[其他]在连续铸造机的浇注管出口喷口与铸模入口的接合面产生密封的改进分立励磁线圈

说明书

本发明涉及金属（例如钢）的连续铸造，更确切地说是涉及一种分立励磁线圈，它包括多圈电线线圈和冷却这些电线线圈的液压流体的独立流动通道，以便在液态金属的弯液面上产生使之浮起和稳定的力，这个弯液面足以有效地密封连续铸造机的浇注管出口喷口与铸模入口的接合面。

将金属（例如钢）水平连续铸造成金属坯段、金属板等的形状在连续铸造工艺中的意义日益增加。最佳的水平连续铸造方法是利用一个浇口盘，通过浇注管将熔化的金属向下输送流过水平连续铸模的顶部入口。浇注管具有一个穿过铸模的顶部入口并伸入容纳熔化的金属的槽中的出口喷口。铸模包括内联接的顶部、底部和相对的侧壁，以此在低于顶部入口的槽内容纳熔化的金属，并也特别地确定多个出口，凝固的坯段或板状金属通过这些出口从铸模中自由地取出。水平连转铸造机的典型例子发表在朗纳的美国专利4，540，037中。

通常，为了使金属没有问题的取出和获得满意的铸件表面质量，水平连续铸模在水平方向受到振动。但是，为了尽量减少必须被振动的质量的量及由此给机器带来的复杂性，保持浇口盘和浇注管相对于振动的铸模的稳定是有利的。因此有必要在浇注管出口喷口与顶壁上形成的环形垫圈间的接合面提供有效的空隙，环形垫圈使铸模顶部入口允许这种相对移动。

所要求的铸模振动量取决于例如板的尺寸和铸造温度这些因素。举例来说，对于横截面为15厘米乘以76厘米的钢板，标准的振动是正负一个厘米。这也是以浇注管出口喷口与铸模入口的接合面为条件的，必须要有至少1厘米的最小机械间隙以适应振动。

已经提出了各种各样的方法密封出口喷口与铸模入口接合面，例如机械滑动密封、弹性的或波纹管式密封、以及高压空气或惰性气体。这些方法没有一个得到成功。具体说，在高温和高工作循环时人们很快发现机械滑动密封发生渗漏。增压空气喷气方法已被抛弃，原因是它在熔化的金属中产生气泡，降低了完成的产品的张力强度。

一种出现的有希望的密封方法是用单相电磁线圈绕在入口喷口上，例如上面所引用的朗纳的美国专利4，540，037。线圈通常只由很少几匝组成，典型的是对于浇注管喷口入口直径不大于12厘米，励磁强度为80，000至150，000安匝。因为铁静态的熔化的金属顶端从浇口盘到浇注管的出口喷口的高度经常很大（例如91厘米），因此需要大安匝数的励磁，并可以达到.07兆帕的量级。然而，由于高励磁安匝数和少的匝数，要求有大的线电流，这些电流水平只能在次优的、频率从50到60赫兹的美国动力线应用。

使用相对较少的匝数的线圈引起几种主要的问题，一种问题是作用在浇注管出口喷口中的熔化的金属上的浮起和稳定力的量级太低，不能反作用到大工业铸造系统所共同使用的典型的铁静态顶端上。另一个问题是只具有少数匝数（1到3）意味着电源线电流与需要的励磁安匝数处于同一量级上。这是一个非常无用的方案，在此方案中所要求的高电流（33至150千安培）不能在最佳浮起频率（100～1000赫兹）得到，并且尽管这一量值的电流已在美国动力线频率（50到60赫兹）提供，但是提供这样高的电流对于与连续铸造机有关的尺寸和空隙限制都是不现实的。而且，从电源到线圈的电源线比励磁线圈的长度要长得多（例如，30米与4米相比），因而提出一个更困难的线圈本身的冷却问题。再者，很少的匝数必然带来尺寸相对较大和具有高的“涡动系数”的结果（涡动系数是电导体在额定频率时的有效电阻与导体在直流电时的电阻之比值）。另外，在励磁线圈的周围存在一个不均匀分布的磁场。还有一个问题是这种分立线圈需要外部机械构架支撑该线圈，并且还要在线圈与铸模之间进行电绝缘。这些要求常常使线圈最低处的导线的底部与熔化了的金的的弯液面之间的距离不必要地大，相当大地降低了电磁压力。

上述使用很少匝数的分立线圈的方法的一种变形是用单匝铜整体的铸造到铸模上。尽管这种方法的重要优点主要在于极其耐用、简单的电路封闭在熔化的金属中而不需要绝缘，但也存在几个主要缺点。一个缺点仍然是供应的电流在数值上必须等于励磁安匝数（例如100，000安培）。前面说过，这是一个非常高的值，并需要复杂的冷却方案以保持电源线在其长度上的冷却。另一个缺点是整体铸模方案中的电流倾向于集中在顶部、外表面，而不是更好地集中在底部接近熔化的金属的部分。还有一个缺点是对于金属弯液面存在两个无磁点，或者是在导线出入口的绝缘空隙，或者是在电流分成半匝型结构的地方。