[发明专利]连铸中的流速控制

说明书

用于控制金属连铸结晶器(2)中的流速的装置(1)包括：具有相关联的第一磁线圈(4)的至少两个第一前芯(3)，第一磁线圈(4)被布置在结晶器的一侧上；具有相关联的第二磁线圈(6)的至少两个第二前芯(5)，第二磁线圈(6)被布置在结晶器的相对侧上，至少两个第二前芯(5)与第一前芯实质对准；将第二前芯连接到第一前芯来允许单向磁通量从第一前芯穿过结晶器到达第二前芯或者从第二前芯穿过结晶器到达第一前芯的外部磁回路(7、8、9)；以及能够独立地控制第一磁线圈的两个子集的控制接口(14)。

技术领域

本公开涉及金属的连铸领域，并且具体地提出了用于控制薄板坯连铸机中的流速的装置。

背景技术

在薄板坯高速连铸过程中，稳定性控制是至关重要的。现代、高生产率的薄板坯连铸机的产量可以达到每分钟8吨及以上。在这种情况下，熔融钢离开浸入式进入口(SEN)进入结晶器(mold)时的入口流速很高，导致强烈的湍流效应，并且有可能在钢股上部出现不稳定、波动、随时间变化的流动模式。减少这些影响对于获得均匀和恒定的热和流动条件而使得流体钢在结晶器中均匀凝固至关重要。

在当今的连铸机中，板坯生产通常针对不同的等级和尺寸而多样化。为了适应这些不同的连铸机输出，薄板坯连铸机的操作会随着宽度、连铸速度、SEN类型、SEN浸入、过热度、结晶器漏斗类型等而动态变化。过程的一个挑战性方面是以条件有利于均匀凝固的情况、提供与连铸机参数独立的等效凝固环境。特别是在高速薄板坯连铸机中存在过大的弯月面流速、波动、湍流和偏流的风险，这可能导致结晶器粉末夹带或在初始外壳凝固中的变化。

电磁制动器(EMBR)以动态方式、为薄板坯连铸机抵消这些潜在的质量降低现象提供了很好的备选方案，因为它不仅可以将结晶器中的熔融钢流动制动，而且还能够根据钢的流入速度，通过控制流向制动器的电流来将该制动力调整到合适的水平。

传统的确定性(或开环)EMBR控制针对不同的连铸条件向EMBR施加不同的电流。合适的电流设置通常通过评估钢材质量和工艺稳定性的试验以及数值和物理建模来找到。除了繁琐、耗时和昂贵之外，这些方法适用于大规模生产并且缺乏处理局部和专业事件的敏锐度。

EP2633928B1是EMBR控制的尝试改进，即，通过在连铸结晶器的不同区域中布置多个独立可控的磁制动器。这允许操作员有一定的自由度来抵消熔融金属流中的左/右不对称或深度梯度。然而，通过磁极的配置，磁制动器只能施加结晶器中至少一个局部磁场方向与结晶器中其他局部磁场方向相反的磁场。换言之，根据EP2633928B1具有一个左右制动区域的制动装置可以在诸如(+,–)模式、(–,+)模式的模式下操作，但是不能在例如(+,+)或(+,0)模式下运行。

发明内容

本公开的一个目的是提出了允许在金属连铸结晶器中进行更通用、灵活和/或更适配的流速控制的流速控制装置。该目的通过由独立权利要求限定的本发明来实现。

在第一方面，提供了用于控制金属连铸结晶器中的流速的装置，包括：具有相关联的第一磁线圈的至少两个第一前芯，第一磁线圈被布置在结晶器的一侧上；具有相关联的第二磁线圈的至少两个第二前芯，第二磁线圈被布置在结晶器的相对侧上，至少两个第二前芯与第一前芯实质对准；以及将第二前芯连接到第一前芯来允许单向磁通量从第一前芯穿过结晶器到达第二前芯或者从第二前芯穿过结晶器到达第一前芯的外部磁回路。根据一个实施例，流速控制装置还包括能够独立地控制第一磁线圈的两个子集的控制接口。