專利名稱：澆注過程中阻滯鑄模內(nèi)熔體運動的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬連續(xù)澆注過程中在鑄坯的未凝固部分里阻滯液態(tài)金屬(即熔體)流動的方法和裝置。通過在金屬成形的鑄模附近產(chǎn)生一個穩(wěn)態(tài)磁場使得熔體被阻滯，液態(tài)金屬在磁場中運動，在熔體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與磁場一起產(chǎn)生一個阻滯力。
在連續(xù)澆注過程中，熱熔體流直接或通過一根澆注管進入鑄模。熔體在鑄模里冷卻，并形成一個凝固的、自撐表面層，然后鑄坯脫離鑄模，如果流進鑄模的熔體不加以控制，那么剛進入的熔體將深深地向下透入鑄坯的未凝固部分里。這對熔體內(nèi)的微粒分離帶來困難，這些微粒將附著于凝固前沿而不是被分離到上表面。此外，自撐表面層變薄，增加了鑄模內(nèi)的熔體貫通表面層斷裂的危險。
為了阻滯和控制流入的熔體，在熔體的通道里配置一個或多個穩(wěn)態(tài)的或周期性的低頻磁場是公知的技術(shù)。
熔體向下流入下部敞開的鑄模，形成了鑄坯。經(jīng)過鑄模后的鑄坯的橫截面大體上成矩形，這是由于讓熔體流入的鑄模內(nèi)的管狀鑄模具有相同矩形橫截面的原因。該鑄模壁由四塊分開的銅板組成。其中兩塊銅板構(gòu)成了該鑄模的長邊，另外兩塊銅板構(gòu)成了該鑄模的短邊。通過改變構(gòu)成該鑄模短邊的銅板的位置，可改變鑄坯的寬度。當鑄模封閉時，銅板相互接觸，這意味著銅板之間所有的電勢差(如果有的話)，都相同。
一個穩(wěn)態(tài)的或周期性的低頻磁場是由永磁體或直流感應(yīng)線圈產(chǎn)生的，該磁場穿過流入的熔體，并且在與該鑄模短邊平行的方向上作用。在該磁場(B)中以速率(v)運動的熔體產(chǎn)生在熔體內(nèi)的感應(yīng)電流(I)。熔體內(nèi)的感應(yīng)電流的電流強度和方向可利用下面這個公式計算出來i＝v×B(A/mm2)從這個公式得出的感應(yīng)電流的方向是與速率v和B所形成的平面垂直的，即，感應(yīng)電流的方向是與銅板的長邊大體上平行的。當感應(yīng)電流達到該鑄模的短邊時，該電流被迫向下偏轉(zhuǎn)與短邊平行，即，感應(yīng)電流方向與熔體運動的方向一樣。
熔體內(nèi)的感應(yīng)電流與磁場一起產(chǎn)生一個電磁力。該電磁力的大小和方向(F)能從下面這個公式中計算出來F＝i×B(N/mm2)平行于銅板長邊傳導的感應(yīng)電流產(chǎn)生方向與熔體流的方向相反的力，因此使熔體被阻滯，但是在該鑄模的短邊，感應(yīng)電流向下偏轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的力的方向是對著短邊向外的，因而它對于熔體沒有阻滯的作用。這意味著沿著該鑄模的短邊形成了一個方向向下的流動通道，這個通道能將熔渣微粒以及另外一些無用的微粒帶入鑄坯里，從而降低鑄坯的質(zhì)量。
本發(fā)明的目的在于提供一種沿著鑄模的整個寬度獲得平穩(wěn)的阻滯熔體的效果的方法和裝置，以及防止沿著鑄模的短邊不起阻滯作用的流動通道的形成。
本發(fā)明涉及一種在金屬的澆注過程中在鑄坯的未凝固部分里阻滯熔體運動的方法和裝置。熔體流入一個由四塊銅板構(gòu)成的鑄模，該鑄模在澆注方向上是敞開的，而且有一個大體上矩形的橫截面。一個穩(wěn)態(tài)的或周期性的低頻磁場橫過流入的熔體的通道，從而在熔體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。按照本發(fā)明，兩個相對的銅板相互是絕緣的，感應(yīng)的電流通過連接在兩塊絕緣的銅板之間的一個外部回路導體形成回路。該感應(yīng)電流與磁場一起產(chǎn)生一個電磁力，該電磁力作用在熔體運動被阻滯的方向上。
由于使用了外部回路，因此防止了感應(yīng)電流沿著該鑄模的短邊向下偏轉(zhuǎn)，相反，感應(yīng)電流則穿過銅板一直連續(xù)不斷。該感應(yīng)電流所產(chǎn)生的力的方向是向上的，與熔體的流動的方向相反，并且沿著該鑄模的整個寬度。沿著鑄模短邊的不起阻滯作用的流動通道不再被產(chǎn)生。


圖1a-1d示意性地表示按照現(xiàn)有技術(shù)的一個熔融金屬澆注的裝置。
圖2a-2d示意性地表示按照本發(fā)明的一個熔融金屬澆注的裝置。
圖3示意性地表示作為本發(fā)明的一個實施例的在多個具有大體上正方形橫截面的鑄模內(nèi)的澆注。
圖1a表示按照現(xiàn)有技術(shù)的一個金屬澆注裝置水平截面。鑄模1包括四塊銅板，其中兩塊板2構(gòu)成了該鑄模的短邊，另外兩塊板3構(gòu)成了該鑄模的長邊。當鑄模閉合時，銅板相互接觸。液態(tài)金屬熔體，通過澆注管4注入鑄模。設(shè)置在熔體的每一側(cè)的磁體產(chǎn)生一個磁場，該磁場的磁力線5與鑄模的短邊平行。每一個磁體都由一個磁心6和纏繞在磁心周圍的線圈7構(gòu)成。該磁場作用在該鑄模的整個寬度的周圍。
圖1b表示的裝置取自圖1a中的A-A面。磁體產(chǎn)生的磁場作用在區(qū)域8內(nèi)。該圖表示流入的熔體主流是如何被分為幾個流動通道的。在方向向下的通道9內(nèi)的熔體流不受磁場的影響，通道9靠近該鑄模的短邊，因而使得該熔體流不被阻滯地連續(xù)向下進入熔體。其余的熔體流10被磁場阻滯。
圖1c和圖1d表示在熔體內(nèi)的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的方向與磁場和流入的熔體垂直，即，感應(yīng)電流的方向在水平方向上是與銅板的長邊平行。當感應(yīng)電流達到鑄模的短邊時，電流11被迫偏轉(zhuǎn)，它的方向變?yōu)榕c短邊平行。在熔體內(nèi)的感應(yīng)電流與磁場一起產(chǎn)生一個電磁力。鑄模內(nèi)的感應(yīng)電流的方向與銅板的長邊平行時，電磁力的方向與熔體的流向相反，因而該電磁力阻滯熔體，但是在鑄模的短邊的位置，鑄模內(nèi)的感應(yīng)電流偏轉(zhuǎn)，電磁力的方向是對著短邊向外的，因此該電磁力對于熔體的運動沒有阻滯的作用。這樣，沿著鑄模的短邊出現(xiàn)了方向向下的流動通道9。
圖2a表示一種按照本發(fā)明的金屬澆注的裝置。在每兩個銅板之間配置一個絕緣體12。由于短邊的銅板的位置的改變與鑄模的寬度變化有關(guān)，因此該絕緣體必須是一種耐磨材料。例如該絕緣體可由塑料層構(gòu)成。該絕緣體使鑄模的短邊具有不同的電勢。熔體內(nèi)的感應(yīng)電流通過一個外部回路導體13形成回路?；芈穼w連接到被包含在鑄模內(nèi)的兩塊相對的銅板2，該銅板2與磁場5平行。這樣，感應(yīng)電流通過鑄模短邊的銅板被傳導出來，而不是象以前那樣將感應(yīng)電流沿著短邊向下偏轉(zhuǎn)?；芈穼w13包含一個外部電流源15。由于向熔體提供電流，熔體內(nèi)的感應(yīng)電流增強，增加了阻滯力。
圖2c和圖2d表示在熔體內(nèi)的感應(yīng)電流。該感應(yīng)電流產(chǎn)生的力的方向沿著鑄模的整個寬度方向向上，即與熔體的流動方向相反(圖2d)。由于方向向上的阻滯力14的作用，沿鑄模的短邊的不起阻滯作用的流動通道消失了。
圖2b表示在按照本發(fā)明的一個裝置里的熔體流。
連接外部電流源的優(yōu)點在于第一，不改變磁場而能增強阻滯力；第二，減弱磁場而阻滯力可以保持不變。如果較小的磁場就足夠的話，那么磁體可被做得小些。
圖3表示適用于同時在多個鑄模內(nèi)澆注的本發(fā)明的一個實施例。安排四個相互鄰近的鑄模20a、20b、20c、20d。每一個鑄模都有兩對相對的銅板2、3。鑄模具有大體上成正方形的橫截面。在鑄模內(nèi)每兩個銅板之間配置絕緣體12。在熔體的每一側(cè)上都配置磁體以在熔體內(nèi)產(chǎn)生磁場。每個磁體包括一個磁心6和一個纏繞在磁心上的線圈7。四個鑄模的每一個都連接在由回路導體13形成的閉合回路里。每個鑄模(例如20a)都以這樣的方式連接致使回路被連接到鑄模內(nèi)的兩個相對的銅板(2)?；芈穼w13對全部四個鑄模是共用的?；芈穼w13連接到外部電流源15。
權(quán)利要求
1.一種在金屬的澆注過程中在鑄坯的未凝固部分里阻滯熔體的運動的方法，其中，一個鑄模由四塊銅板(23)構(gòu)成，所述鑄模在澆注方向上是敞開的，且具有大體上矩形的橫截面，所述的鑄模被注入一種熔體，橫過所述進來的熔體的通道設(shè)置一個穩(wěn)態(tài)或周期性的低頻磁場(5)，利用所述的磁場，在所述的熔體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所述的感應(yīng)電流與所述的磁場一起產(chǎn)生電磁力，所述的電磁力至少部分地作用在一個方向上使所述的熔體的運動被阻滯，其特征在于，所述的感應(yīng)電流通過一個外部回路導體(13)形成回路，所述的外部回路導體(13)連接在所述鑄模內(nèi)的兩塊相對的銅板(2)之間，該鑄模內(nèi)的所述銅板相互絕緣。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述的外部回路導體給所述的熔體提供電流使得在熔體內(nèi)的所述感應(yīng)電流增強，因而也使得在熔體內(nèi)的所述的電磁力增強。
3.一種如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的所述方法，在多個鑄模(20a、20b、20c、20d)的同時澆注過程中，其特征在于，所述的回路導體(13)對于所述的多個鑄模是共用的。
4.一種在金屬的澆注過程中在鑄坯的未凝固部分里阻滯熔體的運動的裝置，其中，一個鑄模由四塊銅板(2、3)構(gòu)成，所述鑄模在澆注方向上是敞開的，且具有大體上矩形的橫截面，一種熔體注入所述的鑄模，一個穩(wěn)態(tài)的或周期性的低頻磁場(5)橫過所述的進來的熔體的通道，用于在所述的熔體內(nèi)生成感應(yīng)電流，所述的感應(yīng)電流與所述的磁場一起產(chǎn)生電磁力，所述的電磁力至少部分地作用在一個方向上使所述的熔體的運動被阻滯，其特征在于，用于所述的感應(yīng)電流的回路導體(13)被安置在所述的鑄模內(nèi)的兩塊相對的銅板(2)之間，該鑄模內(nèi)的所述的銅板相互絕緣地被設(shè)置。
5.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述的回路導體包括一個外部的電流源(15)。
6.一種如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述的相對銅板(2)與所述的磁場(5)大體上平行。
7.一種如權(quán)利要求4、5或6所述的裝置，在有一系列鑄模(20a、20b、20c、20d)的同時澆注過程中，其特征在于，所述的回路導體(13)對于所述的多個鑄模是共用的。
全文摘要
一種在金屬澆注過程中在鑄坯的未凝固部分里的阻滯熔體運動的方法和裝置。熔體流進由四塊銅板(2、3)構(gòu)成的鑄模，該鑄模在澆注方向上是敞開的，且具有大體上矩形的橫截面。橫過進來的熔體的通道設(shè)置一穩(wěn)態(tài)或周期性的低頻磁場(5)，利用該磁場在熔體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。按照本發(fā)明，兩個相對的銅板(2)相互絕緣，感應(yīng)電流經(jīng)外部回路導體(13)形成回路，外部回路導體(13)連接在兩塊相互間絕緣的銅板之間。感應(yīng)電流與磁場一起產(chǎn)生電磁力，作用于一個方向上使熔體的運動沿著鑄模的整個寬度被阻滯。
文檔編號B22D11/10GK1134678SQ94194090
公開日1996年10月30日 申請日期1994年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月10日
發(fā)明者M·哈利法特, S·科爾堡, A·萊曼, G·塔貝克 申請人:瑞典通用電器勃朗勃威力公司