[发明专利]板坯连铸二冷区的电磁搅拌装置及方法

说明书

本发明公开了一种板坯连铸二冷区的电磁搅拌装置及方法，该装置包括电磁搅拌装置主体、开口调节组件和二次冷却组件。搅拌装置主体包括保护壳（3）、相序控制组件、铁芯（4）和电磁线圈（5），通过三相电流相序变换对钢水进行变方向电磁搅拌；开口调节组件包括气缸（7）、固定座（8）、活动关节轴（12）和硅钢片组插片（13），通过活动关节结构对闭口环形铁芯开口度在线调节；二次冷却组件包括冷却水进口（9）和冷却水喷口（10），冷却水浸泡冷却电磁线圈和铁芯，再通过冷却水喷口喷射到铸坯（1）表面进行二次冷却。本发明磁场泄漏或损耗少，电磁搅拌效率高，搅拌器开口度可在线调节、搅拌方向交替变化，提高铸坯内部质量和性能。

技术领域

本发明涉及一种用于连铸技术领域的电磁搅拌装置及方法，尤其涉及一种板坯连铸二冷区的电磁搅拌装置及方法。

背景技术

在连续铸造过程中，等轴晶率是决定铸坯质量与性能的主要指标，一般在20~40%范围内。等轴晶率过低，板坯凝固期间和后续轧制时容易产生晶间裂纹；而且，钢以柱状晶为主的凝固方式也常常会伴随严重的中心成分偏析，这些问题的存在极大困扰着铸坯内部质量及使用性能的提高。实践证明，对于高碳钢、硅钢、不锈钢等的连铸，往往要求在二冷区进行电磁搅拌、或在凝固末端进行液芯轻压下，以打断铸坯内部柱状晶的凝固生长进程，增加固液界面前沿晶核数量，起到促进形核、细化晶粒、减小偏析等作用。

目前，代表性的连铸二冷区电磁搅拌技术（S-EMS）包括：（a）对极式搅拌，如美国专利US19870014097公开的插入对极式电磁搅拌器；（b）辊式搅拌，如美国专利US20060299624公开的辊式电磁搅拌器和中国发明专利ZL200710085940.5公开的电磁搅拌辊；（c）箱式搅拌，如日本专利JP20050117052公开的线性电磁搅拌器。这些搅拌器内部结构均由铜线圈绕组和硅钢片叠片铁芯组成，且搅拌器沿铸坯宽边横向布置于铸机扇形段的分节辊之间或背后，通过电磁场的临近效应，在铸坯内感应产生沿一定方向传递的行波搅拌电磁力，驱动铸坯内部钢水定向流动。由于铸坯两侧分节辊（辊径一般在150mm左右）的存在，二冷区的搅拌磁场发生装置与铸坯间的距离普遍较大，箱式搅拌器和铸坯距离一般在200mm以上，加之线性搅拌器铁芯两端的磁场泄漏，电磁搅拌效率较低、实际效果有限。对于辊式搅拌，尽管搅拌辊可以与铸坯相互接触，但受搅拌辊内部空腔尺寸大小的限制及辊套对磁场的屏蔽作用，真正在铸坯内部产生的搅拌磁场强度实际上并不很高。

近年来，连铸技术领域内最新出现的薄板坯连铸连轧技术（CSP、ESP等），其铸坯厚度较小（60~90mm）、拉坯速度较高（4~6m/min），与常规连铸有着较大区别：柱状晶更加发达，等轴晶率更低，因此对二冷区电磁搅拌能力的要求急剧升高，迫切需要开发新型高效二冷区用电磁搅拌技术，从而保证铸坯质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板坯连铸二冷区的电磁搅拌装置及方法，磁场损失少，搅拌效率高，搅拌器开口度可以在线调节，搅拌方向可以交替变化，能有效提高板坯连铸质量和性能。

本发明是这样实现的：

一种板坯连铸二冷区的电磁搅拌装置，包括电磁搅拌装置主体、开口调节组件和二次冷却组件；电磁搅拌装置主体包括保护壳、相序控制组件及安装在保护壳内的铁芯和电磁线圈，开口调节组件包括气缸、固定座、活动关节轴和若干片硅钢片组插片；若干片硅钢片组插片通过活动关节轴依次连接成活动关节，使硅钢片组插片能绕活动关节轴转动，若干个活动关节与铁芯连接成闭口环形结构；铁芯上绕置电磁线圈，电磁线圈通过相序控制组件在闭口环形结构内产生交变磁场，铸坯从闭口环形结构的交变磁场中通过；气缸的活塞端与电磁搅拌装置主体连接并带动活动关节开合，气缸通过固定座固定安装在电磁搅拌装置主体的外侧；二次冷却组件包括冷却水进口和若干个冷却水喷口，冷却水进口设置在保护壳的外侧端上，若干个冷却水喷口分别间隔设置在保护壳的内侧端上并面向铸坯，冷却水通过冷却水进口进入保护壳内，并完全浸泡电磁线圈和铁芯，再通过若干个冷却水喷口喷射到铸坯的表面。

所述的电磁搅拌装置主体的搅拌电流频率为2-15Hz。