一種連鑄機結晶器的多區域電磁攪拌裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種適合于特殊鋼大方坯連鑄機結晶器的電磁攪拌裝置及方法，屬于連鑄設備及方法技術領域。
【背景技術】
[0002]在連鑄過程中，結晶器壁的鋼水首先結晶凝固，由于鋼水在結晶器內部流場和傳熱不均勻，導致鑄坯坯殼生長不均勻，容易產生鑄坯表面缺陷及皮下卷渣。結晶器電磁攪拌是改善鑄坯表面質量、皮下夾渣和內部質量的有效措施。結晶器電磁攪拌產生的感應磁力促進結晶器內鋼液芯產生旋轉運動，可以均勻結晶器內溫度分布，消除過熱度的影響;旋轉的鋼液可促進夾雜物上浮，凈化鋼液;旋轉的鋼液使凝固前沿大量不穩定的樹枝狀晶被轉移入鋼液內，一部分被重新熔化，一部分形成等軸晶的生長核心，可改善鑄坯的凝固組織及溶質分布，擴大了鑄坯的等軸晶區、改善鑄坯偏析。
[0003]目前結晶器電磁攪拌已成為高效連鑄、高品質連鑄必不可少的一種工藝手段，是改善鑄坯表面質量、皮下夾渣和內部質量的有效措施之一。但傳統的連鑄機結晶器電磁攪拌只是對結晶器中下部及足輥區域進行攪拌，攪拌區域滯后，結晶器彎月面部位基本沒有感應磁力，不能有效的解決鑄坯初生坯殼的均勻生長問題。部分連鑄機為解決初生坯殼的均勻生長問題，采用結晶器上端攪拌，這種形式雖對鑄坯初生坯殼的均勻性有較大的改善，但因電磁攪拌線圈短，攪拌線圈長約300-400mm，結晶器銅管長度在700-1000mm，攪拌區域小，結晶器中下部位和足輥區域沒有感應磁力，結晶器中下部及足輥區的強冷工藝仍造成鑄坯坯殼快速的不均勻生長，導致鑄坯的皮下、內部組織不均勻，鑄坯的偏析較大。
[0004]為更好地提高結晶器電磁攪拌效果，改善鑄坯表面和皮下質量，對現有的結晶器電磁攪拌進行改進是十分必要的。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種連鑄機結晶器的多區域電磁攪拌裝置及方法，這種電磁攪拌裝置及方法能夠對結晶器不同部位采用不同的電磁攪拌參數進行攪拌，可以做到結晶器和足輥區域的全覆蓋，有效地改善鑄坯表面質量和內部質量。
[0006]解決上述技術問題的技術方案是:
一種連鑄機結晶器的多區域電磁攪拌裝置，它由電磁攪拌線圈組成，電磁攪拌線圈環繞在結晶器的外周，其改進之處是，電磁攪拌線圈由上部電磁攪拌線圈和下部電磁攪拌線圈兩部分組成，上部電磁攪拌線圈環繞在結晶器的外周上部，下部電磁攪拌線圈環繞在結晶器的外周下部，上部電磁攪拌線圈的下端與下部電磁攪拌線圈的上端相對，上部電磁攪拌線圈和下部電磁攪拌線圈分別進行鐵芯繞組，上部電磁攪拌線圈和下部電磁攪拌線圈分別與獨立的電控裝置相連接。
[0007]上述連鑄機結晶器的多區域電磁攪拌裝置，所述上部電磁攪拌線圈的上端面高于結晶器內部的結晶器彎月面，下部電磁攪拌線圈的下端與結晶器足輥下端相對。
[0008]一種使用上述裝置的連鑄機結晶器的多區域電磁攪拌方法，它采用以下步驟進行:
a.針對鋼種表面質量控制難度大，表面質量要求高的鋼種，啟動上部電磁攪拌線圈進行攪拌作業，以滿足結晶器彎月面初生坯殼的均勻性，促進夾雜物上浮，改善鑄坯表面質量；
b.針對鋼種皮下、內部質量控制難度大，內部質量要求高的鋼種，啟動下部電磁攪拌線圈進行攪拌作業，以粉粹枝晶、均勻鋼水成分和溫度、增加等軸晶率，改善鑄坯偏析；
c.對一些高端鋼種，鑄坯表面質量和內部質量控制難度均比較大、質量要求高時，則同時啟動上部電磁攪拌線圈和下部電磁攪拌線圈進行攪拌作業，以滿足高端鋼種的需求。
[0009]上述連鑄機結晶器的多區域電磁攪拌方法，所述上部電磁攪拌線圈的電流控制范圍為0-300A，頻率控制范圍為0-5Hz;下部電磁攪拌線圈的電流控制范圍為0-600A，頻率控制為 0-1 OHz。
[0010]本發明的有益效果是:
本發明在原有結晶器電磁攪拌結構的基礎上，采用上部電磁攪拌線圈和下部電磁攪拌線圈組合結構和有選擇地開啟攪拌裝置的方法，保證了結晶器彎月面鋼液的攪拌效果，延長了鋼液的攪拌區域。
[0011 ]本發明的組合式結晶器電磁攪拌結構和電磁攪拌方法可以根據鋼種質量要求采用不同的攪拌模式，即對表面質量要求高的鋼種可以啟動上部電磁攪拌線圈進行電磁攪拌，以滿足結晶器彎月面初生坯殼的均勻性，促進夾雜物上浮，改善鑄坯表面質量;對皮下、偏析要求嚴格的鋼種可以啟動下部電磁攪拌線圈，以粉粹枝晶、均勻鋼水成分和溫度、增加等軸晶率，改善鑄坯偏析;對要求鑄坯表面質量又要求內部質量的鋼種，則啟動兩組電磁攪拌線圈同時工作，以滿足高端鋼種的需求。
[0012]本發明設計合理，突破了常規的電磁攪拌裝置的結構和攪拌方法，能針對性地改善結晶器不同區域對電磁攪拌的冶金要求，解決了連鑄機結晶器電磁攪拌裝置和方法不能兼顧不同鋼種的難題，可以滿足不同鋼種對設備性能的要求，為改善鑄坯質量提供了新的設備和方法，具有顯著的經濟效益。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖。
[0014]圖中標記如下:結晶器銅管1、結晶器面板2、結晶器足輥3、結晶器彎月面4、上部電磁攪拌線圈5、下部電磁攪拌線圈6。
【具體實施方式】
[0015]本發明的技術原理是，電磁攪拌強度是有關冶金效果的關鍵參數，結晶器不同區域對攪拌強度要求不同。結晶器彎月面是鑄坯初生坯殼開始形成的區域，采用電磁攪拌技術可以使結晶器彎月面鋼液產生旋轉運動，這種運動可有效的改善結晶器內的傳熱效率、有利于坯殼凝固的均勻性，鋼液的旋轉運動清洗凝固前沿以阻止非金屬雜質和氣泡夾帶到首先凝固的表皮以改善表面質量。但彎月面區域對攪拌強度要求嚴格，過強的攪拌容易引起鑄坯表面卷渣，振痕深度增加，結晶器的潤滑效果被破壞造成鑄坯表面裂紋，坯殼部位易產生負偏析;攪拌強度過弱，起不到應有的冶金效果；因此結晶器彎月面區域的電磁攪拌必須通過特殊的線圈繞組和合理參數控制(攪拌電流需控制在0-300A，頻率控制在0-5Hz )，達到攪拌強