一种主动式连铸中间包渣眼控制机构及方法与流程

1.本发明涉及连铸工艺，更具体地说，涉及一种主动式连铸中间包渣眼控制机构及方法。


背景技术：

2.中间包连接钢包和结晶器，是连铸过程钢液从液态变为固态的重要环节，钢包内钢液通过长水口进入中间包，再由中间包进入结晶器完成连铸坯的凝固过程。
3.结合图1所示，由于连铸工艺特点，钢包1内的钢液进入中间包2时存在1500～2000mm左右的高度差，高势能钢包1内的钢液进入中间包2时经过重力势能
→
动能转化，转化后的高动能钢液流股冲击包底后形成反冲钢流上升并破开中间包2渣面，形成渣眼3，导致中间包2内钢液二次氧化和卷渣，上述过程使钢液纯净度受到影响，无法满足高等级钢材的质量要求。
4.现有一些专利提出各种控制或减少中间包渣眼的方法如下：
5.中国专利申请号202020962417.7公开了一种导流冲击垫，该方案可以起到抑制钢液湍流的作用，缓解熔池液面的波动，分散后的氩气泡在上浮过程中对顶层渣的冲击力减小，从而可以缓解钢液裸露和中间包“渣眼”的形成，有效防止钢液的二次氧化，提高夹杂物的去除效果，从而提高钢液的洁净度和后续产品的质量。
6.中国专利申请号201020196150.1公开了一种连铸中间包湍流抑制器，该方案构成一个逐渐衰减钢流动能的双侧梯形盒状结构，其结构简单、加工简便、操作方便，且防湍流效果好。
7.综上，目前提出的控制中间包渣眼的方法，均是在钢包钢流以较高动能进入中间包后，以中间包包底设置湍流抑制器来被动吸收进入钢液动能的手段来控制中间包渣眼的产生。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种主动式连铸中间包渣眼控制机构及方法，使进入中间包的钢液流股在冲击包底时处于较低动能状态，减弱反冲钢流，从而避免中间包渣眼产生影响钢质纯净度。
9.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.一方面，一种主动式连铸中间包渣眼控制机构，包括钢包和中间包，所述钢包上的长水口伸入所述中间包内；
11.所述长水口的外侧设有电磁搅拌器；
12.所述长水口的内壁设置为非光滑表面。
13.较佳的，所述电磁搅拌器为环抱式电磁搅拌器，包围于所述长水口的外侧。
14.较佳的，所述电磁搅拌器上线圈绕组的厚度等于所述长水口的壁厚。
15.较佳的，所述电磁搅拌器通过长水口机械手固定于所述长水口的外侧；
16.所述长水口机械手上设有用以安装所述电磁搅拌器的长水口托圈。
17.较佳的，所述长水口托圈为奥氏体不锈钢材料。
18.较佳的，所述非光滑表面进一步包括设于所述长水口的内壁上的多块凸起物。
19.较佳的，所述凸起物的高度不低于20mm、轴向相互间距不小于100mm、径向相互间距不小于50mm。
20.较佳的，所述凸起物为块状或球状。
21.另一方面，一种基于所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构的中间包渣眼控制方法：
22.在所述长水口的外侧安装所述电磁搅拌器，将所述长水口的内壁设置为非光滑表面；
23.在浇注过程中，所述钢包内的钢液通过所述长水口流向所述中间包时，钢液在受到重力影响的同时也受到电磁力影响，使所述钢液通过所述长水口时产生旋转形成阻力，再通过所述长水口内壁的非光滑表面进一步降低所述钢液的流动速度，由此抑制所述钢液在所述中间包内形成渣眼的现象。
24.较佳的，所述电磁搅拌器的电流范围为100～900a，搅拌频率范围为10～500hz，具体设置如下：
25.当所述钢包的滑板开口度≤30％时，所述电磁搅拌器不启动；
26.当所述钢包的滑板开口度为30～60％时，所述电磁搅拌器的电流为100～350a，搅拌频率为10～100hz；
27.当所述钢包的滑板开口度为60～80％时，所述电磁搅拌器的电流为350～500a，搅拌频率为100～300hz；
28.当所述钢包的滑板开口度≥80％时，所述电磁搅拌器的电流为500～900a，搅拌频率为300～500hz。
29.本发明所提供的一种主动式连铸中间包渣眼控制机构及方法，以主动方式降低进入中间包内钢液动能的方式，从而有效抑制了中间包渣眼造成的钢液二次污染，实现了批量生产纯净钢的目的。
附图说明
30.图1是渣眼形成的原理示意图；
31.图2是本发明主动式连铸中间包渣眼控制机构的现场布置示意图；
32.图3是图2中a向的示意图；
33.图4是本发明主动式连铸中间包渣眼控制机构中长水口的内壁示意图。
具体实施方式
34.为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
35.结合图2至图4所示，本发明所提供的一种主动式连铸中间包渣眼控制机构，包括钢包4和中间包5，钢包4上的长水口6伸入中间包5内。
36.长水口6的外侧设置有电磁搅拌器7，浇注过程中，钢包4上的长水口6附加电磁搅
拌器7，钢液在受重力影响的同时也受到电磁力影响，使钢液在通过长水口6时产生旋转，改变钢液垂直往下的流动轨迹，降低钢液流动速度。钢液动能是钢液运动具有的能，表达式为：ek＝1/2*m*v2，由合外力做功决定，合外力做正功，动能增加、合外力做负功，动能减少，表达式为：因此，如果钢液由钢包进入中间包过程中仅受重力影响，则合外力做正功，钢液流速增加，钢液动能增加；如需降低进入中间包钢液的动能，可以通过主动施加不同的外力降低钢液流速实现。
37.电磁搅拌器7为环抱式电磁搅拌器，包围于长水口6的外侧，电磁搅拌器7上线圈绕组的厚度等于长水口6的壁厚，保证流经长水口6进入中间包5的钢液处在均匀的磁场强度。电磁搅拌器7产生的磁场在圆周内形成n—s、n—s两对极，且为两相式正交，沿圆形电磁搅拌器7的内腔方向产生一行波磁场。该磁场强度足以穿过线圈绕组的外部长水口机械手8上长水口托圈9和长水口6耐材等作用于长水口6内的钢流，并沿旋转的切线方向推动长水口6内钢液作水平旋转运动。
38.电磁搅拌器7是可卸的，即一台电磁搅拌器7可以用于多台中间包5，且安装简单。为避免附加的电磁搅拌器7对连铸常规操作模式的影响，将电磁搅拌器7整合在长水口机械手8结构内，当长水口机械手8进行长水口6与钢包4连接作业时，电磁搅拌器7的附加工作同步完成，不会延长和影响长水口6与钢包4的连接、脱离操作。
39.电磁搅拌器7通过长水口机械手8固定于长水口6的外侧，长水口机械手8上设置有用以安装电磁搅拌器7的长水口托圈9，当长水口托圈9固定长水口6时，电磁搅拌器7的线圈绕组和长水口6内钢流距离最短，电磁力致钢流旋转的效率最高。
40.为进一步降低电磁力损失，长水口托圈9采用奥氏体不锈钢材料，保证使用过程长水口托圈9至长水口6钢流之间为非磁环境。
41.为进一步降低长水口6内钢液流动速度，长水口6的内壁设置为非光滑表面，内壁表面有凸起高度不大于20mm、轴向相互间距不小于100mm、径向相互间距不小于50mm的块状、球状或其他形状的凸起物10，使下降钢流沿非光滑表面移动形成阻力，进一步降低下降钢流的流速。凸起物10与长水口6为一体挤压成型，保证了使用过程凸起物10不会被钢流冲刷而脱落。
42.本发明还提供了一种基于主动式连铸中间包渣眼控制机构的中间包渣眼控制方法：
43.在长水口6的外侧安装电磁搅拌器7，将长水口的内壁设置为非光滑表面；
44.在浇注过程中，钢包4内的钢液通过长水口6流向中间包5时，钢液在受到重力影响的同时也受到电磁力影响，使钢液通过长水口6时产生旋转形成阻力，再通过长水口6内壁的非光滑表面进一步降低钢液的流动速度，抑制了钢液在中间包5内形成渣眼的现象。
45.考虑节能与电磁搅拌效率的平衡，电磁搅拌器7的电流强度根据钢包4上滑板开口度进行调整，当钢包4的滑板开口度较小，即长水口6内钢流通钢量较低时，电磁搅拌器7采用低电流模式进行搅拌，当钢包4的滑板开口度较大，即长水口6内钢流通钢量较大时，电磁搅拌器7采用高电流模式进行搅拌。
46.电磁搅拌器7的电流范围为100～900a，搅拌频率范围为10～500hz，具体设置如下：
47.当钢包4的滑板开口度≤30％时，电磁搅拌器7不启动；
48.当钢包4的滑板开口度为30～60％时，电磁搅拌器7的电流为100～350a，搅拌频率为10～100hz；
49.当钢包4的滑板开口度为60～80％时，电磁搅拌器7的电流为350～500a，搅拌频率为100～300hz；
50.当钢包4的滑板开口度≥80％时，电磁搅拌器7的电流为500～900a，搅拌频率为300～500hz。
51.实施例
52.某次炼钢生产过程，钢包4吊运至中间包5上方，长水口机械手8利用长水口托圈9套住长水口6，长水口托圈9内整合电磁搅拌器7，移动长水口机械手8将长水口6固定在钢包4的下水口下方；钢包滑板打开，钢包内钢液沿长水口6垂直往下流动进入中间包5，电磁搅拌器7根据滑板开口度信号设置搅拌电流，当钢包4的滑板开启时，电磁搅拌器7不启动，当钢包4的滑板开口度达到30％时，电磁搅拌器7以搅拌电流150a、搅拌频率20hz进行工作；当钢包4的滑板开口度增加到60％，电磁搅拌器7以搅拌电流400a、搅拌频率300hz进行工作；当钢包4的滑板开口度≧80％，电磁搅拌器7以搅拌电流600a，搅拌频率400hz进行工作。
53.电磁力驱使长水口6内钢流沿一定角度旋转，改变其垂直往下的流动轨迹，降低其流动速度；同时，由于长水口6内部为非光滑表面，对旋转钢流形成阻力，进一步降低了钢流速度；随着钢包4的滑板开口度上升，电磁搅拌器7的电磁搅拌能力增加，有效保证了长水口6内的钢流形成旋转的流动轨迹；浇注结束时，电磁搅拌器7停止运行，长水口机械手8移动，带着长水口6脱离钢包4，同时也完成了电磁搅拌器7脱离长水口6的操作步骤，对原来的操作没有造成任何影响。
54.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

技术特征：
1.一种主动式连铸中间包渣眼控制机构，包括钢包和中间包，所述钢包上的长水口伸入所述中间包内，其特征在于：所述长水口的外侧设有电磁搅拌器；所述长水口的内壁设置为非光滑表面。2.根据权利要求1所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述电磁搅拌器为环抱式电磁搅拌器，包围于所述长水口的外侧。3.根据权利要求2所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述电磁搅拌器上线圈绕组的厚度等于所述长水口的壁厚。4.根据权利要求2所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述电磁搅拌器通过长水口机械手固定于所述长水口的外侧；所述长水口机械手上设有用以安装所述电磁搅拌器的长水口托圈。5.根据权利要求4所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述长水口托圈为奥氏体不锈钢材料。6.根据权利要求1所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述非光滑表面进一步包括设于所述长水口的内壁上的多块凸起物。7.根据权利要求6所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述凸起物的高度不低于20mm、轴向相互间距不小于100mm、径向相互间距不小于50mm。8.根据权利要求6所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构，其特征在于：所述凸起物为块状或球状。9.一种基于权利要求1-8之一所述的主动式连铸中间包渣眼控制机构的中间包渣眼控制方法，其特征在于：在所述长水口的外侧安装所述电磁搅拌器，将所述长水口的内壁设置为非光滑表面；在浇注过程中，所述钢包内的钢液通过所述长水口流向所述中间包时，钢液在受到重力影响的同时也受到电磁力影响，使所述钢液通过所述长水口时产生旋转形成阻力，再通过所述长水口内壁的非光滑表面进一步降低所述钢液的流动速度，由此抑制所述钢液在所述中间包内形成渣眼的现象。10.根据权利要求9所述的中间包渣眼控制方法，其特征在于，所述电磁搅拌器的电流范围为100～900a，搅拌频率范围为10～500hz，具体设置如下：当所述钢包的滑板开口度≤30％时，所述电磁搅拌器不启动；当所述钢包的滑板开口度为30～60％时，所述电磁搅拌器的电流为100～350a，搅拌频率为10～100hz；当所述钢包的滑板开口度为60～80％时，所述电磁搅拌器的电流为350～500a，搅拌频率为100～300hz；当所述钢包的滑板开口度≥80％时，所述电磁搅拌器的电流为500～900a，搅拌频率为300～500hz。

技术总结
本发明公开了一种主动式连铸中间包渣眼控制机构及方法，包括钢包和中间包，所述钢包上的长水口伸入所述中间包内，所述长水口的外侧设有电磁搅拌器；所述长水口的内壁设置为非光滑表面。本发明使进入中间包的钢液流股在冲击包底时处于较低动能状态，减弱反冲钢流，从而避免中间包渣眼产生影响钢质纯净度。而避免中间包渣眼产生影响钢质纯净度。而避免中间包渣眼产生影响钢质纯净度。


技术研发人员：杨军 陈建梁 张敏 卢笙 黄晓晖
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2023/7/26