[发明专利]用于在金属制造过程中减少漩涡的方法和装置

说明书

技术领域

本公开总体涉及金属制造过程并且具体涉及在金属制造过程中流出操作期间的漩涡的减少。

背景技术

在金属制造过程中，熔融金属在所述过程的各个阶段期间从诸如电弧熔炉、中间包或钢包之类的冶金容器的流出口被流出。从而，熔融金属被输送到所述过程中的下一个阶段。

当从冶金容器中流出熔融金属时，漩涡的形成通常发生在流出口上面。当漩涡被形成时，熔融物上部的熔渣通过漩涡被转送到流出口下面的下一个冶金容器中。熔渣的转送对金属质量有破坏性的效果。

EP0192991公开了一种操作冶金熔炉的方法，所述冶金熔炉的熔炉容器被提供有至少一个流出口。根据本公开，利用产生作用于熔化物上的电磁场的电磁铁，漩涡在流出口的区域中的熔化物中被抵消。漩涡的形成通过以下方式被抵消，所述方式即控制电磁铁以使得其产生提供相对于熔融金属中的漩涡流动的反向旋转的电磁场。

发明内容

然而，以上利用电磁场在熔融物中产生反旋转运动的方法有很多缺点。例如，难以确定漩涡的旋转速度，这个旋转速度对于确定利用电磁场在熔融物中的正确的反旋转运动来说是必需的。

此外，上述方法被安排为抵消流出口区域中已经形成的漩涡，但是它不防止流出口区域中的漩涡的形成。

鉴于以上问题，本公开的总的目的在于提供一种简化的方法和装置，用于在从冶金容器流出熔融金属期间减少熔融金属中的漩涡的形成。

另一目的在于提供一种方法和装置，用于在从冶金容器流出熔融金属期间防止或至少延迟流出口上漩涡形成的开始。

为此，在本公开的第一方面，提供了一种用于在金属制造过程中从冶金容器底部流出熔融金属时减少熔融金属中的漩涡形成的方法，其中该方法包括：通过冶金容器中的流出口流出熔融金属；并且利用被应用于冶金容器的时变电磁场在进行流出的同时在冶金容器中提供熔融金属流动，所述熔融金属流动使得其在流出期间不断地移动熔融金属中的漩涡远离流出口区域，从而防止漩涡聚积在流出口上形成漩涡。

流出口区域在这里被定义为以流出口的中心轴为中心从流出口沿轴向延伸通过冶金容器的区域。

通过不断地移动熔融金属以使得在熔融金属的体积内自然产生的漩涡不断移动，漩涡不被允许聚积在流出口区域中，即围绕流出口的中心轴的区域。从而，漩涡形成被阻止或者在流出口上形成漩涡的概率至少被减少了。有利地，通过阻止在流出口上形成漩涡，熔融金属上面的熔渣在流出操作期间将不被携带到下一个冶金容器中，因而板坯、小方坯、大方坯或者其它金属产品的金属质量可以被提高。

熔融金属例如可以是熔融的钢、熔融的铝或者熔融的铜。

在一个实施例中，时变电磁场提供冶金容器中的熔融金属的强制对流。因而，代替如EP0192991中所述的提供熔融金属的反旋转运动，熔融金属在流出期间根据冶金容器中的强制对流运动进行移动。

在一个实施例中，熔融金属流横向穿过流出口的中心轴。具体而言，熔融金属在冶金容器中的熔融金属的任意给定深度处沿与流出口的中心轴呈横向的方向流动。因而，在流出口上的熔融金属中的基本任意深度处，熔融金属实质上相对于流出口的中心轴垂直地流动。为此，熔融金属在流出口上的熔融金属中的任意深度处实质上与冶金容器的底面相平行地流动。因而，熔融金属按这样一种方式流动，使得靠近冶金容器的底面，熔融金属被迫使通过流出口快速排出，而靠近熔融金属的表面，熔融金属被不断地输送远离流出口的中心轴并且从而远离流出口区域。从而，在流出口上的任意深度处，熔融金属被移动远离流出口的中心轴周围的区域或者被迫使通过流出口以排出熔融金属。因而，漩涡被输送远离流出口区域，并且因此流出口上的漩涡形成被阻止。

在一个实施例中，熔融金属在冶金容器的底部流向冶金容器的第一内壁部分并且在熔融金属的表面流向与第一内壁部分相对的第二内壁部分。

在一个实施例中，时变电磁场所具有的强度使得熔融金属的流速在0.1-1m/s的范围内。

在一个实施例中，所述流速在0.1-0.6m/s的范围内。通过提供产生在0.1-0.6m/s的范围内的熔融金属流速的时变电磁场，用于例如为用于产生时变电磁场的电磁搅拌器供电的能量可以被节省。具体而言，范围0.1-0.6m/s是比在冶金容器中的熔融物的熔融和搅拌期间电磁搅拌器搅拌熔融金属时所利用的流速更低的流速。

此外，通过向金属及其搅拌提供添加剂，所述更低的流速不会搅乱在例如熔化过程期间所得到的金属混合物，例如钢混合物。

在一个实施例中，时变电磁场由电磁搅拌器提供。