[发明专利]用于在铸型中浇注的装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在以连续或半连续方式将金属液注入一个铸型的过程中利用至少一个稳定或周期性低频磁场来阻滞和分配注入结晶器中的初始熔体流以及控制熔体在铸坯未凝固部分中的流动的装置，所述结晶器包含在所述铸型中，所述铸型是冷却的并且其两端在浇注方向上是敞开的，所述铸坯形成在所述结晶器中。所述稳定或周期性低频磁场是由一个磁力制动器提供的。

背景技术

在以连续或半连续方式浇注金属或合金的过程中，例如在连续铸钢过程中，熔体被供入一个结晶器中，所述结晶器是一个铸型的一部分。在这种情况下，铸型主要包括用于使注入到铸型中的熔体形成铸坯的结晶器和设置在所述结晶器周围的水箱形梁。所述结晶器是冷却的并且其两端在浇注方向上是敞开的，所述结晶器通常包括冷却铜板，但也可由其它具有适当的热学、电学、机械和磁学性能的材料制成。水箱形梁的作用有二个，一方面加强和支承铜板，另一方面使所述铜板冷却并将一种诸如水的冷却液导入铸型中。水箱形梁和包含在结晶器中的铜板可以沿着一个垂直于浇注方向的轴线移动以改变铸坯的尺寸。在结晶器中，熔体被冷却并形成一个铸坯。当所述铸坯离开结晶器时，该铸坯具有一个围绕未凝固熔体液芯的凝固的自支撑表面层。如果以一种非控制方式使熔体流入结晶器，那么流入的熔体将会透入铸坯的未凝固部分。这样就难以使包含在熔体中的杂质颗粒得到分离。另外，自支撑表面层变薄，从而增加了熔体破坏在结晶器中形成的表面层的危险性。

根据瑞典专利公开说明书SE-PS 436251可以看出下列技术是已知的，即利用磁场产生装置和磁场传送装置形成一个或多个稳定或周期性低频磁场并将这些磁场作用在熔体流入通道中以阻滞和分配熔体的流动。所述磁场产生装置和磁场传送装置通常被称为磁力制动器并且主要用于连续铸钢，最好用于诸如板坯(即截面形状为矩形的大钢坯)和方坯(即截面形状为正方形的大钢坯)的初始钢坯的连铸。但是，这种装置和方法也可用于小钢坯的连铸，即截面形状为正方形的小钢坯，还可用于诸如铝和铜的板坯和挤压坯的有色合金熔体浇注以及以半连续方式浇注这些金属的合金。

使提供到结晶器中的熔体在结晶器中冷却和成形以形成铸坯，并且在所述铸坯离开结晶器之后继续对其进行冷却。所述结晶器的两端在浇注方向上是敞开的，并且包括多个结晶器壁，通常具有四块单独的铜板。在浇注过程中使所述铜板冷却。这些铜板都固定在一个水箱形梁上。所述水箱形梁的作用有两个，一方面加强和支承铜板，另一方面使铜板冷却并将一种诸如水的冷却液导入铸型中。所述水箱形梁和铜板可沿一个垂直于浇注方向的轴线移动以改变铸坯的尺寸。磁力制动器既可用于封闭式浇注(即利用一根铸管将熔体浇注入结晶器，并且该铸管上的任意数量和方向的开口伸到弯液面下方的熔体中)的过程中，也可用开放式浇注(即利用一个接触弯液面的自由式顶注口将熔体从一个容器、浇包或中间包中浇注到结晶器中)的过程中。

根据瑞典专利公开说明书SE 91 00 184-2所披露的，一个磁力制动器包括用于产生和传送一个能够作用在铸坯未凝固部分上的稳定或周期性低频磁场的装置。所述磁场产生装置是永磁体和/或电磁铁(即具有磁芯的通电线圈)。这些磁场产生装置在本申请中将被称为磁体。一个磁力制动器除了具有磁体和磁芯以外，还具有磁通量回路，所述磁通量回路使磁路闭合，在所述磁路中，将磁体设置成能够在结晶器附近获得一个或多个磁通量平衡的闭合磁路。所述闭合磁路包括磁体、磁芯和一个设置在所述磁芯附近的磁通量回路以及存在于结晶器中的具有熔体的铸坯。一个或多个磁体设置在结晶器的相对两侧。如果结晶器的截面形状为矩形，则通常沿所述结晶器的长边设置磁体。所述磁芯用于将由磁体所产生的磁场传送到结晶器和存在于结晶器中的铸坯。按照现有技术，磁体设置在水箱形梁的外侧，因此必须利用磁芯使磁场穿过所述水箱形梁以达到熔体处。根据现有技术，可以利用整体或由多个部分组成的导磁材料所制成的磁芯贯穿水箱形梁直至结晶器壁达到上述目的。在利用激磁的电磁铁产生磁场的情况下，磁体线圈围绕着磁芯并且设置在水箱形梁外侧。