專利名稱：雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于金屬鑄造領(lǐng)域的，特別是應(yīng)用于雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置。
現(xiàn)有技術(shù)在冶金行業(yè)，為了生產(chǎn)如帶鋼那樣的扁平長材，除了傳統(tǒng)的連鑄、軋制方法外，目前還都采用雙輥(單輥)鑄軋工藝，即把鋼水澆注進(jìn)入一對相向轉(zhuǎn)動(dòng)的水冷輥之間，鋼水經(jīng)水冷輥冷卻并軋制直接連續(xù)形成帶材。為了保證水冷輥之間的鑄軋熔池的側(cè)面不漏鋼液，需要在水冷輥端部采取側(cè)封措施。最常用的是用耐火材料制成側(cè)封板進(jìn)行封堵，即固體或機(jī)械側(cè)封法。在固體側(cè)封方面，美國專利5658657公開的一種側(cè)封板采用耐磨性較好的絕熱磚、陶瓷纖維板、氮化硼等三層復(fù)合材料，中國專利91107479公開的一種側(cè)封板采用粘土質(zhì)、熔融石英及輕質(zhì)高鋁質(zhì)耐材基層和軟玻璃、陶瓷或搪瓷質(zhì)材料構(gòu)成的兩層復(fù)合材料。此外，澳大利亞專利申請9356與美國專利5845699在耐火材料側(cè)封板背面還采用感應(yīng)加熱裝置加熱鋼水熔池，防止鋼水過早凝固，而中國專利98229485.9則在耐火材料側(cè)封板背面采用電阻裝置通直流電加熱來預(yù)熱側(cè)封板，提高側(cè)封板上溫度的均勻度，延長用耐火材料制成的側(cè)封板的使用壽命。但是，固體側(cè)封法要求側(cè)封板與旋轉(zhuǎn)的水冷輥端面壓緊密封時(shí)保持良好的高溫強(qiáng)度、耐磨性、耐鋼水侵蝕、不粘鋼，否則鋼水在與側(cè)封板接觸位置，尤其是在側(cè)封板、輥、鋼水交接位置即“三重點(diǎn)”(The TriplePoint)地區(qū)，由于側(cè)封板溫度低以及輥冷作用容易率先凝固，使帶鋼側(cè)邊出現(xiàn)“鋸齒”、“狼牙”等缺陷；同時(shí)會(huì)加大帶鋼對側(cè)封板的磨損，嚴(yán)重時(shí)造成“卡?！薄?cè)封板斷裂現(xiàn)象，使鑄軋過程停止。實(shí)際生產(chǎn)表明，側(cè)封板的高成本甚至可導(dǎo)致帶鋼鑄軋工藝優(yōu)勢喪失。
為了克服上述困難，目前世界各國正在開發(fā)依靠電磁力把熔池端面向回推斥從而取代側(cè)封板的電磁側(cè)封技術(shù)，并因此形成了一批專利，包括美國能源部的美國專利4936374，美國內(nèi)陸鋼公司的美國專利5197534、5251685、5279530、5695001及其歐洲專利申請0867243A1、0679461B1等，德國蒂森公司的德國專利4307850，日本新日鐵公司的國際申請專利92/01668，以及中國專利02110922.2。據(jù)有關(guān)文章介紹，1998年美國內(nèi)陸鋼公司與日本日立造船廠合作進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)，電磁側(cè)封的熔池最大高度分別可達(dá)30cm左右，增加電源功率至700kW，可得到45cm的側(cè)封高度，完全滿足目前鑄軋熔池側(cè)封需要。但是，上述專利(或申請)都是通過在熔池端部產(chǎn)生強(qiáng)的電磁場來實(shí)現(xiàn)電磁約束，需要在電磁場發(fā)生裝置內(nèi)通過大的電流，對電源功率要求很大，而且為了保證側(cè)封穩(wěn)定性，特別是開軋初期的穩(wěn)定側(cè)封，需要對電磁場強(qiáng)度或勵(lì)磁電流進(jìn)行精確控制，對于大電流的精確控制難度也很大。此外，對于像內(nèi)陸鋼的專利0679461B1和新日鐵的專利92/01668采用直流+靜磁場方法產(chǎn)生電磁力，要在鋼水熔池中引入大的直流電，合適的電極選材的確也是個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其把固體側(cè)封板與電磁側(cè)封裝置結(jié)合使用，對“三重點(diǎn)”區(qū)角部進(jìn)行有效封堵，而對其他部位使用固體側(cè)封板進(jìn)行封堵，有效保證帶鋼的質(zhì)量。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其包含一對對稱設(shè)置于水冷輥兩端的側(cè)封板，特征在于，在該各側(cè)封板的背面，還分別設(shè)置一電磁側(cè)封裝置；該電磁側(cè)封裝置包含一電磁線圈、一電磁扼鐵；該電磁扼鐵套裝在該電磁線圈的中心，且該電磁線圈安裝于側(cè)封板、水冷輥、鋼水的交接處。
所述的電磁線圈呈上寬下窄的形狀，且其上部和連鑄熔池的液面齊平；其下部為熔池高度的1/3～1/2處；所述的電磁線圈的兩側(cè)呈和輥形近似的弧形；所述的電磁扼鐵呈“E”形，或包含兩個(gè)分離的“C”形鐵芯并由該兩個(gè)鐵芯組合成和“E”類似的結(jié)構(gòu)；所述水冷輥兩端，還分別設(shè)置輥環(huán)，該輥環(huán)上開設(shè)多個(gè)縫隙；且各縫隙還填充有非磁性材料；
所述的縫隙可以是開口縫隙或不開口縫隙，其寬度為0.1～2mm；所述各側(cè)封板的背面還增設(shè)一石墨板，且該石墨板上還開設(shè)一定數(shù)量的窄縫。
本實(shí)用新型中，由于在側(cè)封板、水冷輥、鋼水的交接處設(shè)置電磁側(cè)封裝置，電磁側(cè)封裝置的電磁線圈產(chǎn)生交變電磁場，可重點(diǎn)對“三重點(diǎn)”區(qū)鋼水實(shí)現(xiàn)電磁約束。而電磁側(cè)封裝置中的電磁扼鐵可使電磁線圈產(chǎn)生的電磁場向“三重點(diǎn)”區(qū)靠近、聚集，并調(diào)節(jié)磁場方向，增強(qiáng)電磁約束效果。與電磁側(cè)封裝置配套，“三重點(diǎn)”區(qū)外的熔池端面依靠固體側(cè)封板側(cè)封。這樣，可有效地對“三重點(diǎn)”區(qū)域進(jìn)行側(cè)封，又可以節(jié)省電能消耗和延長側(cè)封板的使用壽命，降低成本。
電磁線圈安裝在側(cè)封板背面，靠近“三重點(diǎn)”區(qū)，整體呈上寬下窄形狀，上部與熔池液面平齊，下部在熔池高度的1/3～1/2處，兩側(cè)可為與輥形近似的弧形，并盡量靠近三重點(diǎn)區(qū)。其線圈匝數(shù)1～12匝，線圈施加交變電流，以有效地對“三重點(diǎn)”區(qū)域進(jìn)行側(cè)封；為了使磁場向“三重點(diǎn)”區(qū)聚集，在水冷輥端部增設(shè)輥環(huán)結(jié)構(gòu)，為了提高透磁效果，輥環(huán)用非磁性的不銹鋼制作，并在輥環(huán)上開設(shè)多個(gè)寬度為0.1～2mm的縫隙，使磁場順利穿過此縫隙進(jìn)入三重點(diǎn)區(qū)鋼水中。為了防止鋼水從輥環(huán)的縫隙處泄漏，縫隙用非磁性的材料填充。
為了提高側(cè)封板的溫度均勻性，在側(cè)封板背面增設(shè)一石墨板，對石墨板進(jìn)行感應(yīng)加熱，石墨板發(fā)熱后預(yù)熱側(cè)封板。在石墨板上開設(shè)一定數(shù)量的窄縫，防止石墨板對電磁約束磁場的屏蔽作用，使約束磁場順利通過，同時(shí)又保證加熱磁場強(qiáng)度。
本實(shí)用新型和單純的電磁側(cè)封裝置相比，其使用的電磁設(shè)備簡單、所需電功率??；與單純的固體側(cè)封板相比，本實(shí)用新型中對固體側(cè)封板的要求降低，側(cè)封板損耗少。利用本實(shí)用新型，可有效防止“三重點(diǎn)”區(qū)鋼水過早凝結(jié)，或者鋼水從側(cè)封板與鑄輥之間的接觸縫隙向外泄漏的現(xiàn)象，減小所需要的對側(cè)封板壓緊力要求，提高側(cè)封板溫度均勻性，減小固體側(cè)封板磨損和破損，提高鑄軋過程穩(wěn)定性，提高帶材質(zhì)量。


圖1為本實(shí)用新型在雙輥薄帶連鑄熔池上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中，電磁側(cè)封裝置電磁場電磁線通過“三重點(diǎn)”區(qū)域的示意圖；圖3-1和圖3-2分別為本實(shí)用新型中，輥環(huán)上開口縫隙的示意圖；圖4為本實(shí)用新型中，石墨板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下根據(jù)圖1、圖2、圖3-1、圖3-2和圖4，說明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式。
如圖1所示，為本實(shí)用新型在雙輥薄帶連鑄熔池上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)用新型提供的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置1，其包含一對對稱設(shè)置于水冷輥兩端的側(cè)封板111、112，在側(cè)封板111、112的背面，還分別設(shè)置一電磁側(cè)封裝置21、22；電磁側(cè)封裝置21包含電磁線圈211、電磁扼鐵212；電磁側(cè)封裝置22包含電磁線圈221、電磁扼鐵222；電磁扼鐵212、222分別套裝在電磁線圈211、221的中心，且電磁線圈211、221分別安裝于側(cè)封板111和112、水冷輥31和32、以及鋼水(在熔池4中)兩端的交接處。
這樣，由于在側(cè)封板111和112、水冷輥31和32、鋼水的交接處形成的“三重點(diǎn)”區(qū)域，設(shè)置電磁側(cè)封裝置21和22，電磁線圈211、221產(chǎn)生交變電磁場，可重點(diǎn)對“三重點(diǎn)”區(qū)鋼水實(shí)現(xiàn)電磁約束。而電磁扼鐵212、222可使電磁線圈211、221產(chǎn)生的電磁場向“三重點(diǎn)”區(qū)靠近、聚集，并調(diào)節(jié)磁場方向，增強(qiáng)電磁約束效果。與電磁側(cè)封裝置21和22配套，“三重點(diǎn)”區(qū)外的熔池4端面依靠固體側(cè)封板111和112側(cè)封。這樣，可有效地對“三重點(diǎn)”區(qū)域進(jìn)行側(cè)封，又可以節(jié)省電能消耗和延長側(cè)封板111、112的使用壽命，降低成本。
側(cè)封板111、112成對并對稱布置在水冷輥31、32兩端，并分別固定在側(cè)封板支座(未在圖中顯示)上，支座通過固定機(jī)架上的推力油缸使組合側(cè)封板壓緊在旋轉(zhuǎn)的水冷輥上(未在圖中顯示)。
電磁線圈211、221分別安裝在側(cè)封板111、112背面，靠近“三重點(diǎn)”區(qū)，整體呈上寬下窄形狀，上部與熔池4的液面平齊，下部在熔池4高度的1/3～1/2處，兩側(cè)可為與水冷輥31、32形狀相近似的弧形，并盡量靠近三重點(diǎn)區(qū)。其線圈匝數(shù)1～12匝，電磁線圈211、221施加交變電流，以有效地對“三重點(diǎn)”區(qū)域進(jìn)行側(cè)封；它們用銅管繞制而成，銅管內(nèi)通水冷卻，銅管外壁采取電絕緣措施，如涂絕緣漆、纏繞絕緣布等，防止電磁線圈211、221電流短路。且交變電流的電流強(qiáng)度為1000～8000A，電流頻率為1～10kHz，每個(gè)電磁側(cè)封裝置21、22所需功率在50～150kW范圍，因此，和單獨(dú)使用電磁側(cè)封裝置相比，其能有效地降低電能消耗。
電磁扼鐵212、222分別套裝在電磁線圈211、221的中心，呈“E”形，其也可以是包括由兩個(gè)分離的“C”形鐵芯組合而成而起相同作用的類似結(jié)構(gòu)，電磁扼鐵212、222采用高導(dǎo)磁材料如電磁純鐵、硅鋼片制作，為了防止扼鐵在交變磁場中因感應(yīng)渦流而過熱，可采取水冷卻措施。
為了使磁場向“三重點(diǎn)”區(qū)聚集，在水冷輥31(32)端部分別增設(shè)輥環(huán)5，如圖2所示，為本實(shí)用新型中，電磁側(cè)封裝置21產(chǎn)生的電磁場磁力線通過輥環(huán)5的示意圖；為了提高透磁效果，輥環(huán)5用非磁性的不銹鋼制作，并在輥環(huán)上開設(shè)多個(gè)寬度為0.1～2mm的縫隙51。如圖3-1、圖3-2所示，為輥環(huán)5上開有縫隙51的示意圖，縫隙51可以是開口縫隙，也可以是不開口縫隙，通過縫隙51，可使磁場順利穿過此縫隙51進(jìn)入三重點(diǎn)”區(qū)鋼水中。為了防止鋼水從輥環(huán)5的縫隙51處泄漏，縫隙51用非磁性的材料填充。
側(cè)封板111、112由非導(dǎo)磁的耐高溫、耐磨、耐鋼水侵蝕、不粘鋼的耐火材料、陶瓷材料及其復(fù)合材料制作。為了提高側(cè)封板111、112的溫度均勻性，在側(cè)封板背面增設(shè)一石墨板61、62(未在圖1中示出)。對石墨板61、62進(jìn)行感應(yīng)加熱，石墨板61、62發(fā)熱后預(yù)熱側(cè)封板111、112。側(cè)封板111、112上的設(shè)置于預(yù)熱石墨板61、62的感應(yīng)加熱線圈可采用獨(dú)立的電源系統(tǒng)，也可根據(jù)具體情況共用電磁線圈211、221及其電源系統(tǒng)。石墨板61、62可以是非規(guī)則的環(huán)狀。在石墨板61(62)上還開設(shè)一定數(shù)量的窄縫611，如圖4所示，防止石墨板61(62)對電磁約束磁場的屏蔽作用，使約束磁場順利通過，同時(shí)又保證加熱磁場強(qiáng)度。石墨板61(62)與空氣接觸的表面用隔熱、非磁材料密封，防止石墨在高溫下與空氣接觸發(fā)生的氧化燒損。
為了減少漏磁，電磁線圈211、221附近的側(cè)封板支架、連鑄機(jī)機(jī)架(未在圖中示出)以及水冷輥31、32采用低磁性或非磁性的材料制作，如不銹鋼材料。
本實(shí)用新型和單純的電磁側(cè)封裝置相比，其使用的電磁設(shè)備簡單、所需電功率??；與單純的固體側(cè)封板相比，本實(shí)用新型中對固體側(cè)封板的要求降低，側(cè)封板損耗少。利用本實(shí)用新型，可有效防止“三重點(diǎn)”區(qū)鋼水過早凝結(jié)，或者鋼水從側(cè)封板與鑄輥之間的接觸縫隙向外泄漏的現(xiàn)象，減小所需要的對側(cè)封板壓緊力要求，提高側(cè)封板溫度均勻性，減小固體側(cè)封板磨損和破損，提高鑄軋過程穩(wěn)定性，提高帶材質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其包含一對對稱設(shè)置于水冷輥兩端的側(cè)封板，特征在于，在該各側(cè)封板的背面，還分別設(shè)置一電磁側(cè)封裝置；該電磁側(cè)封裝置包含一電磁線圈、一電磁扼鐵；該電磁扼鐵套裝在該電磁線圈的中心，且該電磁線圈安裝于側(cè)封板、水冷輥、鋼水的交接處。
2.如權(quán)利要求1所述的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其特征在于，所述的電磁線圈呈上寬下窄的形狀，且其上部和連鑄熔池的液面齊平；其下部為熔池高度的1/3～1/2處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其特征在于，所述的電磁線圈的兩側(cè)呈和輥形近似的弧形。
4.如權(quán)利要求1或2所述的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其特征在于，所述的電磁扼鐵呈“E”形，或包含兩個(gè)分離的“C”形鐵芯并由該兩個(gè)鐵芯組合成和“E”類似的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其特征在于，所述水冷輥兩端，還分別設(shè)置輥環(huán)，該輥環(huán)上開設(shè)多個(gè)縫隙；且各縫隙還填充有非磁性材料。
6.如權(quán)利要求5所述的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其特征在于，所述的縫隙可以是開口縫隙或不開口縫隙，其寬度為0.1～2mm。
7.如權(quán)利要求1所述的雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其特征在于，所述各側(cè)封板的背面還增設(shè)一石墨板，且該石墨板上還開設(shè)一定數(shù)量的窄縫。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙輥薄帶連鑄熔池的側(cè)封裝置，其包含一對對稱設(shè)置于水冷輥兩端的側(cè)封板，特征在于，在該各側(cè)封板的背面，還分別設(shè)置一電磁側(cè)封裝置；該電磁側(cè)封裝置包含一電磁線圈、一電磁扼鐵；該電磁扼鐵套裝在該電磁線圈的中心，且該電磁線圈安裝于側(cè)封板、水冷輥、鋼水的交接處。其把固體側(cè)封板與電磁側(cè)封裝置結(jié)合使用，對“三重點(diǎn)”區(qū)角部進(jìn)行有效封堵，而對其他部位使用固體側(cè)封板進(jìn)行封堵，有效保證帶鋼質(zhì)量。
文檔編號B22D11/06GK2649221SQ20032010933
公開日2004年10月20日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者溫宏權(quán), 張永杰, 周月明, 馬新建 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司