[发明专利]机械搅拌的金属连铸工艺及机械搅拌装置

说明书

本发明公开了一种机械搅拌的金属连铸工艺及机械搅拌装置。解决现有金属连铸工艺存在的设备变形、搅拌效果不佳、能耗大等问题。本发明工艺包括引锭：开浇前，控制带动水冷引锭头向上运动，将水冷引锭头伸入结晶器内，封堵引锭头；拉坯：向结晶器内注入钢水，开始浇注，控制带动水冷引锭头向下运动，起到拉坯的作用；搅拌：当定尺铸坯浇注完成后，控制带动水冷引锭头旋转，从而带动铸坯旋转，达到搅拌钢水的目的。本发明工艺极为简单、操作方便、可实现平稳、可靠拉坯、能耗低、搅拌效果好、适用于大截面铸坯，产品质量好。

技术领域

本发明涉及冶金行业连续铸造领域，具体的说是一种机械搅拌的金属连铸工艺及机械搅拌装置。

背景技术

随着我国经济发展，对大型铸锻件需求越来越多。大型铸锻件既可以作为重大成套设备制造的毛坯，也可以直接以成品形式应用在重大工程项目中。目前大型铸锻件主要应用于电力、船舶、重型机械、冶金、石化和国防工业。如风力发电机轴、水力发电机轴、舰船螺旋桨轴、曲拐、轧辊等。

以前，获取大型铸件主要通过模铸，生产效率低，铸件内部质量难以保证。随着科技进度，尤其是连铸技术发展，大型铸件可以通过立式连铸生产。提高经济效益、降低消耗指标、减少污染。

大断面铸件在立式连铸生产过程中，拉坯采用螺旋丝杆传动，由于丝杆细长比很大，拉坯过程中，随着铸坯自重增加，螺旋丝杆负载加大，容易出现丝杆弯曲变形，导致螺旋丝杆出现卡阻，无法平稳拉坯。

大断面铸件在立式连铸生产过程中，完全凝固时间长，由于钢水选择性结晶、枝晶搭桥，导致铸坯中心会出现疏松、缩孔、偏析、裂纹等缺陷，等轴晶比率低。由此产生铸坯质量问题：导致铸坯成才率低，也会严重影响后续锻造的成品质量。现有技术手段是通过移动式末端电磁搅拌，其工作原理：根据铸坯凝固传热建立数学模型，估算凝固末端位置，末端电磁搅拌可以在拉坯方向上下移动，以此达到搅拌凝固前沿钢水的作用。

如专利号201310575955.5公开了一种电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，该技术方案是利用电磁激振产生的微观流动和由上向下插入钢水中心的搅拌桨进行机械搅拌产生的宏观流动形成非常复杂的混沌流动，以期望获得超细的全等轴晶组织。但其一方面，从结构上看，需要更加复杂的结构，除结晶器外，还需要转子搅拌桨、转轮、程控电机、磁场发生器、线圈、调压调频交流电源等装置，使得设备结构更为复杂、能耗高、安装制造和维护成本高，从操作上看，需要在铸坯浇注完成后单独插入搅拌桨，搅拌完成后还需抽出搅拌浆，使得操作更加复杂、延长了生产周期；另一方面，凝固末端电磁搅拌对φ800mm直径以下断面铸坯有一定效果，对φ800mm直径及以上断面铸坯无明显效果，主要原因是φ800mm直径及以上断面铸坯，凝固末端坯壳很厚，电磁场穿过坯壳损失大部分磁场，但电磁场强度又不能无限增强，所以搅拌效果不明显。其次，影响凝固传热数学模型计算的因素很多，凝固末端位置很难准确把握，导致电磁搅拌实际效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺极为简单、操作方便、可实现平稳、可靠拉坯、能耗低、搅拌效果好、有效减少结晶器液面大幅波动，减少铸坯卷渣，生产的大断面铸坯满足产品质量要求的机械搅拌的金属连铸工艺。

本发明还提供一种结构极为简单、设备投资和运行成本低、能耗低、易于操作和控制的用于上述工艺的立式大圆坯连铸机机械搅拌装置。

本发明机械搅拌的金属连铸工艺，包括以下步骤：

引锭：开浇前，控制带动水冷引锭头向上运动，将水冷引锭头伸入结晶器内，封堵引锭头；

拉坯：向结晶器内注入钢水，开始浇注，控制带动水冷引锭头向下运动，起到拉坯的作用；

搅拌：当定尺铸坯浇注完成后，控制带动水冷引锭头旋转，从而带动铸坯旋转，达到搅拌钢水的目的。