[发明专利]板坯连铸结晶器流场控制方法

说明书

本发明公开了一种板坯连铸结晶器流场控制方法，采用电磁搅拌装置和电磁制动装置来控制板坯连铸结晶器流场，在结晶器宽面两侧的上部区域配置电磁搅拌装置，在结晶器宽面两侧的下部区域配置电磁制动装置，上部的电磁搅拌装置和下部的电磁制动装置相互独立；其中上部电磁搅拌装置安装于水口出口上沿上方至弯月面之间，下部电磁制动装置为区域性制动，分别位于水口出口两侧的水口出口下方位置，并作用于水口与结晶器窄面之间的水口出流流股所流经的区域；上部电磁搅拌装置和下部电磁制动装置分别通过两套电源供电，且分别独立控制电流强度。上部电磁搅拌装置采用行波磁场形式，上部电磁搅拌装置在结晶器宽面两侧的磁场分别带动钢水作相对水平运动。

技术领域

本发明涉及一种板坯连铸结晶器控制技术，尤其涉及一种采用电磁设备对板坯连铸结晶器流场的控制方法。

背景技术

板坯连铸过程中，除了钢水本身的纯净度以外，结晶器流场也会在很大程度上影响连铸坯的质量，特别是连铸坯的表面质量。判断结晶器流场的优劣，主要考虑钢水流动过程中是否引起了卷渣、连铸初始凝固皮壳是否均匀、钢流冲击过深（钢水中夹杂物不易上浮，留在铸坯内）等。控制结晶器流场最为有效的方法是电磁搅拌或电磁制动，电磁搅拌可以带动钢水发生旋转运动，通过钢水的冲刷作用带走凝固前沿的夹杂物和气泡，提高连铸坯表面质量。而电磁制动则是通过施加一个静磁场于高速运动的钢水，通过感应产生的洛伦茨力降低其绝对速度，从而降低钢液冲击深度及钢水绝对流水。电磁制动一般适用于高拉速连铸，对于中低拉速的效果并不明显。

单独利用电磁搅拌或电磁制动等技术来控制结晶器内钢液流场，从而提高连铸坯质量的方法已经在实际生产中获得应用。近年来也出现了同时采用两种磁场共同作用下的流场控制方法，如专利CN201080019323、CN201080019325采用下部制动，上部搅拌的方法，但是上下两个装置的磁轭是相互连通的，下部电磁制动磁场开启后在上部搅拌器同样也会产生磁场。这种方法的最大弊端是，下部静磁场容易对上部电磁搅拌行波磁场带来干扰。另一方面，从电磁搅拌的原理上分析，也可以看出上部移动磁场带动钢水发生水平转动，但是下部静磁场传递到上部搅拌器部分的静磁场分量却起到了阻止钢水运动的作用，两者显然是相互矛盾的。

板坯连铸过程中，结晶器内流场是异常复杂的，而且流场的状态并不稳定，在连铸整个过程中始终发生变化。例如，连铸过程中经常容易出现偏流现象，即水口两侧的钢液流速差异较大，造成一侧的流速较快，而另一侧较慢的现象。同样，在弯月面附近也容易出现局部流速过快或出现涡流等现象。因此，针对这样复杂的流场，采用单一的简单的电磁技术并不能有效地改善结晶器流场状态，需要有更为先进的流场控制装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板坯连铸结晶器流场控制方法，该方法通过在结晶器流场的局部位置有针对性地施加电磁场，从而最大程度改善结晶器流场，提高连铸坯质量。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种板坯连铸结晶器流场控制方法，采用电磁搅拌装置和电磁制动装置来控制板坯连铸结晶器流场，在结晶器宽面两侧的上部区域配置电磁搅拌装置，在结晶器宽面两侧的下部区域配置电磁制动装置，上部的电磁搅拌装置和下部的电磁制动装置相互独立；其中上部电磁搅拌装置安装于水口出口上沿上方至弯月面之间，下部电磁制动装置为区域性制动，分别位于水口出口两侧的水口出口下方位置，并直接作用于水口出流流股上，即作用于水口与结晶器窄面之间的水口出流流股所流经的区域；上部的电磁搅拌装置和下部的电磁制动装置分别通过两套电源供电，且分别独立控制电流强度。

所述上部电磁搅拌装置采用行波磁场形式，上部电磁搅拌装置在结晶器宽面两侧的磁场分别带动钢水作相对水平运动，上部电磁搅拌覆盖水口出口上沿至弯月面之间的区域，覆盖比例大于0.75，即上部电磁搅拌装置铁芯高度与水口出口上沿至弯月面之间的距离之间的比值大于0.75。

所述上部电磁搅拌装置在位于结晶器宽面铜板前沿15mm处的平均磁感应强度0.065T，电磁搅拌频率介于1～6Hz之间。