專利名稱：連鑄結(jié)晶器的磁性制動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連鑄結(jié)晶器，尤其是薄板坯結(jié)晶器，其中通過一個(gè)借助于布置在結(jié)晶器里的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)金屬的流動(dòng)施加影響，其中永久磁鐵在寬度和/或高度上具有不同的磁強(qiáng)或者具有相互不同的間距用于不同的場(chǎng)強(qiáng)。
使用磁性機(jī)構(gòu)來使液態(tài)金屬流制動(dòng)和均勻是一種已知的技術(shù)并在多種技術(shù)文獻(xiàn)中描述過。在這些文獻(xiàn)中所述的設(shè)備部分質(zhì)量都很大，這就使連鑄結(jié)晶器難于實(shí)現(xiàn)運(yùn)行所必需的振蕩。此外裝備也很費(fèi)錢。
文獻(xiàn)EP 0 880 417 B1描述了一種用于在結(jié)晶器里鑄造金屬的磁性制動(dòng)器，它包括一個(gè)磁芯和一個(gè)供給直流電或低頻交流電的線圈。此外設(shè)有一個(gè)磁回路，使磁回路封閉起來。
在永久磁鐵(硬鐵氧體、稀土磁鐵)領(lǐng)域里開發(fā)方面的進(jìn)步已經(jīng)在過渡時(shí)間內(nèi)使永久磁鐵開始新應(yīng)用于可能的場(chǎng)強(qiáng)，這種場(chǎng)強(qiáng)使永久磁鐵看來象適合于用作上面所列電磁鐵的備選方案。
因而已經(jīng)建議了以前用于機(jī)電制動(dòng)器(EMBr)的用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝備(磁場(chǎng)線圈、電控制裝置、用于導(dǎo)通磁流的外磁軛等等)用永久磁鐵來替代，它們直接在結(jié)晶器上使用。
文獻(xiàn)EP 0 568 579描述了用于控制熔化金屬流入一個(gè)連鑄結(jié)晶器的未硬化的金屬部位里的一種方法，其中由熔化金屬組成的至少一個(gè)初流輸送給該結(jié)晶器并在結(jié)晶器里形成了一個(gè)連鑄段，其中至少一個(gè)靜磁場(chǎng)由布置在結(jié)晶器旁邊的并由永久磁鐵組成的極產(chǎn)生，其中磁場(chǎng)用于制動(dòng)和劃分由熔化金屬組成的流入結(jié)晶器里的初流并控制所產(chǎn)生的二次流，其中磁場(chǎng)基本上這樣布置，使得在結(jié)晶器里生成的連鑄段的整個(gè)寬度上它都起作用。磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)在垂直于鑄造方向延伸的并在磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到其最大值的水平上的那個(gè)平面里、在該最大值的60％至100％的間隔之內(nèi)變化，而同時(shí)該場(chǎng)強(qiáng)在一個(gè)具有熔化金屬的最高表面/彎月面(meniskus)的水平上具有500高斯(GAUβ)的最大值。通過使磁極可以運(yùn)動(dòng)和/或設(shè)有可調(diào)整的芯元件來控制和分配磁場(chǎng)。
文獻(xiàn)EP 0 040 383(B1)描述了一種用于攪拌在一個(gè)連鑄段里未硬化部位的方法，其中連鑄段在一個(gè)結(jié)晶器里成型并使?jié)沧⑸淞魍ㄟ^一個(gè)澆注管并直接流入結(jié)晶器里。在澆注射流進(jìn)入到已經(jīng)位于結(jié)晶器里的熔液的地方至少產(chǎn)生一個(gè)在熔液里起作用的靜磁場(chǎng)，它使?jié)沧⑸淞髦苿?dòng)并使它這樣分散開，從而削弱或者耗盡其脈沖。一種為此設(shè)計(jì)的裝置可以由一個(gè)或多個(gè)永久磁鐵組成。
文獻(xiàn)JP 08155610具有一種矩形結(jié)構(gòu)型式的結(jié)晶器，在其四角處分別設(shè)有永久磁鐵用于產(chǎn)生南和北的磁場(chǎng)。
永久磁鐵在相同的磁感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)具有一種短得多的結(jié)構(gòu)形式并因此使質(zhì)量急劇減少。并不需要有附加的裝置用于傳導(dǎo)磁通，裝置的形式為一種外磁軛。在需要時(shí)應(yīng)用在結(jié)晶器框里的鐵磁材料用于封閉磁通回路。
但是裝入永久磁鐵要求其它的方法。雖然在現(xiàn)有技術(shù)中永久磁鐵設(shè)計(jì)成靜磁場(chǎng)的可能的源，但只是說明了通過采用直流電DC或者低頻交流電AC的電流線圈來產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況的裝備，并不是永久磁鐵用的裝備。
因?yàn)橛谰么盆F并沒有用來接通和斷開的開關(guān)，因此這一方面就制約了用于安裝和維護(hù)裝備的特殊的安全措施。但與交流電運(yùn)行時(shí)不同，也需要有特殊的方法和裝備用于開動(dòng)連鑄機(jī)。
當(dāng)磁制動(dòng)時(shí)，對(duì)置地在連鑄結(jié)晶器的兩側(cè)上在這種情況下設(shè)有永久磁鐵用于產(chǎn)生磁場(chǎng)。在這種布置時(shí)感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)B在其永久磁鐵之間的中間腔里的距離上按以下公式計(jì)算B(z)=2·B0·coshπ·[z-d2]h]]>其中B0是其中一個(gè)永久磁鐵的感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)，z是從一個(gè)磁鐵起測(cè)得的距離，d是在磁鐵之間的間距，h是磁鐵的有效高度。有效高度h通過測(cè)量確定。另外π為圓周率(π＝3.14...)，cosh是雙曲余弦(見

圖1)。
本發(fā)明的任務(wù)在于在連鑄結(jié)晶器上提供用于改變永久磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度的裝置。
該任務(wù)按照本發(fā)明按如下來解決永久磁鐵可以成組不同地調(diào)整，用于不同的場(chǎng)強(qiáng)分布。
本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案規(guī)定永久磁鐵可以在可移動(dòng)和/或可擺動(dòng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)上移動(dòng)至結(jié)晶器上用于與場(chǎng)強(qiáng)匹配。
這例如通過改變磁鐵相互間的距離來進(jìn)行，優(yōu)選地通過使永久磁鐵的支架從連鑄結(jié)晶器處轉(zhuǎn)動(dòng)離開來進(jìn)行。還可以借助于可旋轉(zhuǎn)的軸或者液壓缸(見圖2)通過直線的移動(dòng)來進(jìn)行。若是使磁鐵支架從連鑄結(jié)晶器處轉(zhuǎn)動(dòng)離開，那么磁場(chǎng)的削弱按如下公式Φ=|B→|·|A→|·cos(<(B→,A→))]]>其中Φ是磁通量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，A是至連鑄結(jié)晶器的通過面積，cos為磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量和通過面積的面積法向矢量之間夾角的余弦。磁通量通過磁場(chǎng)削弱B按照公式B(z)和夾角而改變。若是機(jī)械的移動(dòng)作為距離的改變，那么Φ的改變就只是通過磁場(chǎng)削弱B按照上述公式B(z)而進(jìn)行。
轉(zhuǎn)動(dòng)一方面使磁鐵更容易脫離開通過面，因?yàn)榘凑找?guī)程，將永久磁鐵裝在一個(gè)邊棱上并且然后用持續(xù)變小的夾角放到支架上(見圖3)這都屬于永久磁鐵的安裝。將磁鐵不是直接放置在由鐵磁性材料制成的支架上，而是為了更容易脫離開以用于轉(zhuǎn)動(dòng)或者安裝，在這之間設(shè)有一個(gè)由非鐵磁材料制成的層。這可以是一種奧氏體鋼，但是大約1mm厚的塑料板也夠了。這與旋轉(zhuǎn)相聯(lián)系的磁鐵至穿過面的不均勻的距離可以通過一個(gè)穿過體穿過由鐵磁材料制成的連鑄結(jié)晶器的水箱來磁性平衡。
有兩種結(jié)構(gòu)型式的連鑄結(jié)晶器，即具有用于一種從外面輸入的磁制動(dòng)器的空隙的結(jié)晶器和具有集成于水箱里的磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)于兩種應(yīng)用都需要以下的裝置具有用于從外面輸入的磁制動(dòng)器的窗口的連鑄結(jié)晶器由永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)必須仍可調(diào)整其場(chǎng)強(qiáng)。為此將永久磁鐵裝在一個(gè)夾入在連鑄結(jié)晶器的水箱的支承筋條里的齒條的齒上。一個(gè)裝置可以實(shí)現(xiàn)通過移動(dòng)來調(diào)整齒至結(jié)晶器的距離，因此就可以改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度。裝置可以通過機(jī)械的軸或者液壓缸而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
具有集成的磁制動(dòng)器的連鑄結(jié)晶器
以前的用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的電氣裝置被去除并在這樣而露出來的鐵磁性錠塊上(穿過窗口)在水箱里裝一個(gè)裝置用于保持住永久磁鐵。該裝置可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)并因此改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。裝置可以通過一個(gè)機(jī)械的軸或液壓缸而運(yùn)動(dòng)。此外使該裝置也可以圍繞一個(gè)在下部邊緣的軸線旋轉(zhuǎn)并因此用于保證在永久磁鐵和鐵磁性錠塊之間變化的距離。此外，可以同樣調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度。
永久磁鐵磁性很強(qiáng)，因而它們不可能大面積地形成。一種這樣的磁鐵會(huì)由于其自身的磁場(chǎng)力而爆破，也就是說形狀上斷裂。那就不得不由許多單個(gè)的磁鐵來制造用于連鑄結(jié)晶器寬度的大面積磁鐵，許多單個(gè)的磁鐵都粘貼在由鐵磁材料制成的大面積支架上，以便將許多單個(gè)磁鐵的磁通密度聯(lián)合成一個(gè)大面積的磁通量，它則在結(jié)晶器里具有冶金的作用。這就這方面來說是有意義的，因?yàn)橥ㄟ^磁極相同的對(duì)準(zhǔn)、小的磁鐵也不可以任意緊密地相互并排設(shè)置，最終磁鐵的同名極相互排斥。因此不得不將磁鐵支架作成多層的，因?yàn)樵诘诙永锉仨毻ㄟ^永久磁鐵來覆蓋住第一層的還敞開著的中間空腔。
此外對(duì)于直尺或齒條來說(梳狀制動(dòng)器)磁鐵不僅置于直尺的齒上，而且也置于由鐵磁材料制成的磁鐵支架(直尺)的背面上，而且這里又是在多個(gè)層里，因?yàn)榉駝t的話在結(jié)晶器的冶金部分里又達(dá)不到必要的磁通密度。
權(quán)利要求
1.連鑄結(jié)晶器，尤其是薄板坯結(jié)晶器，其中通過一個(gè)借助于布置在結(jié)晶器上的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)結(jié)晶器里液態(tài)金屬的流動(dòng)施加影響，其中永久磁鐵在寬度和/或高度上具有不同的磁強(qiáng)或者相互不同的距離用于不同的場(chǎng)強(qiáng)，其特征在于，永久磁鐵可以成組不同地調(diào)整用于不同的場(chǎng)強(qiáng)分布。
2.按權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，永久磁鐵可以在可移動(dòng)的和/或可擺動(dòng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)上移動(dòng)至結(jié)晶器上，用于與場(chǎng)強(qiáng)匹配。
3.按權(quán)利要求1或2所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，永久磁鐵的調(diào)整機(jī)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、液壓缸或者旋轉(zhuǎn)軸。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，在磁鐵和銅板之間設(shè)有一個(gè)鐵芯。
5.按權(quán)利要求1、2或3所述的連鑄結(jié)晶，其特征在于，永久磁鐵布置在連鑄結(jié)晶器的水箱里，并且可以調(diào)整用于直接貼靠在結(jié)晶器板上。
6.按權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，鐵芯作為穿過體裝滿了銅板和永久磁鐵之間的水箱。
7.按權(quán)利要求6所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，在穿過體和可調(diào)的永久磁鐵之間可以插入一個(gè)分隔層，它優(yōu)選由非鐵磁金屬或由塑料制成。
8.按權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，永久磁鐵由許多較小的單個(gè)磁鐵組成，它們布置在由鐵磁材料制成的較大面積的支架上，并且多層起作用地連接成一個(gè)大面積的磁鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連鑄結(jié)晶器，尤其是薄板坯結(jié)晶器，其中通過一個(gè)借助于布置在結(jié)晶器里的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)液態(tài)金屬的流動(dòng)施加影響，其中永久磁鐵在寬度和/或高度上具有不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度或者具有相互不同的間距用于不同的場(chǎng)強(qiáng)。為使磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，可以成組不同地來調(diào)整永久磁鐵用于不同的場(chǎng)強(qiáng)分布。
文檔編號(hào)B22D11/115GK1894059SQ200480037993
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者H·施特羅伊貝爾, W·特拉科夫斯基, K·里特納 申請(qǐng)人:Sms迪馬格股份公司