專利名稱：：改善連鑄機(jī)鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型有關(guān)于一種鋼鐵冶金技術(shù)，具體地講，是一種改善連鑄機(jī)鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置。
背景技術(shù)：
：八十年代至今，連鑄機(jī)生產(chǎn)線迅速發(fā)展，對(duì)連鑄坯的質(zhì)量要求越來越高，特別是特種鋼材要求更高。連鑄坯在二冷段位置的強(qiáng)制冷卻下，柱狀晶特別發(fā)達(dá)，并且從外向心部生長，這樣，連鑄坯皮下深層處的柱狀晶增加而等軸晶少，柱狀晶形成搭橋，連鑄坯質(zhì)量降低。另外，連鑄坯在冷凝過程中，要體積收縮，坯殼已形成，就需要鋼水沿著連鑄坯的運(yùn)動(dòng)方向不斷地補(bǔ)充鋼水，由于皮下柱狀晶形成搭橋，阻礙了鋼水沿著連鑄坯的運(yùn)動(dòng)方向不斷地補(bǔ)充，液芯下部凝固冷卻收縮形成縮孔或疏松，向下流動(dòng)的鋼水靠重力無法實(shí)現(xiàn)良好的鋼水補(bǔ)充。目前，在連鑄機(jī)上普遍采用電磁攪拌技術(shù)，來提高連鑄坯的質(zhì)量，例如采用結(jié)晶器電磁攪拌，末端電磁攪拌、二冷電磁攪拌等。結(jié)晶器電磁攪拌如圖l所示，電磁攪拌器101設(shè)置在結(jié)晶器處，距離液面150mm-300mm的下方，電磁攪拌器101產(chǎn)生一水平旋轉(zhuǎn)力，使得鋼液旋轉(zhuǎn)，其能夠使得連鑄坯10在結(jié)晶器部位鋼液中的氣體及雜質(zhì)上浮；使得連鑄坯10急冷層下部的固_液狀的鋼液中迅速生長柱狀晶體，在水平旋轉(zhuǎn)力的電磁力的作用下，破碎成小顆粒為晶核，在二冷的強(qiáng)冷作用下形成等軸晶，提高連鑄坯皮下組織的質(zhì)量；并且可以減少鋼液從中間包流入結(jié)晶器的沖擊深度。末端電磁攪拌如圖2所示，電磁攪拌器102設(shè)置在連鑄坯IO液芯凝固末端11處，電磁攪拌器102產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)力，使得鋼液旋轉(zhuǎn)，其作用連鑄坯10的凝固末端201的固-液狀的鋼液中迅速生長柱狀晶體，在水平旋轉(zhuǎn)力的電磁力的作用下，破碎成小顆粒，小顆粒形成等軸晶，細(xì)化組織，改善了連鑄坯芯部組織，提高的質(zhì)量。但是，由于皮殼的形成，液芯末端11的鋼液凝固時(shí)，體積縮小形成空穴，沒有足夠的鋼液來補(bǔ)充，在末端電磁攪拌產(chǎn)生的力的作用下，使得液芯末端凝固成較均勻的等軸晶體，雖然縮孔消除、減少了碳及其重金屬偏析，但是疏松增加。末端電磁攪拌使得連鑄坯凝固末端的即將生成的縮孔，在電磁力的作用下，形成疏松狀等軸晶的凝固體。二冷電磁攪拌如圖2所示，電磁攪拌器103設(shè)置在結(jié)晶器下方，固_液相區(qū)域上方，電磁攪拌器103產(chǎn)生一水平旋轉(zhuǎn)力，使得鋼液旋轉(zhuǎn)，其作用能夠使得鋼液中的雜質(zhì)上?。辉谶B鑄坯10的二冷段的位置上，其斷面坯殼下等厚度的固-液相在電磁力的的作用下，成分均勻，防止重金屬及碳的聚集，提高連鑄坯皮下深層質(zhì)量；使得連鑄坯坯IO皮下深層等厚度的固-液相的鋼液中，在水平旋轉(zhuǎn)力的電磁力的作用下，將迅速生長的柱狀晶體破碎成小顆粒，形成等軸晶，提高連鑄坯皮下組織的質(zhì)量。以上三種電磁攪拌器可以的單獨(dú)使用形成單獨(dú)電磁攪拌，也可以其中的兩種或者三種聯(lián)合使用，形成聯(lián)合電磁攪拌。雖然，該些電磁攪拌方式都可以利用電磁力，對(duì)鑄坯內(nèi)部進(jìn)行的鋼液施加力，提高連鑄坯坯皮下深層等厚度的質(zhì)量。但是，結(jié)晶器電磁攪拌和二冷電磁攪拌都只是提高連鑄坯皮下深層等厚度的質(zhì)量，而不能提高連鑄坯芯部的質(zhì)量，因而僅適用于板坯，而不適用于改善方坯和圓坯芯部組織。末端電磁攪拌雖然可以改善連鑄坯芯部組織，但是會(huì)造成疏松增加，其改善連鑄坯內(nèi)部組織的效果也不是很理想。要想消除疏松、縮孔和減少柱狀晶、增加等軸晶，就必須在液芯凝固時(shí)，外形體積收縮或有足夠的鋼液補(bǔ)充，同時(shí)在力的作用下，柱狀晶破碎成小顆粒，小顆粒形成等軸晶，凝固成致密的連鑄坯。目前主要采用如下兩種使連鑄坯外形體積收縮方法來提高連鑄坯的質(zhì)量。1)軟壓下技術(shù)軟壓下技術(shù)是針對(duì)矩型坯，在連鑄坯的表面施加一個(gè)力，使得其體積縮小，來補(bǔ)充由于液芯凝固時(shí)的體積收縮，同時(shí)這個(gè)力破碎部分柱狀晶變成小顆粒，小顆粒形成了等軸晶，增加了等軸晶含量。但是，對(duì)于圓坯，采用該種方法，會(huì)使圓坯產(chǎn)生形變，使圓坯的圓度受到影響，導(dǎo)致最終的圓坯不合格。2)二冷末端強(qiáng)冷法二冷末端強(qiáng)冷法就是針對(duì)圓坯，是在液芯凝固末端處，施加噴水強(qiáng)冷，是連鑄坯體積機(jī)體收縮，來補(bǔ)充由于液芯凝固時(shí)的體積收縮。這種方法必須控制好，連鑄坯收縮的體積大于等于液芯凝固時(shí)的體積，才能減少或消除疏松、縮孔。并且，不能大量減少柱狀晶形成等軸晶。另外，由于強(qiáng)冷會(huì)使得連鑄坯表面產(chǎn)生表面裂紋。因此，有必要提供一種新的改善連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，來克服上述現(xiàn)有方法存在的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的方法，其能夠提供足夠的鋼液，來補(bǔ)充液芯凝固時(shí)的體積收縮，消除縮孔和疏松，從而提高連鑄坯的質(zhì)量。本實(shí)用新型的上述目的可采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，該電磁線圈裝置設(shè)置在連鑄機(jī)二冷段的連鑄坯液芯末端處，并且該電磁攪拌裝置為螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器。利用該電磁攪拌裝置進(jìn)行電磁攪拌，可以產(chǎn)生螺旋旋轉(zhuǎn)力，使得鋼液旋轉(zhuǎn)并沿著連鑄機(jī)澆鑄方向流動(dòng)，對(duì)液芯末端固-液相區(qū)域附加靜壓力。在本實(shí)用新型的一個(gè)可選例子中，所述電磁攪拌器可為能產(chǎn)生正反向交替的螺旋旋轉(zhuǎn)力的通電電磁線圈。在本實(shí)用新型中，所述電磁線圈的通電頻率參數(shù)為120赫茲；所述電磁線圈的通電電流參數(shù)為1001000安培；所述電磁線圈的通電電壓參數(shù)為1501000伏。在本實(shí)用新型中，所述連鑄機(jī)可為全弧形連鑄機(jī)、立彎形連鑄機(jī)或立式連鑄機(jī)。在本實(shí)用新型中，所述連鑄機(jī)生產(chǎn)的連鑄坯斷面可為圓坯的直徑①為150毫米1000毫米；矩形坯的長為150毫米1000毫米，寬為150毫米5000毫米。在本實(shí)用新型中，所述連鑄機(jī)生產(chǎn)拉坯速度為0.1米/分鐘4.0米/分鐘。采用本實(shí)用新型的上述改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌攪拌裝置，其效果是顯著的，由于采用螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器在連鑄機(jī)的連鑄坯液芯凝固末端處進(jìn)行電磁攪拌，使得鋼液旋轉(zhuǎn)并且沿著連鑄機(jī)澆鑄方向流動(dòng)，對(duì)液芯末端固_液相區(qū)域附加靜壓力，當(dāng)固-液相區(qū)域凝固收縮時(shí)，有足夠的鋼水來補(bǔ)充，這樣消除了縮孔和疏松，提高了連鑄坯芯部的質(zhì)量。并且，在螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器產(chǎn)生的螺旋力的作用下，液芯與皮下深層之間的固_液體部分迅速生長的柱狀晶體破碎成小顆粒，即為晶核，向固_液相區(qū)域末端流動(dòng)，為固-液相區(qū)域能夠形成等軸晶創(chuàng)造了條件，提高了連鑄坯的質(zhì)量。另外，由于在強(qiáng)制冷卻下，連鑄坯內(nèi)部迅速生長柱狀晶體形成網(wǎng)狀，阻礙液芯中的鋼水流動(dòng)，而在這個(gè)力的作用下，將這個(gè)柱狀晶體形成網(wǎng)狀破碎成小顆粒，清理了連鑄坯液芯鋼液的流動(dòng)通道，減少鋼水流動(dòng)的阻力。同時(shí)，在這個(gè)力的作用下，固-液相區(qū)域凝固均勻化，防止了重金屬及碳的聚集，形成白亮帶，提高了連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。采用本實(shí)用新型的電磁攪拌裝置，在增加連鑄坯中心部位密度以及增加中心部的等軸晶的同時(shí)，可增加連鑄坯皮下深層處的等軸晶，同時(shí)，減少柱狀晶，減輕、消除碳及其重金屬偏析和白亮帶，進(jìn)而改善連鑄坯的組織，提高連鑄坯的質(zhì)量。為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有的結(jié)晶器電磁攪拌示意圖；圖2為現(xiàn)有的結(jié)晶器電磁攪拌+末端電磁攪拌+二冷電磁攪拌示意圖；圖3為本實(shí)用新型的全弧形連鑄機(jī)電磁攪拌位置示意圖；圖4為本實(shí)用新型的立式連鑄機(jī)電磁攪拌位置示意圖；圖5為本實(shí)用新型的立彎式連鑄機(jī)電磁攪拌位置示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。如圖3-圖5所示，連鑄機(jī)的連鑄坯在生產(chǎn)過程中，一般分為三個(gè)區(qū)域，液芯L(即液相區(qū)域)，固-液相區(qū)域(或稱糊狀區(qū))M以及固相區(qū)域S。本實(shí)用新型提供了一種改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置21，該電磁攪拌裝置21設(shè)置在連鑄機(jī)二冷段的連鑄坯20的液芯末端201處，并且該電磁攪拌裝置21為螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器。該螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器能夠產(chǎn)生正反向交替的螺旋旋轉(zhuǎn)力，從而在該力的作用下，使得鋼液旋轉(zhuǎn)并沿著連鑄機(jī)澆鑄方向流動(dòng)，對(duì)液芯L末端201的固-液相區(qū)域M附加靜壓力。利用電磁攪拌裝置21，在連鑄機(jī)工作過程中，由于在連鑄機(jī)的連鑄坯20的液芯L末端201處進(jìn)行電磁攪拌，通過該電磁攪拌產(chǎn)生正反向交替的螺旋旋轉(zhuǎn)力，從而在這個(gè)力的作用下，使得鋼液旋轉(zhuǎn)，并且向下流動(dòng)，對(duì)液芯L末端固-液相區(qū)S附加靜壓力，使得固_液相區(qū)域S凝固收縮時(shí)，有足夠的鋼水來補(bǔ)充，這樣消除了縮孔和疏松，提高了連鑄坯20芯部的質(zhì)量。并且，在電磁攪拌裝置21的螺旋旋轉(zhuǎn)力的作用下，連鑄坯20的液芯L與皮下深層之間的固_液體部分迅速生長的柱狀晶體破碎成小顆粒(即為晶核)，向固_液相區(qū)域M末端流動(dòng)，為固-液相區(qū)域M能夠形成等軸晶創(chuàng)造了條件，提高了連鑄坯20的質(zhì)量。另外，在該螺旋旋轉(zhuǎn)力的作用下，將二冷段強(qiáng)制冷卻過程中產(chǎn)生的柱狀晶體形成網(wǎng)狀破碎成小顆粒，清理了連鑄坯20液芯L的鋼液流動(dòng)通道，減少鋼水流動(dòng)的阻力。同時(shí)，在這個(gè)力的作用下，固_液相區(qū)域M凝固均勻化，防止了由于重金屬及碳的聚集而形成白亮帶，提高了連鑄坯20的內(nèi)部質(zhì)量。另外，由于本實(shí)用新型的電磁攪拌裝置21是通過在連鑄機(jī)的二冷段上的連鑄坯20的液芯L末端201處進(jìn)行電磁攪拌來改善連鑄坯20內(nèi)部組織的，不但不會(huì)像軟壓下技術(shù)對(duì)連鑄坯20的外形產(chǎn)生影響，因而可以適用于圓坯、方坯等連鑄坯，并且也不會(huì)像二冷末端強(qiáng)冷法那樣產(chǎn)生表面裂紋；同時(shí)與軟壓下技術(shù)和二冷末端強(qiáng)冷法相比，更易于控制，成本也比較低。在本實(shí)用新型的一個(gè)可選例子中，所述電磁攪拌裝置21可具體為能產(chǎn)生正反交替的螺旋旋轉(zhuǎn)力的通電電磁線圈。連鑄機(jī)正常生產(chǎn)中，可對(duì)不同斷面在相應(yīng)鋼種的拉速下，通過電磁線圈的控制柜，通上低頻率、適當(dāng)?shù)碾妷?、適當(dāng)?shù)碾娏?，使得電磁線圈產(chǎn)生沿著連鑄機(jī)鑄流方向產(chǎn)生雙向螺旋旋轉(zhuǎn)電磁力，連鑄坯20內(nèi)部未凝固的鋼液在此力的作用下，做螺旋運(yùn)動(dòng)，從而使得鋼液旋轉(zhuǎn)并沿著連鑄機(jī)澆鑄方向流動(dòng)。在本實(shí)用新型的一個(gè)可選例子中，所采用的電磁線圈的通電頻率為120赫茲；通電電流為1001000安培；通電電壓為1501000伏。在本實(shí)用新型中，所述連鑄機(jī)可如圖3所示，可為全弧形連鑄機(jī)，或者如圖4所示為立式連鑄機(jī)，也可如圖5所示為立彎形連鑄機(jī)；當(dāng)然根據(jù)需要本實(shí)用新型的電磁攪拌裝置21還可用于其它連鑄機(jī)中，在此不再一一描述。在本實(shí)用新型中，所述連鑄機(jī)生產(chǎn)的連鑄坯20的斷面可為圓坯的直徑①為150毫米1000毫米；矩形坯的長為150毫米1000毫米，寬為150毫米5000毫米。在本實(shí)用新型中，所述連鑄機(jī)生產(chǎn)拉坯速度可為0.1米/分鐘4.0米/分鐘。實(shí)驗(yàn)證明，采用本實(shí)用新型的電磁攪拌裝置21，所獲得經(jīng)電磁攪拌后的鑄坯經(jīng)檢驗(yàn)沒有裂紋、針孔、氣泡、結(jié)疤及夾雜；其中測(cè)得參數(shù)如下內(nèi)部裂紋<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>鑄坯中心偏析<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[0041]注中心碳偏析采用從橫截面切片方法，鉆孔直徑56mm，每孔深度應(yīng)接近10)中心碳偏析率按C0/C平X100%計(jì)算。連鑄坯等軸晶率等軸晶率的定義為等軸晶線寬度和連鑄坯斷面寬度之比。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[0045]低倍檢驗(yàn)經(jīng)電磁攪拌后的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，通過橫斷面硫印或酸浸后，按部標(biāo)YB/T153-1999來評(píng)價(jià)，指標(biāo)如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[0047]中心疏松，中心縮孔為0-1級(jí)。注1)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按YB/T153-1999執(zhí)行。2)檢驗(yàn)方法參照GB/T226-1997鋼的低倍及缺陷酸浸檢驗(yàn)法。冶金效果a.凝固中心獲得了很好的細(xì)等軸晶區(qū)(大于30%)。[0052]b.中心縮孔減小到00.5級(jí)。C.中心裂紋基本消除。d.中心疏松減小到00.5級(jí)。上述實(shí)施方式僅用以說明本實(shí)用新型所述技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。權(quán)利要求一種改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，該電磁攪拌裝置設(shè)置在連鑄機(jī)二冷段的連鑄坯液芯末端處，并且該電磁攪拌裝置為螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器。2.如權(quán)利要求1所述的改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述電磁攪拌器為能產(chǎn)生正反向交替的螺旋旋轉(zhuǎn)力的通電電磁線圈。3.如權(quán)利要求2所述的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述電磁線圈為通電頻率120赫茲、通電電流1001000安培、通電電壓1501000伏的電磁線圈。4.如權(quán)利要求1所述的改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述連鑄機(jī)生產(chǎn)的連鑄坯斷面為圓坯的直徑①為150毫米1000毫米。5.如權(quán)利要求1所述的改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述連鑄機(jī)生產(chǎn)的連鑄坯斷面為矩形坯的長為150毫米1000毫米，寬為150毫米5000毫米。6.如權(quán)利要求1所述的改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述連鑄機(jī)為全弧形連鑄機(jī)。7.如權(quán)利要求1所述的改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述連鑄機(jī)為立彎形連鑄機(jī)。8.如權(quán)利要求1所述的改善連鑄機(jī)連鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置，其特征在于，所述連鑄機(jī)為立式連鑄機(jī)。專利摘要本實(shí)用新型提供了一種改善連鑄機(jī)鑄坯內(nèi)部組織的電磁攪拌裝置。其中該電磁攪拌裝置設(shè)置在連鑄機(jī)二冷段上的連鑄坯液芯末端處，并且該電磁攪拌裝置為螺旋磁場(chǎng)型電磁攪拌器，利用該電磁攪拌器進(jìn)行電磁攪拌，可產(chǎn)生正反向交替的螺旋旋轉(zhuǎn)力，該力使得鋼液旋轉(zhuǎn)并沿著連鑄機(jī)澆鑄方向流動(dòng)，對(duì)液芯末端固-液相區(qū)域附加靜壓力。采用本實(shí)用新型的電磁攪拌裝置，設(shè)置在連鑄機(jī)二冷段上的連鑄坯液芯末端處，能夠提供足夠的鋼液，來補(bǔ)充液芯凝固時(shí)的體積收縮，消除縮孔和疏松，從而提高連鑄坯的質(zhì)量。文檔編號(hào)B22D11/115GK201482950SQ20092022250公開日2010年5月26日申請(qǐng)日期2009年9月7日優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日發(fā)明者吳國慶,周德鋼,王軍申請(qǐng)人:中冶京誠工程技術(shù)有限公司