[发明专利]动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的装置与方法

权利要求书

1.一种动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，采用的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的装置，包括电磁控流设备、电磁控流设备的激励控制器、滑轨、滑轨控制电机和计算机；

所述的电磁控流设备分为第一电磁控流设备和第二电磁控流设备，第一电磁控流设备设置在二冷区中铸坯固相率范围为15%~25%的位置上；第二电磁控流设备设置在二冷区中铸坯固相率范围为55%~65%的位置上；电磁控流设备和对应的滑轨连接，电磁控流设备和电磁控流设备的激励控制器连接，滑轨和滑轨控制电机连接，电磁控流设备的激励控制器和滑轨控制电机均与计算机连接；

所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，包括以下步骤：

步骤1：确定特种钢凝固过程中的铸坯固相率和坯壳厚度

根据待连铸的特种钢成分和成分质量百分比，读取连铸机上的工艺参数，根据工艺参数确定特种钢凝固过程中的铸坯固相率和坯壳厚度；

步骤2：确定电磁控流装置的工艺参数

(1)根据特种钢凝固过程中的铸坯固相率，将第一电磁控流设备放置在二冷区的对应位置，将第二电磁控流设备放置在二冷区的对应位置；

(2)根据集肤效应公式，满足集肤层厚度＞坯壳厚度，分别确定第一电磁控流设备的电源频率和第二电磁控流设备的电源频率；

(3)先通过第一电磁控流设备对流场的调控作用，根据第一电磁控流设备的电源频率得到能使电磁控流设备作用位置处的钢液水平流速在20~30cm/s范围时的第一电磁控流设备对应的电流强度；再在第一电磁控流设备作用基础上，相应计算得到第二电磁控流设备使钢液水平流速在20~30cm/s范围时对应的电流强度；

步骤3：连铸过程调控

将电磁控流设备按确定的电源频率启动，进行连铸，连铸过程中，在二冷区通过调控电磁控流设备的电流强度，使得钢液水平流速在20~30cm/s的范围内，并且二冷区的第一电磁控流设备和二冷区的第二电磁控流设备共同配合动态响应，从而调控钢液水平流速。

2.根据权利要求1所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，所述的电磁控流设备包括凸极环形铁芯，以及缠绕在凸极环形铁芯凸极结构上的线圈，所述的凸极环形铁芯套设在二冷区外周；所述的凸极环形铁芯为环形铁芯上设置N个凸极结构，N为4~12个且为偶数，N个凸极环形铁芯的凸极结构设置在凸极环形铁芯内壁并均匀分布，相对的凸极结构的电流相位一致，且相对的凸极结构对应的线圈产生同一方向磁场；所述的线圈连接交流电源，用于在铸坯内形成交变磁场，从而影响内部钢液的流动。

3.根据权利要求2所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，凸极环形铁芯为多个硅钢片叠加而成，减弱涡电流产生。

4.根据权利要求1所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，所述的第一电磁控流设备为高频率低电流的电磁控流设备，其根据特种钢的种类进行确定，高频率为300~450Hz，低电流为100~400A。

5.根据权利要求1所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，所述的第二电磁控流设备为低频率高电流，其根据特种钢的种类进行确定，低频率为10~70Hz，高电流为500~800A。

6.根据权利要求1所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，所述的电磁控流设备通过对应的连接杆和滑块连接，滑块套设在移动滑轨中，使得电磁控流设备能够在二冷区内根据铸坯固相率进行滑动。

7.根据权利要求1所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，所述的步骤1中，连铸凝固过程的工艺参数包括拉速、结晶器冷却水流量、二冷区水流量和钢液过热度。

8.根据权利要求1所述的动态组合磁场调控特种钢二冷区流动和凝固的方法，其特征在于，所述的步骤3中，在二冷区磁场作用位置，若钢液水平流速20cm/s，则增加电流强度来增大搅拌强度；当钢液水平流速30cm/s，则降低电流强度来降低搅拌强度；当单一调控二冷区中的第一电磁控流设备或第二电磁控流设备，依然不能维持钢液水平流速为20~30cm/s时，通过增强或减弱另一个电磁控流设备的电流强度调节流速从而形成动态响应。