專利名稱：電磁旋流水口的制作方法
技術領域：
本發明屬于鋼的冶煉和連續鑄造技術領域。即發明一種新型浸入式水口及新型鋼包長水口-“電磁旋流水口”裝置。
背景技術：
在鋼的生產工藝流程中，精煉后的鋼液經中間包處理后，由滑動水口控制進入浸入式水口，并通過浸入在結晶器內的水口下部出流口(單口或雙口)而流入結晶器，不斷凝固成鋼坯。水口出流影響結晶器內鋼液的流動狀態。而結晶器內鋼液的流場，溫度場以及液面的波動等，直接影響到拉坯速度和鑄坯質量。
由于下述原因，目前，鋼鐵技術領域內的科技人員一般認為浸入式水口內的鋼液偏流難以避免(1)滑動水口通常都處于半開的狀態，所以造成向下注入浸入式水口的鋼液流動方向不是鉛直的，而是斜向下的。因為這個原因，浸入式水口內鋼液會象蛇行一樣一邊左右擺動一邊向下流動進入結晶器。并且這個流動不是定常流動，即鋼液通過非定常的流路被注入到結晶器中。
(2)浸入式水口內側夾雜物的粘結；(3)操作上的經常存在滑動水口不對中等等問題。
浸入式水口內鋼液的偏流，例如對于板坯連鑄來說，將導致水口兩側出流口的出流不均勻，并且擺動。結晶器內流動和溫度不均勻，液面波動，都將導致出現卷渣、液面冷卻、漏鋼、表面裂紋等一系列問題。特別是隨著連鑄拉坯速度的提高，水口出流不均勻性加劇，液面波動加劇，從而限制拉速的提高，產生鑄坯的嚴重質量缺陷。對于圓坯和方坯連鑄，也存在著同樣的問題。
為了改善浸入式水口內的鋼液偏流，獲得結晶器內穩定、均勻的鋼液流動，目前所采用的技術手段主要有(1)改進滑動水口結構，例如采用三瓣式滑動水口等。三瓣式水口雖然得到應用，但該技術復雜、要求高，耐火材料消耗大而且對于偏流的改善效果也不大；
(2)改進浸入式水口的內型設計。例如采用收縮型、環形臺階型、變徑內螺紋型等浸入式水口，這些方案對不同工藝條件的適應性差，改善流動的程度也很有限；(3)日本住友金屬公司等在近年開發了機械式旋流水口。即在浸入式水口的內部放置耐火材料制旋轉葉片。利用鋼液從水口上部流入的勢能，在通過葉片時形成旋轉流動。試驗證明，旋流狀態的鋼液水口出流均勻、穩定，改善了結晶器內流動和溫度分布，并明顯降低了液面波動。從而可以獲得提高拉速，改善表面和內部質量的顯著效果。但這種方法有嚴重缺陷。一是耐火材料螺旋葉片由于鋼液的沖刷壽命低，鋼液夾雜物易在螺旋葉片上發生粘結堵塞，經常更換水口不僅成本提高，更嚴重影響生產。二是這種方法下，鋼液的回旋速度和下降速度成正比，在低速流動(如低速鑄造)時，不能得到有效的回旋流動。即在開澆階段，換鋼包階段及澆鑄末期，鋼液不能得到必要的回旋流動，其均勻溫度場，去除夾雜物等功能會急劇惡化。還有，這種旋流方式不可調節，難以適應不同工藝要求，因此應用受到限制。
發明內容
本發明的目的是要尋求一種能夠產生旋流的浸入式水口，它能使水口內的鋼液產生旋轉流動，獲得均勻的水口出流，從而提高結晶器內鋼液流動和溫度分布的均勻性，減少液面波動，提高連鑄拉速，改善鑄坯凝固質量。
本發明提出一種“電磁旋流水口”，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部施加至少一個旋轉電磁場，即在水口周圍安裝至少一個電磁旋流裝置，且電磁旋流裝置內外安有水冷套，且整體固定在可移動的機構上。本發明不僅僅適用于中間包與結晶器之間的浸入式水口，也適用于鋼包與中間包間的長水口，從而達到潔凈鋼液，提到鋼水收得率，節約耐火材料的效果。
本發明所說的可移動機構安在電磁旋流裝置上，電磁旋流裝置通過可移動式機構，根據生產過程的要求，作垂直和水平移動。
本發明所提出的“電磁旋流水口”，重要的是帶有旋轉電磁場裝置的浸入式水口。利用在浸入式水口外部所產生的旋轉電磁場作用在水口內鋼液的洛倫茲力，使鋼液向下產生旋轉流動。這樣，不僅可以獲得上述“機械式旋流水口”的良好效果，而且非接觸的旋流方式能夠完全避免“機械式旋流水口”的缺陷，獲得實際應用。此外，“電磁旋流水口”可以針對不同型式鑄坯和不同鋼種的工藝要求，靈活精確地設計電磁場，得到最佳的旋流狀態。
浸入式水口周圍的旋轉電磁場可以是固定的或者可移動的整體環型(360度)結構。為了更換水口等生產操作需要，也可以是半圓環型(180度)或分體環型(360度)等可移動式結構。
本發明可適用各種浸入式水口，例如單口直筒型水口、側孔水平型水口、側孔傾斜型(向上傾斜或向下傾斜)水口、箱形水口等等。
本發明的電磁旋流水口，其電磁場的磁感應強度為10-4-1T(特斯拉)。
本發明的電磁場可以準確、優化的設計，故對于圓坯、方坯和板坯各種工藝條件可以普遍使用。
采用本發明的“電磁旋流水口”，由于是以非接觸的方式使浸入水口內的鋼液產生旋流，可以不用改造原有的設備，既能保持機械旋流的優點(防止偏流、防止彎月面擾動，防止卷渣，去除夾雜物等)，而又能克服其缺點(耐火材料消耗大，水口易堵塞等)，而且還能發揮機械旋流所達不到的效果。即針對于機械旋流下，回旋流動的產生依賴于鋼液的下降速度而在開澆階段，換鋼包階段及澆鑄末期，鋼液不能得到必要的回旋流動，本發明的“電磁旋流水口”可以不依賴于鋼液的下降速度，只需要任意的調整電流即能保證并維持適當的回旋流動。這就是超過機械式旋流水口的優點。并且本發明的“電磁旋流水口”能采用半圓環形結構，適合于現場的操作。
圖1是連鑄工藝示意圖，圖中1為鋼液、2為鋼包、3為長水口、4為中間包、5為中間包擋墻、6為堰、7為滑動水口、8為浸入式水口、9為結晶器。
圖2是電磁旋流水口簡圖。圖中4為中間包、7為滑動水口、8為浸入式水口、9為結晶器、10為電磁旋流裝置、11為電磁場移動機構。電磁旋流浸入式水口由8，10和11組成。
圖3是圖2中的電磁旋流裝置的A-A剖面圖。圖中(a)為整體環型電磁旋流裝置(360度)，(b)為半圓環型電磁旋流裝置(180度)，(c)分體環型電磁旋流裝置(360度)。
圖4為浸入式水口分類示意圖，圖中(a)為單孔直筒形水口；(b)為側孔傾斜形(向上或向下)水口；(c)為側孔水平形水口；(d)為箱形水口圖5為實施例1的結構分解示意圖；圖6為實施例2的結構分解示意圖；圖7為實施例3的結構分解示意圖；圖8為實施例4的結構分解示意圖；
圖9為實施例5的結構分解示意圖；圖10為實施例6的結構分解示意圖；具體實施方式
下面結合附圖以具體實施例來對本發明的內容作進一步的說明和補充。
實施例1為適用于圓坯連鑄工藝的電磁旋流水口。圓坯連鑄結晶器為圓形(圖5c)，多采用單孔直筒形水口(圖5b)。移動式電磁旋流裝置可采用半圓環型(180度，圖5a)。其磁感應強度為10-4特斯拉。
實施例2也為適用于圓坯連鑄工藝的電磁旋流水口。圓坯連鑄結晶器為圓形(圖6c)，多采用單孔直筒形水口(圖6b)。移動式電磁旋流裝置可采用分體環型電磁旋流裝置(360度，圖6a)。其磁感應強度為10-2特斯拉。
實施例3適用于方坯連鑄工藝。方坯連鑄結晶器為正方形(圖7c)，多采用圓筒形雙側出口(圖7b)。該實施例的移動式電磁旋流裝置可采用半圓環型(180度，圖7a)。其磁感應強度為10-1特斯拉。
實施例4也適用于方坯連鑄工藝。方坯連鑄結晶器為正方形(圖8c)，也可采用單孔直筒形水口(圖8b)。該實施例的移動式電磁旋流裝置可采用分體環形電磁旋流裝置(360度，圖8a)。其磁感應強度為10-3特斯拉。
實施例5適用于板坯連鑄工藝。板坯連鑄結晶器為矩形(圖9c)，也可采用箱形水口(圖9b)。移動式電磁旋流裝置可采用分體環型電磁旋流裝置(360度，圖9a)。其磁感應強度為10-2特斯拉。
實施例6也適用于板坯連鑄工藝。板坯連鑄結晶器為矩形(圖10c)，也可采用側孔向上傾斜形水口(圖10b)。移動式電磁旋流裝置可采用固定式整體環形電磁旋流裝置(360度，圖10a)。其磁感應強度為1特斯拉。
實施例1和實施例2也均可采用固定式整體環形電磁旋流裝置(360度，圖10a)。
本發明的上述各實施例中所采用的電磁旋流裝置是內外通水冷的電磁繞組，它們所產生的電磁場是線性移動電磁場、旋轉電磁場或者螺旋電磁場，其磁感應強度為10-4～1特斯拉。本發明所注重的是電磁場的形式和強度，至于繞組的具體形式則根據現場的條件而定，本發明未作特別限制。
上述所列舉的實施例主要是浸入式水口，但其原理和設計思想均適用于鋼包與中間包之間的長水口，對于本領域的一般技術人員來說，在閱讀了本發明說明的內容和實施例之后，不難將原理和設計思想推廣應用到長水口的制造方案上去，故在此不再贅述。
權利要求
1.一種電磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在水口的外部環境施加至少一個旋轉電磁場，即在水口外周安裝至少一個電磁旋流裝置，裝置內外安裝有水冷套且整體固定在一個移動的機構上。
2.按權利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的水口是中間包和結晶器之間的浸入式水口。
3.按權利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的水口是鋼包和中間包之間的長水口。
4.按權利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的電磁旋流裝置采取360度整體環型結構。
5.按權利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的電磁旋流裝置采取180度半圓環型結構。
6.按權利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的電磁旋流裝置采取360度分體環形結構。
7.按權利要求1所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的旋轉電磁場其磁感應強度為10-4～1特斯拉。
8.按權利要求4所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的旋轉電磁場其磁感應強度為10-4～1特斯拉。
9.按權利要求5所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的旋轉電磁場其磁感應強度為10-4～1特斯拉。
10.按權利要求6所述的電磁旋流水口，其特征在于所說的旋轉電磁場其磁感應強度為10-4～1特斯拉。
全文摘要
本發明提供了一種電磁旋流水口，包含水口耐火陶瓷管，其特征在于在浸入式水口或鋼包長水口的外部施加至少一個旋轉電磁場，即在水口周圍安裝至少一個電磁旋流裝置，電磁旋流裝置內外裝有水冷套且整體固定在一個可移動的機械裝置上。電磁旋流裝置的結構是整體360度環型結構、180度半圓環型或分體360度環型，浸入式水口可以是單口直筒型水口、側孔水平型水口、側孔傾斜型水口、或者是箱形水口。本發明對于圓坯、方坯和板坯各種工藝條件可以普遍使用。采用本發明，當鋼水流經水口時受強大電磁場作用產生渦流，可觀察到鋼水注入結晶器后其偏流情況會有明顯改善，有利于提高連鑄拉錠工藝中鋼坯的質量。
文檔編號B22D41/62GK1768984SQ200510047290
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月29日 優先權日2005年9月29日
發明者赫冀成, 丸川雄凈 申請人:赫冀成, 丸川雄凈, 蘇志堅