專利名稱：使雙輥連鑄機中熔融金屬產(chǎn)生振動的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使雙輥連鑄機中熔融金屬產(chǎn)生振動的方法和裝置。
在雙輥連鑄機中，在水平且彼此平行設(shè)置的一對輥子的相對端的上表面之間安裝有稱為側(cè)堰的密封板以在二輥之間的輥縫上方形成一熔池。熔融金屬注入到熔池中，并在輥子表面上凝固。在此情況下使二輥旋轉(zhuǎn)，因而在輥子表面上形成的凝固殼被一起向下拉出，以直接鑄成帶材。
圖7表示一傳統(tǒng)的雙輥連鑄機。如圖所示，內(nèi)部可冷卻的一對輥子1，2以預(yù)定的輥縫在水平方向彼此平行設(shè)置。在輥子1，2相對端的上表面之間安裝有稱為側(cè)堰3的密封板，以在二輥1，2之間的輥縫上方形成一熔池4。
為了將熔融金屬5送入熔池4中，在熔池4上方設(shè)置一中間包6，中間包6具有一伸入熔池4中的澆注管嘴7。
此外，在中間包6下方設(shè)置一惰性氣體室8以環(huán)繞熔池4。室8用平板9，例如沖孔板，分成上、下二部分，并在室8中板9以上位置設(shè)置有惰性氣體入口11，以便將諸如氮氣或氬氣等惰性氣體10供入室中，以防止熔池4中的熔融金屬5氧化。
參考數(shù)字12表示輥子1，2表面上的凝固殼，而數(shù)字13表示生產(chǎn)出的帶材。
因此，中間包6中的熔融金屬5通過管嘴7注入到熔池4中，并在輥子1，2的表面上凝固。在此情況下，輥子1，2沿圖中所示的箭頭方向旋轉(zhuǎn)，因而在輥子1，2表面上形成的凝固殼12被一起向下拉出，以連鑄成帶材13。
如上所述的傳統(tǒng)雙輥連鑄機的缺點是，生產(chǎn)出的帶材13厚度很薄，以致每臺機器的生產(chǎn)率低于普通板材連鑄機的生產(chǎn)率。為提高生產(chǎn)率，考慮了一些措施，例如設(shè)計大尺寸的雙輥連鑄機或通過顯著增加凝固速率和提高輥子轉(zhuǎn)速來提高生產(chǎn)率。然而，制造大型雙輥連鑄機受各種設(shè)備和裝備的限制，因此迫切要求增加凝固速率以提高生產(chǎn)率的技術(shù)開發(fā)。
作為增加熔融金屬凝固速率的方法或措施，據(jù)近幾年報道，使熔融金屬產(chǎn)生約5～10KHz的高頻振動可顯著增加熔融金屬的凝固速率。發(fā)明者已對熔融金屬的這種凝固特性在雙輥連鑄機中的應(yīng)用進行了研究。
然而，在試圖采用機械方法使輥子1，2相對于熔池4中的熔融金屬5產(chǎn)生振動時，通過機械方法使旋轉(zhuǎn)輥1，2本身產(chǎn)生振動難于進行。因此，以微米級的小振幅機械振動未形成約5～10KHz的高頻振動實際上是不可能的。
綜上所述，本發(fā)明的目的是提供一種使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的方法和裝置，其中，高頻振動可施加于熔池中的熔融金屬以增加熔融金屬的凝固效率。
因此，本發(fā)明提供了一種使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的方法，在施加直流磁場的情況下，在由熔池中的熔融金屬和每個輥子限定的彎月形金屬液面附近施加交流磁場，從而在熔融金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電流，借助于所述感應(yīng)電流與所述直流磁場的相互作用而產(chǎn)生的洛倫茲力使所述熔融金屬產(chǎn)生高頻振動。
本發(fā)明還提供了一種使連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的裝置，一交流電磁體基本上設(shè)置在由熔池中的熔融金屬和輥子澆鑄表面限定的彎月形金屬液面的正上方，并沿彎月形金屬液面的長度設(shè)置，因此，磁通量基本垂直于所述熔融金屬的表面，一直流電磁體沿所述交流電磁體長度設(shè)置，因而，磁通量基本上垂直于熔融金屬表面。
可取的是，交流和直流電磁體分別由水冷套夾持。
因此，在本發(fā)明的使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的方法中，電磁力可被用來以非接觸形式使熔池中的熔融金屬產(chǎn)生高頻振動。因而，顯著增加了熔融金屬的凝固效率，尤其是彎月形金屬液面附近的初始凝固效率。
在本發(fā)明的使連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的裝置中，直流電磁體被激磁以將直流磁場施加于熔融金屬熔池中的熔融金屬，且交流電磁體被激磁以將交流磁場施加于所述熔融金屬和一個輥子澆鑄表面或兩個輥子澆鑄表面限定的彎月形金屬液面附近。因此，根據(jù)弗來明定則，由所述交流磁場在熔融金屬中產(chǎn)生的沿輥子軸向流動的感應(yīng)電流(渦流)與所述直流磁場相互作用，以在水平方向產(chǎn)生洛倫茲力，此方向垂直于直流磁場磁通量的方向和感應(yīng)電流的流動方向，從而熔融金屬借助于洛倫茲力以與交流頻率相一致的高頻振動。
此外，當(dāng)交流和直流電磁體分別由水冷套夾持時，交流和直流電磁體可得到保護，免受熔融金屬熱的影響。
交流電磁體可包括一個細(xì)長的梳狀鐵心，它具有一細(xì)長的板狀基體和從其一個縱向邊緣延伸出來的多個等間距的突起；以及一纏繞在鐵心外周緣上的交流線圈。
在另一實施例中，交流電磁體可包括多個棒狀鐵心，每個鐵心都具有一個以圓柱形式纏繞在其上的交流線圈。
本發(fā)明還提供了一種連鑄金屬帶材的方法，其步驟為將熔融金屬經(jīng)由設(shè)置在輥縫上方的金屬輸送裝置送入到一對平行澆鑄輥之間的輥縫中，以緊靠輥縫之上形成一個支持在輥子澆鑄表面上的熔融金屬澆注熔池；使?jié)茶T輥相對轉(zhuǎn)動，以將凝固金屬帶從輥縫向下輸送；把直流磁場和交流磁場施加于澆注熔池的熔融金屬，以在澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面之間產(chǎn)生高頻相對振動。
交流磁場最好施加到由澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面限定的彎月形金屬液面附近。
此外，最好由一對交流電磁體施加交流磁場，每個交流電磁體設(shè)置在澆注熔池的表面上方，靠近一相應(yīng)的輥子，且基本上平行于輥子延伸。
本發(fā)明還提供了一種連鑄金屬帶材的裝置，包括一對平行的澆鑄輥，二輥之間形成一輥縫；金屬輸送裝置，用于將熔融金屬輸送到澆鑄輥之間的輥縫中，以緊靠輥縫上方形成一個支撐在澆鑄輥表面上的熔融金屬澆注熔池；輥子驅(qū)動機構(gòu)，用以驅(qū)動二澆鑄輥沿相反方向旋轉(zhuǎn)，以形成從輥縫向下輸送的凝固金屬帶；以及振動裝置，用以在澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面之間產(chǎn)生高頻相對振動，其中，振動裝置包括形成交流電磁場的裝置和形成直流電磁場的裝置，所述交流電磁體裝置基本設(shè)置在澆注熔池的熔融金屬的正上方并沿澆注熔池的長度延伸，從而，磁通量基本垂直熔融金屬表面，所述直流電磁體裝置沿所述交流電磁體裝置的長度設(shè)置，因而，磁通量基本上垂直于熔融金屬表面。
交流電磁體裝置最好基本設(shè)置在由澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面限定的彎月形金屬液面上方，并沿彎月形金屬液面的長度設(shè)置。
交流電磁體裝置可包括一個細(xì)長的梳狀鐵心，它具有一細(xì)長的板狀基體和從其一個縱向邊緣延伸出來的多個等間距的突起部分；以及纏繞在鐵心外周緣上的交流線圈。
在另一實施例中，交流電磁體裝置可包括多個棒狀鐵心，每個鐵心都具有一以圓柱形式纏繞在其上的交流線圈。
交流電磁體裝置最好包括一個沿每個輥子設(shè)置的交流電磁體。
下面參照附圖描述本發(fā)明實施例，其中

圖1是本發(fā)明一實施例的正視剖面圖。
圖2是圖1所示交流電磁體的透視圖。
圖3是用于說明施加到熔融金屬上的洛倫茲力方向的放大的正視圖。
圖4是解釋使用非磁性屏蔽板調(diào)節(jié)交流磁場中磁通量分布的視圖。
圖5是圖2中所示的交流電磁體的另一實施例的放大橫斷面圖。
圖6是本發(fā)明另一實施例的透視圖。
圖7是傳統(tǒng)裝置的正視剖面圖。
圖1至圖4表示本發(fā)明一實施例。
與圖7中相同的部件用相同的參考數(shù)字表示。
基本上在由輥子1和2之間的輥縫上方的熔池4中的熔融金屬5和每個輥子1和2確定的彎月形金屬液面14(在此處熔融金屬5的表面與每個輥子1和2的表面接觸)正上方，一交流電磁鐵15沿彎月形金屬液面14的整個長度設(shè)置，因此，磁通量基本垂直熔融金屬5的表面。在交流電磁體15上方，沿交流電磁體15的整個長度設(shè)置一直流電磁體16，因此，磁通量基本垂直于熔融金屬5的表面。
如圖2所示，每個交流電磁體15包括一基本水平纏繞在細(xì)長板狀鐵芯26外周緣上的交流線圈。鐵心26沿輥子1，2的軸向延伸(圖2中僅示出了輥子2)，交流線圈17連接于一交流電源(未示出)，此電源位于環(huán)繞線圈17的惰性氣體室18的外部。
直流電磁體16包括一基本水平纏繞在沿輥子1和2軸向延伸的澆注管嘴19的上部外周緣的直流線圈20，直流線圈連接于室18外部的一直流電源(未示出)。
此外，在該實施例中，電磁體15、16分別由水冷套21、22夾持，并且由冷卻水冷卻，冷卻水從室18外部供給每個冷卻套21、22并從各冷卻套排出到室18之外。交流電磁體15的水冷套21由支架23支撐，支架23沿輥子1，2的軸向延伸，且其二相對端分別固定在惰性氣體室18的前后壁上。直流電磁體16的水冷套22由管嘴19和中間包6的底部支撐。
在圖1中，參考數(shù)字24表示絕熱材料，用于在管嘴19、中間包6底部以及水冷套21、22之間隔熱。
因此，直流電磁體16激磁后使直流磁場施加在熔池4中的熔融金屬5上，交流電磁體15激磁后使交流磁場施加在由熔融金屬5和每個輥子1，2限定的彎月形金屬液面14附近。于是，根據(jù)費萊明定則，由所述交流磁場在熔融金屬5中產(chǎn)生的沿輥子1，2軸向流動的感應(yīng)電流(渦流)與直流磁場相互作用，以在水平方向(圖3中箭頭B所示)產(chǎn)生洛倫茲力，此方向垂直于直流磁場的磁通量方向(圖3中箭頭A所示)和感應(yīng)電流的流動方向(垂直于圖3的紙面)。所述洛倫茲力使熔融金屬5以約5～10KHz的高頻振動，此頻率與交流頻率相一致。
在此情況下，如圖4所示，可插入一非磁性屏蔽板25，以調(diào)節(jié)交流磁場中的磁通量分布，從而保證洛倫茲力的最佳施加位置和強度。
因此，根據(jù)以上實施例，電磁力被用來以非接觸形式使熔池4中的熔融金屬5產(chǎn)生高頻振動，因而顯著增加了熔融金屬5的凝固效率，尤其是彎月形金屬液面14附近的初始凝固效率。這樣就能提高輥子轉(zhuǎn)速，從而大大提高生產(chǎn)率。
此外，熔融金屬5凝固效率的提高可提高凝固殼12與輥子表面的分離性，從而有助于改善帶材13的表面性能。
另外，如本實施例所示，當(dāng)交流和直流電磁體15和16由水冷套21、22夾持時，電磁體15、16可免受熔融金屬5熱的影響，從而大大延長電磁體15、16的使用壽命。
圖5表示圖2中所示的交流電磁體的另一實施例。圖5中所示的交流電磁體包括一個細(xì)長的梳狀鐵心36，它具有一細(xì)長的板狀基體和從其一個縱向邊緣延伸出來的多個等間距分布的突起；以及一基本上水平纏繞在鐵心36板狀基體外周緣上的交流線圈27。
關(guān)于熔融金屬的振幅，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，交流磁場的間距(p)越小，振幅越大。因此，相鄰?fù)黄鹬g的間距越小，鐵心在提供大振幅方面越有效。然而，相鄰?fù)黄鹬g的間距太小會產(chǎn)生一均勻磁場。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，5mm的突起間距會使熔池中的熔融金屬有效振動。
圖6表示本發(fā)明的另一實施例，其中，基本設(shè)置在彎月形金屬液面14正上方從而使磁通量基本垂直于熔融金屬5表面的交流電磁體15包括多個交流線圈37，每個線圈以圓柱形式纏繞在一個棒狀鐵心46上。而且在此情況下，可形成與前一個實施例類似的交流磁場，因此可產(chǎn)生沿輥子1，2軸向流動的感應(yīng)電流(渦流)，從而使熔池4中的熔融金屬5產(chǎn)生高頻振動。
不用說，根據(jù)本發(fā)明使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的方法和裝置不限于以上實施例，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下可作出各種變動和改進。例如，提供交流電磁場的裝置可以是一個沿澆注熔池長度延伸的交流電磁體。
根據(jù)本發(fā)明使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的方法和裝置，可獲得以下所述的很好效果。
(I)由于電磁力被用來以非接觸形式使熔池中的熔融金屬產(chǎn)生高頻振動，因此，熔融金屬的凝固效率，尤其是彎月形金屬液面附近的初始凝固效率可以顯著增加，從而能提高輥子轉(zhuǎn)速，并因此大大提高生產(chǎn)率。
(II)熔融金屬凝固效率的增加可提高凝固殼與輥子表面的分離性，從而有助于改善帶材的表面性能。
(III)在本發(fā)明的使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的裝置中，當(dāng)交流和直流電磁體由水冷套夾持時，電磁體可免受熔融金屬熱的影響，從而大大延長電磁體的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種連鑄金屬帶的方法，包括將熔融金屬經(jīng)由位于輥縫上方的金屬輸送裝置送人到一對平行澆鑄輥之間的輥縫中，以緊靠輥縫上方形成一個支撐在輥子澆鑄表面上的熔融金屬澆注熔池；使?jié)茶T輥相對旋轉(zhuǎn)以將凝固金屬帶從輥縫向下輸送；把一直流磁場和一交流磁場施加于澆注熔池的熔融金屬，以在澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面之間產(chǎn)生高頻相對振動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，交流磁場施加于澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面限定的彎月形金屬液面附近。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，通過一對交流電磁體施加所述交流磁場，每個交流電磁體設(shè)置在澆注熔池的表面上方，靠近一相應(yīng)輥子，且基本平行于輥子延伸。
4.一種連鑄金屬帶的裝置，包括一對平行的澆鑄輥，二輥之間形成一輥縫；金屬輸送裝置，用于將熔融金屬送入到澆鑄輥之間的輥縫中，以緊靠輥縫上方形成一個支持在澆鑄輥表面上的熔融金屬澆注熔池；輥子驅(qū)動裝置，用以驅(qū)動二澆鑄輥沿相反方向旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生凝固金屬帶并將其從輥縫向下輸送；以及振動裝置，用以在澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面之間產(chǎn)生高頻相對振動，其中，所述振動裝置包括形成交流電磁場的裝置和形成直流電磁場的裝置，所述交流電磁體裝置基本上設(shè)置在澆注熔池熔融金屬的正上方并沿澆注熔池的長度延伸，從而磁通量基本垂直熔融金屬表面，所述直流電磁體裝置沿所述交流電磁體裝置的長度設(shè)置，因而，磁通量基本垂直于熔融金屬表面。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述交流電磁體裝置基本設(shè)置在由澆注熔池的熔融金屬和輥子澆鑄表面限定的彎月形金屬液面上方，沿彎月形金屬液面長度設(shè)置。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，交流和直流電磁體裝置分別由水冷套夾持。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，交流和直流電磁體裝置分別夾持在水冷套中。
8.如權(quán)利要求4至7中任一項所述的裝置，其中，交流電磁體裝置包括一個細(xì)長的梳狀鐵心，它具有一細(xì)長的板狀基體和從其一個縱向邊緣延伸出來的多個等間距突起；以及一個纏繞在鐵心外周緣上的交流線圈。
9.如權(quán)利要求4至7中任一項所述的裝置，其中，交流電磁體裝置包括多個棒狀鐵心，每個鐵心都具有一個以圓柱形式纏繞在其上的交流線圈。
10.如權(quán)利要求4至7中任一項所述的裝置，其中，交流電磁體裝置包括一個沿各輥子設(shè)置的交流電磁體。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，交流電磁體包括一個細(xì)長的梳狀鐵心，它具有一細(xì)長的板狀基體和從其一個縱向邊緣延伸出來的多個等間距突起；以及一個纏繞在鐵心外周緣上的交流線圈。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，交流電磁體包括多個棒狀鐵心，每個鐵心都具有一個以圓柱形式纏繞在其上的交流線圈。
13.一種使雙輥連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的方法，其特征在于，在施加直流磁場的情況下，在由熔池中的熔融金屬和每個輥子限定的彎月形金屬液面附近施加交流磁場，從而在熔融金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電流，且由于所述感應(yīng)電流與所述直流磁場的相互作用通過洛倫茲力使所述熔融金屬產(chǎn)生高頻振動。
14.使連鑄機中的熔融金屬產(chǎn)生振動的裝置，其特征在于，一交流電磁體基本設(shè)置在由熔池中的熔融金屬和澆鑄表面確定的彎月形金屬液面的正上方，并沿彎月形金屬液面的長度設(shè)置，因而磁通量基本垂直于所述熔融金屬的表面，一直流電磁體沿所述交流電磁體的長度設(shè)置，因而，磁通量基本垂直于熔融金屬表面。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，交流和直流電磁體分別由水冷套夾持。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其中，交流電磁體包括一個細(xì)長的梳狀鐵心，它具有一細(xì)長的板狀基體和從其一個縱向邊緣延伸出來的多個等間距突起；以及一個纏繞在鐵心外周緣上的交流線圈。
17.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其中，交流電磁體包括多個棒狀鐵心，每個鐵心都具有一以圓柱形式纏繞在其上的交流線圈。
18.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其中，交流電磁體沿每個輥子設(shè)置。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，交流電磁體沿每個輥子設(shè)置。
20.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，交流電磁體沿每個輥子設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使熔池中熔融金屬產(chǎn)生振動以增加熔融金屬凝固速率的方法和裝置。交流電磁體在熔池中的熔融金屬和每個輥子之間的彎月面正上方沿其整個長度設(shè)置，從而磁通量垂直于熔融金屬面。在交流電磁體15上方。沿其整個長度設(shè)置有一直流電磁體，從而磁通量垂直于熔融金屬面。在采用直流電磁體施加直流磁場的情況下，在彎月面附近施加一交流磁場。因此，在熔融金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流與直流磁場的相互作用產(chǎn)生的洛倫茲力使熔融金屬產(chǎn)生高頻振動。
文檔編號B22D11/114GK1148526SQ96109908
公開日1997年4月30日 申請日期1996年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月19日
發(fā)明者松井邦雄, 平田淳, 木間冢明彥 申請人:石川島播磨重工業(yè)株式會社, Bhp鋼鐵有限公司