冲击结晶器侧面区域，进而形成上返流和下返流。

上返流的钢液会冲击结晶器内的钢液表面，进而造成液面波动，特别是会加剧结晶器侧面弯月面附近的液面波动，容易造成卷渣现象。

下返流的钢液穿透深度较大，会将钢液中的夹杂物、气泡等异相物质带入到结晶器较深的位置，且异相物质不易上浮，并可能被钢液初始凝固壳前沿所捕获，从而造成连铸坯表面或皮下缺陷。

另外，从浸入式水口流出的钢液对结晶器内初始凝固坯壳产生冲击，还会导致初始凝固坯壳减薄或不均匀，容易造成漏钢事故。

为了解决上述问题，技术人员通常会在结晶器宽面水平方向加装电磁制动器，通过电磁制动器使结晶器内形成稳态磁场，结晶器内流动的钢液在通过稳态磁场时，将受到与钢液流动方向相反的电磁力，从而实现控制结晶器内钢液的流动目的。

目前，用于产生稳态磁场的电磁制动器主要包括区域性电磁制动装置、全幅一段电磁制动装置及全幅二段电磁制动装置。

关于区域性电磁制动装置，其可以产生作用于结晶器水口侧孔出流区域的稳态磁场，进而起到控制浸入式水口流出钢液流动的作用，但是，其所产生的稳态磁场的作用区域有限，不能对整个结晶器内的钢液流动进行有效的控制，而且容易产生沟道等其他缺陷。

关于全幅一段电磁制动装置(例如申请号为98810685.X的中国专利申请)，其通过布置于浸入式水口下方并覆盖结晶器整个宽面的一对水平磁极产生稳态磁场，进而起到控制结晶器整个宽面的下返流钢液的冲击深度，但是，其对结晶器内上返流钢液对钢液表面的波动及卷渣缺乏有效的控制。

关于全幅二段电磁制动装置(例如申请号为98801009.7的中国专利申请)，其通过布置于结晶器钢液表面区域的一对水平磁极和位于浸入式水口下方的一对水平磁极产生稳态磁场，进而起到控制结晶器钢液表面波动和钢液冲击深度的作用，但是，为了使结晶器侧面弯月面处的钢液表面波动得到有效控制，结晶器钢液表面区域的一对水平磁极往往需要施加足够大的磁场强度，这反而容易造成结晶器大部分区域的钢液表面流速过低，从而显著降低了钢液与保护渣的热交换，并不利于保护渣的熔化和夹杂物的吸附。

另外，对于全幅一段电磁制动装置和全幅二段电磁制动装置，二者的水平磁极在高度方向的位置均不可调节，在连铸生产过程中，当水口浸入深度、水口出流角度、液面高度和拉速等工艺参数发生变化时，水平磁极与工艺参数的匹配关系也会发生多种变化，无法始终保持合理的、最佳的匹配关系，这会严重影响到电磁制动的冶金效果，甚至抑制夹杂物、气泡等异相物质的上浮。

专利号为200810011104.7的中国专利也公开了一种电磁制动装置，其在结晶器两侧面附近且沿结晶器高度方向上布置有两对立式磁极，立式磁极覆盖结晶器侧面附近的钢液表面区域和水口出流冲击区域并产生稳态磁场，通过两对立式磁极产生的稳态磁场，控制结晶器弯月面附近的钢液表面波动和水口出流冲击点区域的流动，该电磁制动装置对结晶器侧面附近区域的制动效果受连铸工艺参数变化的影响较小。但是，该电磁制动装置是由两个半环绕于结晶器侧面的磁极和励磁线圈组成，立式磁极在结晶器宽面方向的宽度有限，当结晶器幅宽较大时，在结晶器中心区域的稳态磁场强度较弱，不能有效控制结晶器中心区域下返流钢液的冲击深度，因此不利于夹杂物、气泡等异相物质的上浮。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种全新改进设计的控制连铸结晶器内钢液流动的立式电磁制动装置，在优先抑制水口出流钢液对结晶器侧面的冲击以及弯月面处钢液表面流动的同时，能够控制结晶器中心区域的钢液流动，避免结晶器中心区域的钢液表面流速过低和下返流钢液冲击深度过深的情况出现，以抑制钢液表面的波动和卷渣，促进夹渣物、气泡等异相物质的上浮，使其电磁制动的冶金效果受工艺参数变化的影响较小。