RU2357833C2

RU2357833C2 - Method of electro-magnetic mixing for continuous casting of metallic items of elongated section

Info

Publication number: RU2357833C2
Application number: RU2006118350/02A
Authority: RU
Inventors: Сиебо КЮНСТРЕЙК (FR); Сиебо КЮНСТРЕЙК
Original assignee: Ротелек
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2009-06-10
Also published as: FR2861324A1; JP4758903B2; ES2285558T3; CN100371108C; CN1863625A; CA2543368A1; JP2007509752A; BRPI0415903A; EP1677928B1; ZA200604177B; KR20060120054A; EP1677928A1; WO2005044487A1; AU2004286877A1; KR101089261B1; DE602004006010D1; BRPI0415903B1; TW200533437A; ATE359886T1; US20070074845A1

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to continuous casting of metals, particularly steel. To facilitate exchange of liquid metal inside the pool of solidifying between the zone of the secondary cooling and crystalliser in the above said zone of the secondary cooling there is created forced lengthwise flow of metal localised in middle region of the cast item with two opposite co-linear flows and facilitating "four-leafed" general circulation of liquid metal in form of two upper ones and two lower flows, forming "leafs", two upper ones of which reach the level of jets in the crystalliser, the said jets going out of outlet channels of immersed pouring nozzle.

EFFECT: general mixing of metal along whole metallurgical length, thermal and chemical uniformity between upper and lower parts of liquid pool at maintaining positive effect relevant to mixing in crystalliser and in zone of secondary cooling; also mode of local flowing in crystalliser is not violated, but rather improved.

10 cl, 9 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к непрерывной разливке металлов, в частности стали. Конкретнее, оно относится к электромагнитному перемешиванию в изделиях с удлиненным поперечным сечением во время литья, а более конкретно к установлению внутри той части металла, которая еще находится в жидком состоянии, особого распределения течений при помощи прилагаемых электромагнитных полей.The present invention relates to the continuous casting of metals, in particular steel. More specifically, it relates to electromagnetic mixing in products with an elongated cross-section during casting, and more particularly to the establishment inside the part of the metal that is still in a liquid state of a special distribution of currents using the applied electromagnetic fields.

Следует отметить, что «изделиями с удлиненным поперечным сечением» называют металлургические изделия (продукты), ширина которых по меньшей мере в два раза больше толщины, в частности слябы, небольшие слябы, тонкие слябы и т.д.It should be noted that “products with an elongated cross-section” are called metallurgical products (products), the width of which is at least twice as thick as slabs, small slabs, thin slabs, etc.

Появившись в области непрерывного литья стали в начале семидесятых годов, электромагнитное перемешивание быстро утвердилось в качестве практически единственного инструмента для управления течениями в лунках жидкого металла во время затвердевания. Следует отметить, что наиболее распространенным принципом является принцип, хорошо известный под названием магнитогидродинамики (МГД), согласно которому с помощью подвижного (вращающегося или скользящего) магнитного поля, создаваемого одним или чаще несколькими многофазными индукторами, располагаемыми в непосредственной близости от отливаемого изделия, жидкий метал приводится в движение этим полем. Соответственно, установленные по металлургической длине литейной машины эти индукторы, на которые подается электрический ток регулируемой частоты, позволяют получить различные режимы перемешивания, приспосабливаемые к потребностям металлурга.Appearing in the field of continuous casting of steel in the early seventies, electromagnetic stirring quickly established itself as almost the only tool for controlling flows in the holes of liquid metal during solidification. It should be noted that the most common principle is the principle, well known under the name of magnetohydrodynamics (MHD), according to which, using a moving (rotating or sliding) magnetic field created by one or more several multiphase inductors located in the immediate vicinity of the molded product, liquid metal driven by this field. Accordingly, these inductors installed along the metallurgical length of the foundry machine, to which an electric current of adjustable frequency is supplied, allow various mixing modes to be adapted to the needs of the metallurgist.

Кроме того, последние достижения в понимании механизмов затвердевания металла во время непрерывного литья доказали важность циркуляционных перемещений жидкого металла в обеспечении качества в целом (то есть доброкачественности внутренних зон, чистоты поверхности или чистоты по неметаллургическим включениям, структуры кристаллизации и т.д.) полученного затвердевшего изделия.In addition, recent advances in understanding the solidification mechanisms of metal during continuous casting have proved the importance of circulating movements of liquid metal in ensuring quality in general (i.e., the purity of internal zones, surface cleanliness or purity for non-metallurgical inclusions, crystallization structure, etc.) of the obtained solidified products.

В этой связи перемещения, которые сообщаются расплавленному металлу во время непрерывного литья, можно схематически подразделить на две отдельные категории в зависимости от того, рассматриваются ли они на уровне кристаллизатора или ниже, на уровне ступеней вторичного охлаждения литейной машины.In this regard, the movements that are communicated to the molten metal during continuous casting can be schematically divided into two separate categories, depending on whether they are considered at the mold level or lower, at the level of the secondary cooling stages of the casting machine.

Перемещения, сообщаемые жидкому металлу внутри кристаллизатора, т.е. там, где доля жидкого металла является преобладающей, предназначены по существу для управления течениями в этом чувствительном месте. Именно здесь находится открытая поверхность разливаемого металла, внутренняя бездефектность которого, например, во многом зависит от геометрической формы этой поверхности. И именно здесь, в частности, формируется первый затвердевающий слой, который, как известно, имеет первостепенное значение как для качества поверхности получаемого отливаемого изделия, так и для управления самим процессом литья.The movements reported to the molten metal inside the mold, i.e. where the proportion of liquid metal is predominant, they are intended essentially to control the flows in this sensitive place. It is here that the open surface of the cast metal is located, the internal defect-freeness of which, for example, largely depends on the geometric shape of this surface. And it is here, in particular, that the first hardening layer is formed, which, as you know, is of paramount importance both for the surface quality of the resulting cast product and for controlling the casting process itself.

В связи с этим путем перемешивания металла в жидкой лунке под кристаллизатором, то есть в зоне вторичного охлаждения (часто называемой просто «вторичной зоной»), стремятся улучшить внутреннюю металлургическую структуру изделия за счет максимально обширного развития кристаллизации равноосного типа, что, как известно, способствует как микроликвации легирующих элементов, так и устранению внутренней пористости отливаемого изделия. Таким образом, к электромагнитному перемешиванию прибегают все чаще тогда, когда речь идет о получении изделий, для которых доброкачественность внутренних зон и отсутствие пористости являются первостепенными требованиями, таких как толстые листы, предназначенные, например, для изготовления котлов или сварных труб большого диаметра.In this regard, by mixing the metal in a liquid well under the mold, that is, in the secondary cooling zone (often referred to simply as the "secondary zone"), they strive to improve the internal metallurgical structure of the product due to the most extensive development of equiaxial crystallization, which, as you know, contributes to both microliquations of alloying elements and elimination of the internal porosity of the molded product. Thus, electromagnetic stirring is increasingly being used when it comes to obtaining products for which the purity of the inner zones and the absence of porosity are paramount requirements, such as thick sheets, for example, for the manufacture of boilers or welded pipes of large diameter.

Для лучшего понимания настоящего изобретения, которое будет изложено ниже, приведем схему, показанную на прилагаемой к настоящему описанию фиг.3 и взятую из документа FR 72.20546, из которой видно, что в зоне вторичного охлаждения машины для непрерывного литья слябов устанавливают линейные индукторы 41, 41', расположенные друг против друга по обе стороны от больших боковых сторон отливаемого изделия и создающие магнитные поля, скользящие в поперечном направлении по ширине изделия. Благодаря этому внутри жидкого металла возникают течения, которые в основном развиваются по двум смежным петлям, вращающимся в противоположных направлениях. Эти петли 42, 43 образуются параллельно большим боковым сторонам и располагаются по высоте отливаемого изделия по обе стороны от общей поперечной активной рабочей зоны магнитного поля, при этом потоки в каждой петле поднимаются вдоль малой боковой стороны и опускаются вдоль противоположной малой боковой стороны. Такую конфигурацию перемещения обычно называют «конфигурацией крыльев бабочки».For a better understanding of the present invention, which will be described below, we present the circuit shown in the attached to the present description of figure 3 and taken from the document FR 72.20546, which shows that in the zone of secondary cooling machines for continuous casting of slabs installed linear inductors 41, 41 ', located opposite each other on both sides of the large sides of the molded product and creating magnetic fields that slide in the transverse direction across the width of the product. Due to this, flows arise inside the liquid metal, which mainly develop along two adjacent loops rotating in opposite directions. These loops 42, 43 are formed parallel to the large lateral sides and are located along the height of the molded product on both sides of the common transverse active working zone of the magnetic field, while the flows in each loop rise along the small side and lower along the opposite small side. This configuration of movement is usually called the "configuration of the wings of a butterfly."

Как показано на прилагаемой фиг.4, взятой из документа FR 82.10844, количество зон 51, 52 поперечного активного действия магнитных полей можно увеличить по длине литейной машины. В этом случае получают попарно противоположное направление вращения двух соседних петель и за счет этого увеличивают объем перемешиваемого металла при заданной обеспечиваемой мощности перемешивания. Таким образом получают топологию перемещений, называемую «конфигурацией тройного нуля» и представляющую собой три смежные петли, вращающиеся попарно в противоположном направлении: центральную петлю 60, находящуюся между двумя поперечными рабочими зонами 51 и 52, и две наружные петли 61 и 62, находящиеся по обе стороны от центральной петли и вращающиеся в одном направлении.As shown in the attached figure 4, taken from document FR 82.10844, the number of zones 51, 52 of the transverse active action of magnetic fields can be increased along the length of the casting machine. In this case, the opposite direction of rotation of two adjacent loops is obtained in pairs and due to this, the volume of the mixed metal is increased at a given provided mixing power. In this way, a topology of displacements called a “triple zero configuration” is obtained, which consists of three adjacent loops rotating in pairs in the opposite direction: a central loop 60 located between two transverse working areas 51 and 52, and two outer loops 61 and 62 located on both sides of the central loop and rotating in the same direction.

Независимо от выбранного варианта, его можно осуществлять как с использованием индукторов, расположенных за опорными валками зоны вторичного охлаждения литейной машины, так и между этими валками (FR 72.20547), или установленных внутри валков (FR 72.20546). Это же, кстати, относится и к средствам реализации настоящего изобретения, которые будут описаны ниже.Regardless of the option chosen, it can be carried out both using inductors located behind the backup rolls of the secondary cooling zone of the foundry machine, and between these rolls (FR 72.20547), or installed inside the rolls (FR 72.20546). The same, incidentally, applies to the means of implementation of the present invention, which will be described below.

Очевидно, что в историческом плане открытие перемещений такого типа, основанного на рециркуляции металла в виде петель, образующихся в плоскости, параллельной большим боковым сторонам сляба, было вызвано тем, что, в отличие от длинномерных изделий, при непрерывном литье плоских изделий удлиненная форма поперечного сечения изделия не способствует установлению стабильного вращательного перемещения вокруг оси литья. Причиной этого, по всей видимости, являются значительные градиенты скорости, которые необходимо создавать в толщине изделия, которая даже для самых толстых изделий не превышает двадцати сантиметров.Obviously, in the historical plan, the discovery of movements of this type, based on the recirculation of metal in the form of loops formed in a plane parallel to the large sides of the slab, was due to the fact that, unlike long products, when continuously casting flat products, an elongated cross-sectional shape products does not contribute to the establishment of stable rotational movement around the axis of the casting. The reason for this, apparently, is the significant speed gradients that must be created in the thickness of the product, which even for the thickest products does not exceed twenty centimeters.

Конфигурация в виде смежных петель того типа, который показан на фиг.3 и 4, образующихся по металлургической длине параллельно большим боковым сторонам изделия, как раз не страдает таким недостатком. Кроме того, она обеспечивает лучший тепловой обмен между верхней и нижней частью литейной машины. Более горячий расплавленный металл из верхней части за счет принудительной конвекции опускается вниз нисходящими потоками 42а и 43а, тогда как восходящие потоки 42b и 43b привносят в верхнюю часть кристаллиты затвердевшего металла, захватываемые в нижней части, способствуя, таким образом, раннему развитию кристаллизации равноосного типа, широкой и равномерной от периферии к центру отливаемого изделия. Однако эти петли 42, 43 нельзя слишком сильно активизировать в сторону верхней части, как того хотелось бы, поскольку это может нарушить открытую поверхность металла в кристаллизаторе. Действительно, в настоящее время известно, насколько сохранение хрупкого гидродинамического равновесия течений в кристаллизаторе, превалирующих на этом уровне, необходимо для обеспечения качества поверхности, верхнего слоя и внутренних зон отливаемого изделия.The configuration in the form of adjacent loops of the type shown in FIGS. 3 and 4, which are formed along the metallurgical length parallel to the large sides of the product, does not suffer from such a drawback. In addition, it provides the best heat exchange between the upper and lower parts of the casting machine. Due to forced convection, the hotter molten metal from the upper part is lowered downward by descending flows 42a and 43a, while the ascending flows 42b and 43b bring solidified metal crystallites captured in the lower part to the upper part, thus contributing to the early development of equiaxial crystallization. wide and uniform from the periphery to the center of the molded product. However, these loops 42, 43 cannot be activated too much towards the upper part, as we would like, since this can disrupt the open surface of the metal in the mold. Indeed, it is now known how much maintaining the fragile hydrodynamic equilibrium of flows in the mold, prevailing at this level, is necessary to ensure the quality of the surface, top layer and inner zones of the molded product.

В наши дни получила практически всеобщее распространение подача разливаемого металла в верхнюю часть кристаллизатора при помощи погружного разливочного стакана с боковыми выходными каналами, открывающимися напротив малых стенок кристаллизатора, вместо разливки из прямого разливочного стакана с единственным осевым выходным каналом, который теперь используют только для литья длинномерных изделий. Главное преимущество в плане формирования течений в кристаллизаторе состоит в том, что, как схематично показано на фиг.1, за счет явления отскока от малых концевых стенок кристаллизатора струя горячего жидкого металла, выходящая из каждого бокового канала 27, 27' разливочного стакана 26, естественным образом разделяется на две части. Основная часть 21 направляется вниз в сторону извлечения отлитого изделия. Другая, отраженная часть 22, направляется вверх, обеспечивая вблизи открытой поверхности 23 металла в кристаллизаторе энтальпию, необходимую для предупреждения явлений застывания разливаемого металла на уровне мениска, которые часто приводят к нежелательному прерыванию литья. Таким образом, в кристаллизаторе реализуют режим циркуляции, называемый «двойной петлей» в противоположность режиму «простой петли».Nowadays, the flow of cast metal to the upper part of the mold has become almost universal by means of a submersible casting nozzle with side outlet channels opening opposite the small mold walls, instead of casting from a direct nozzle with a single axial outlet channel, which is now used only for casting long products . The main advantage in terms of the formation of flows in the mold is that, as shown schematically in FIG. 1, due to the phenomenon of a bounce from the small end walls of the mold, a stream of hot liquid metal exiting from each side channel 27, 27 ′ of the casting nozzle 26 is natural divided into two parts. The main part 21 is directed downward towards the extraction of the molded product. The other, reflected part 22, is directed upward, providing the enthalpy necessary to prevent the pouring of metal at the meniscus level, which often lead to an undesired interruption of casting, near the open surface 23 of the metal in the mold. Thus, a circulation mode called a “double loop” as opposed to a “simple loop” mode is realized in the mold.

Этот вариант, показанный на фиг.7, прежде всего характеризуется явлением подъема металла в сторону мениска сразу же после его выхода из каналов разливочного стакана, что часто достигается предупреждающим закупоривание вдуванием в разливочный стакан аргона из находящегося сверху распределителя (промежуточного ковша непрерывной разливки). Этот немедленный подъем вверх затем продолжается поверхностным потоком в направлении каждой малой боковой стороны и опусканием вдоль этой стороны. Таким образом, в кристаллизаторе довольно быстро устанавливается картина распределения скоростей, в общем направленных вниз в сторону извлечения изделия, при отсутствии верхней петли 22, доставляющей «горячий» металл к мениску.This option, shown in Fig. 7, is primarily characterized by the phenomenon of metal lifting toward the meniscus immediately after it leaves the channels of the pouring cup, which is often achieved by preventing clogging by injection of argon into the pouring cup from the distributor located on top (continuous continuous casting ladle). This immediate upward movement then continues with a surface flow in the direction of each small lateral side and lowering along this side. Thus, the pattern of the distribution of velocities, generally directed downward to the side of the product extraction, in the absence of the upper loop 22, which delivers the “hot” metal to the meniscus, is quickly established in the mold.

Однако стабильный режим «двойной петли» может быть достигнут в кристаллизаторе только при соблюдении в нем соответствующих условий (скорость разливки, ширина сляба, глубина погружения разливочного стакана, расход вдуваемого для предупреждения закупоривания аргона и т.д.). Во время самого процесса литья могут возникнуть непредвиденные переходы в режим «простой петли», если эти условия меняются, что, как правило, чаще всего и происходит.However, a stable “double loop” mode can be achieved in the mold only if the appropriate conditions are met in it (casting speed, slab width, immersion depth of the casting cup, injection rate to prevent argon clogging, etc.). During the casting process itself, unforeseen transitions to the “simple loop” mode can occur if these conditions change, which, as a rule, most often happens.

Кроме того, существенный аспект в плане управления течениями в режиме «двойной петли» в кристаллизаторе состоит в сохранении внутри кристаллизатора «право-левой» симметрии перемещений рециркуляции к мениску по обе стороны от разливочного стакана. Действительно, известно, что появление асимметрии на этом уровне является причиной явления колебаний ванны жидкого металла, которые могут привести к нежелательному явлению боковой качки на поверхности, хорошо известному операторам, работающим на разливочной площадке. Это значит, что необходимо следить за тем, чтобы потоки 22, 22' частичной рециркуляции вверх были прежде всего стабилизированы во времени для предупреждения появления «лево-правой» асимметрии. Эти восходящие потоки, будучи достаточно эффективными в термическом плане для подачи к мениску необходимого количества калорий, вместе с тем не должны быть слишком сильными с точки зрения гидродинамики с тем, чтобы избежать слишком сильного нарушения линии 25 первичного затвердевания, которая образуется по краю мениска рядом с охлаждаемой медной стенкой кристаллизатора. Равномерность этой линии первичного затвердевания является залогом однородности формирования первого затвердевающего слоя в верхней части кристаллизатора, без чего возникает опасность неизбежных прорывов под кристаллизатором при провисании за счет включений шлака или локального уменьшения толщины затвердевшего слоя.In addition, a significant aspect in terms of controlling the flows in the “double loop” mode in the mold is to maintain the “right-left” symmetry of the recirculation movements to the meniscus on both sides of the nozzle inside the mold. Indeed, it is known that the appearance of asymmetry at this level is the cause of the phenomenon of oscillations of the molten metal bath, which can lead to the undesirable phenomenon of side rolling on the surface, well known to operators working on the casting site. This means that it is necessary to ensure that flows 22, 22 'of partial recirculation upward are primarily stabilized in time to prevent the appearance of "left-right" asymmetry. These ascending fluxes, being thermally effective enough to supply the necessary number of calories to the meniscus, should not be too strong from the point of view of hydrodynamics in order to avoid too much disruption of the primary solidification line 25, which is formed along the edge of the meniscus near cooled copper wall of the mold. The uniformity of this line of primary hardening is the key to the uniformity of the formation of the first hardening layer in the upper part of the mold, without which there is a danger of inevitable breaks under the mold during sagging due to inclusions of slag or a local decrease in the thickness of the hardened layer.

Проще говоря, при разливке из погружного разливочного стакана с боковыми отверстиями во время одной и той же разливки случайно или, во всяком случае, непроизвольно в кристаллизаторе можно получить течения типа «двойной петли» или типа «простой петли», либо течения, неустойчивые из-за «лево-правой» асимметрии.Simply put, when casting from a submersible nozzle with side openings during the same casting, randomly, or in any case, involuntarily in the mold, it is possible to obtain “double loop” or “simple loop” flows or unstable flows for the "left-right" asymmetry.

Именно в силу указанных трудностей управления течениями в верхней части машин для непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) в последнее время стали появляться системы электромагнитного перемешивания, воздействующие в кристаллизаторе уже на боковые струи, выходящие из разливочного стакана. Как видно из схем, показанных на фиг.2а и 2b, взятых из документа JP 1.534.702, магнитные поля, движущиеся горизонтально, создаются многофазными линейными индукторами 30а, 30b и 30'a, 30'b, установленными по большим боковым сторонам кристаллизатора 32 напротив траектории выхода струй металла с двух сторон разливочного стакана 31. В зависимости от регулирования направления скольжения полей можно замедлять течение рассматриваемой струи (противоточное скольжение полей от малой стенки к разливочному стакану - фиг.2b₁) или, наоборот, ускорять (скольжение в совпадающем направлении от разливочного стакана к малой стенке - фиг.2b₂). Это позволяет в принципе регулировать подвод энтальпии в направлении поверхности разливаемого металла, например, в зависимости от условий разливки, существенно не нарушая режима течения в кристаллизаторе, сохранение которого является приоритетным.It is precisely because of the indicated difficulties in controlling the flows in the upper part of continuous casting machines (CCMs) that electromagnetic stirring systems have recently begun to appear, acting in the mold already on the side jets leaving the pouring nozzle. As can be seen from the circuits shown in figa and 2b, taken from document JP 1.534.702, the magnetic fields moving horizontally are created by multiphase linear inductors 30a, 30b and 30'a, 30'b mounted on the large lateral sides of the mold 32 opposite the exit path of the jets of metal from two sides of the pouring nozzle 31. Depending on the regulation of the direction of sliding of the fields, it is possible to slow down the flow of the considered jet (countercurrent sliding of the fields from the small wall to the pouring nozzle - fig.2b ₁ ) or, conversely, to accelerate (sliding the falling direction from the nozzle to the small wall - fig.2b ₂ ). This allows, in principle, to regulate the enthalpy supply in the direction of the surface of the cast metal, for example, depending on the casting conditions, without substantially violating the flow regime in the mold, the preservation of which is a priority.

Таким образом, из представленного выше краткого изложения известных технических решений очевидно разграничение и даже противоречие, существующее при литье изделий удлиненного поперечного сечения, с одной стороны, между перемешиванием металла в кристаллизаторе и, с другой стороны, перемешиванием в зоне вторичного охлаждения.Thus, from the above summary of the known technical solutions, the demarcation and even contradiction that exists when casting products of elongated cross section, on the one hand, between the mixing of the metal in the mold and, on the other hand, the mixing in the secondary cooling zone are obvious.

Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка. Говоря другими словами, в применении к непрерывному литью изделий удлиненного поперечного сечения, в частности слябов, изобретение имеет своей целью, за счет общего рассматриваемого перемещения перемешивания расплавленного металла по металлургической длине, обеспечить хороший обмен металлом, еще находящимся в жидком состоянии, в двух направлениях между зоной вторичного охлаждения и кристаллизатором. Таким образом можно добиться как термической, так и химической однородности между верхней и нижней частью лунки жидкого металла, не нарушая режима течения в кристаллизаторе и, если это необходимо, не отказываясь при этом от преимуществ, проявляющихся в целом при перемешивании в кристаллизаторе и перемешивании в зоне вторичного охлаждения соответственно.An object of the present invention is to remedy this drawback. In other words, as applied to continuous casting of elongated cross-sectional products, in particular slabs, the invention aims, due to the general considered movement of mixing the molten metal along the metallurgical length, to ensure a good exchange of metal, still in the liquid state, in two directions between secondary cooling zone and crystallizer. Thus, it is possible to achieve both thermal and chemical homogeneity between the upper and lower parts of the molten metal well without violating the flow regime in the mold and, if necessary, without giving up the advantages manifested as a whole when mixing in the mold and mixing in the zone secondary cooling respectively.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является улучшение металлургического качества в случае тех марок стали, для которых необходимо соблюдать доброкачественность внутренних зон, таких как марки стали для толстых листов или для сварных труб большого диаметра, ферритные нержавеющие стали или кремнистые электротехнические стали.An additional objective of the present invention is to improve the metallurgical quality in the case of steel grades for which it is necessary to observe the good quality of the inner zones, such as steel grades for thick sheets or for welded pipes of large diameter, ferritic stainless steels or silicon electrical steel.

Еще одна дополнительная задача настоящего изобретения состоит в обеспечении возможности воздействовать на течения во вторичной зоне для их использования на уровне струй, выходящих из разливочного стакана, либо в качестве агента-ускорителя, либо, наоборот, агента-замедлителя металла, поступающего в кристаллизатор, либо в качестве средства для противодействия любому проявлению «лево-правой» асимметрии перемещений металла внутри кристаллизатора.Another additional objective of the present invention is to provide an opportunity to influence the flows in the secondary zone for their use at the level of the jets leaving the pouring nozzle, either as an accelerator agent, or, conversely, a metal retardant entering the crystallizer, or as a means of counteracting any manifestation of the “left-right” asymmetry of metal movements inside the mold.

С учетом этих задач, объектом настоящего изобретения является способ электромагнитного перемешивания в зоне вторичного охлаждения установки непрерывного литья слябов или других аналогичных изделий удлиненного поперечного сечения, кристаллизатор которой оборудован погружным разливочным стаканом с боковыми выходными каналами, направленными к малым боковым сторонам, осуществляемый при помощи скользящих магнитных полей, создаваемых многофазными индукторами, установленными вблизи разливаемого металла, отличающийся тем, что в упомянутой зоне вторичного охлаждения принудительно создают продольное течение жидкого металла, локализованное в срединной области отливаемого изделия сообразно двум противоположным коллинеарным потокам.In view of these objectives, an object of the present invention is a method of electromagnetic stirring in a secondary cooling zone of a continuous casting slab or other similar product of elongated cross section, the mold of which is equipped with a submersible casting nozzle with lateral output channels directed to the small lateral sides, carried out using sliding magnetic fields created by multiphase inductors installed near the cast metal, characterized in that in mention In this zone of secondary cooling, a longitudinal flow of liquid metal is forcibly created, localized in the middle region of the molded product in accordance with two opposite collinear flows.

При этом естественным образом во вторичной зоне устанавливается общая циркуляция жидкого металла, которая организуется в виде «четырехлистника» с двумя верхними лепестками и двумя нижними лепестками, и при этом два верхних лепестка доходят в кристаллизаторе до уровня струй, выходящих из каналов разливочного стакана.Naturally, in the secondary zone, the general circulation of the liquid metal is established, which is organized in the form of a “four leaf” with two upper petals and two lower petals, while the two upper petals reach the level of the jets leaving the channels of the pouring nozzle in the mold.

Согласно одному варианту, два противоположных продольных коллинеарных потока в срединной части изделия создают удаляющимися друг от друга таким образом, чтобы два верхних лепестка, доходящие в кристаллизаторе до уровня струй, выходящих из каналов разливочного стакана, совпадали с ними в виде прямотока для их ускорения.According to one embodiment, two opposite longitudinal collinear flows in the middle part of the product are created moving away from each other so that the two upper lobes reaching the level of the jets leaving the channels of the pouring nozzle coincide with them in the form of a forward flow to accelerate them.

Согласно другому варианту, два противоположных продольных коллинеарных потока в срединной части изделия создают сходящимися друг к другу таким образом, чтобы два верхних лепестка, доходящие в кристаллизаторе до уровня струй, выходящих из каналов разливочного стакана, накладывались на них противотоком для их замедления.According to another embodiment, two opposite longitudinal collinear flows in the middle part of the product are created converging to each other so that the two upper petals reaching the level of the jets leaving the channels of the pouring nozzle are superimposed on them in countercurrent to slow them down.

Согласно одному конкретному варианту осуществления способа, локализацию продольного течения во вторичной зоне смещают вбок к одной или другой малой стенке отливаемого изделия с тем, чтобы противостоять появлению «лево-правой» асимметрии в перемещениях металла внутри кристаллизатора.According to one specific embodiment of the method, the localization of the longitudinal flow in the secondary zone is shifted laterally to one or another small wall of the molded product in order to withstand the appearance of “left-right” asymmetry in the movements of the metal inside the mold.

Согласно другому варианту осуществления, продольное течение металла в срединной области отливаемого изделия сообразно двум противоположным коллинеарным потокам создают при помощи подвижных коллинеарных магнитных полей, скользящих продольно в упомянутой срединной области, либо приближаясь друг к другу, либо удаляясь друг от друга.According to another embodiment, the longitudinal metal flow in the middle region of the molded product in accordance with two opposite collinear flows is created by moving collinear magnetic fields sliding longitudinally in said middle region, either approaching each other or moving away from each other.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, продольное течение металла в срединной области отливаемого изделия сообразно двум противоположным коллинеарным потокам создают при помощи подвижных коллинеарных магнитных полей, скользящих поперек по ширине отливаемого изделия, либо приближаясь друг к другу от края к центру отливаемого изделия, либо удаляясь друг от друга от центра к краю отливаемого изделия.According to a preferred embodiment, the longitudinal flow of metal in the middle region of the molded product in accordance with two opposite collinear flows is created by moving collinear magnetic fields sliding across the width of the molded product, either approaching each other from the edge to the center of the molded product, or moving away from each other from the center to the edge of the molded product.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, скользящие магнитные поля создают при помощи многофазных линейных индукторов, которые располагают напротив больших боковых сторон отливаемого изделия.According to another preferred embodiment, the sliding magnetic fields are created using multiphase linear inductors, which are located opposite the large sides of the molded product.

В подварианте индукторы запитывают электрическими токами с разными силами тока с тем, чтобы дифференцированно регулировать воздействие на два противоположных коллинеарных потока металла, создаваемых скользящими магнитными полями, генерируемыми этими индукторами.In a sub-option, the inductors are supplied with electric currents with different amperage in order to differentially control the effect on two opposing collinear metal flows created by the sliding magnetic fields generated by these inductors.

Под «коллинеарным» скольжением полей или потоков металла следует понимать, что магнитные поля и соответственно потоки металла движутся не параллельно друг другу, а по одной линии, наподобие коллинеарных векторов по сравнению с параллельными векторами.By “collinear” sliding of fields or metal flows it should be understood that magnetic fields and, accordingly, metal flows do not move parallel to each other, but along a single line, like collinear vectors compared to parallel vectors.

Как будет показано ниже, настоящее изобретение по своим основополагающим принципам состоит в создании в зоне вторичного охлаждения крестообразного перемешивания с двумя поперечными ветвями и двумя продольными ветвями. Поперечные (или горизонтальные, если смотреть по отношению к вертикальной оси литья) ветви распространяются по ширине отливаемого изделия, а две продольные (или вертикальные) ветви распространяются в срединной (чаще всего осевой) области отливаемого изделия.As will be shown below, the present invention, according to its fundamental principles, consists in creating crosswise mixing with two transverse branches and two longitudinal branches in the secondary cooling zone. The transverse (or horizontal, when viewed with respect to the vertical axis of the casting) branches extend along the width of the molded product, and two longitudinal (or vertical) branches propagate in the median (most often axial) region of the molded product.

Именно формирование во вторичной зоне такого «креста» перемешивания, который, вследствие возникающих течений рециркуляции в виде четырехлистника внутри жидкой лунки, приводит к образованию общей конфигурации перемещений, затрагивающей также область кристаллизатора и позволяющей решить вышеупомянутые задачи, поставленные перед изобретением.It is the formation in the secondary zone of such a “cross” of mixing, which, due to the occurring recirculation flows in the form of a four-leaf inside the liquid well, leads to the formation of a common displacement configuration that also affects the crystallizer region and allows solving the above-mentioned problems posed by the invention.

Настоящее изобретение и его другие аспекты будут более очевидны из нижеследующего описания, которое приведено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The present invention and its other aspects will be more apparent from the following description, which is given with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг.1-4 иллюстрируют известный уровень техники, уже рассматривавшийся выше.Figures 1-4 illustrate the prior art already discussed above.

В частности, фиг.1 - классическая схема, показывающая в центральном вертикальном разрезе, параллельном большим стенкам кристаллизатора, известную картину распределения перемещений циркуляции жидкого металла, поступающего в кристаллизатор непрерывного литья слябов через погружной разливочный стакан, снабженный боковыми выходными каналами, открывающимися в сторону малых боковых стенок.In particular, FIG. 1 is a classic diagram showing, in a central vertical section parallel to the large walls of the mold, a known distribution pattern of the circulation movements of the molten metal entering the continuous slab casting mold through an immersion casting cup provided with lateral outlet channels opening towards small lateral ones the walls.

Фиг.2а, 2b₁ и 2b₂- схемы согласно двум видам (вид в перспективе слева и вид в разрезе справа) известных режимов электромагнитного перемешивания в кристаллизаторе для непрерывного литья слябов, снабженном погружным разливочным стаканом с боковыми выходными каналами (см. фиг.1) при помощи многофазных линейных индукторов, расположенных по обе стороны от разливочного стакана на каждой большой стенке и создающих магнитные поля, скользящие горизонтально в противоположных друг другу направлениях по одной стенке либо в том же направлении, что и выходящая струя металла, на которую они действуют (фиг.2b₂), либо в противоположном направлении (фиг.2b₁ и 2а).Figa, 2b ₁ and 2b ₂ are diagrams according to two types (perspective view on the left and a sectional view on the right) of known modes of electromagnetic stirring in a mold for continuous casting of slabs, equipped with a submersible casting glass with side output channels (see figure 1 ) using multiphase linear inductors located on both sides of the nozzle on each large wall and creating magnetic fields that slide horizontally in opposite directions along one wall or in the same direction as the exit the siding metal stream on which they act (fig.2b ₂ ), or in the opposite direction (fig.2b ₁ and 2a).

Фиг.3 - упрощенная схема, показывающая в перспективе сляб в ходе непрерывного литья в зоне вторичного охлаждения литейной машины. Эта зона снабжена парой линейных индукторов, расположенных друг против друга с каждой стороны изделия по его ширине и создающих скользящее горизонтально магнитное поле таким образом, чтобы реализовать режим электромагнитного перемешивания в виде «крыльев бабочки», известный, например, из упомянутого документа FR 72.20546.Figure 3 is a simplified diagram showing in perspective a slab during continuous casting in the secondary cooling zone of a casting machine. This zone is equipped with a pair of linear inductors located opposite each other on each side of the product along its width and creating a horizontally sliding magnetic field in such a way as to implement the electromagnetic mixing mode in the form of "butterfly wings", known, for example, from the aforementioned document FR 72.20546.

Фиг.4 - схема, аналогичная схеме, показанной на фиг.3, но показывающая режим электромагнитного перемешивания в виде «тройной петли», который реализуется, например, согласно вышеупомянутому документу FR 82.10844.FIG. 4 is a diagram similar to that shown in FIG. 3, but showing the electromagnetic stirring mode as a “triple loop”, which is implemented, for example, according to the aforementioned document FR 82.10844.

Фиг.5-9 относятся к настоящему изобретению. 5-9 relate to the present invention.

В частности, фиг.5 - общая схема в осевом вертикальном разрезе, параллельном большим стенкам кристаллизатора для непрерывного литья слябов, оборудованного погружным разливочным стаканом с боковыми выходными каналами, открывающимися в сторону малых боковых стенок, показывающая принцип общего перемешивания в виде четырехлистника в зоне вторичного охлаждения согласно одному из двух вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором противоположные продольные потоки удаляются друг от друга, и картину распределения перемещений циркуляции жидкого металла, получаемую внутри этой зоны непосредственно под кристаллизатором.In particular, Fig. 5 is a general diagram in an axial vertical section parallel to the large walls of the continuous casting mold equipped with a submersible casting cup with side outlet channels opening towards the small side walls, showing the principle of general mixing in the form of a four-leaf in the secondary cooling zone according to one of two embodiments of the present invention, in which the opposing longitudinal flows are removed from each other, and the distribution pattern of the movements of qi liquid metal circulation obtained inside this zone directly below the crystallizer.

Фиг.6 - схема, аналогичная показанной на фиг.5, но в этом случае для режима течения в кристаллизаторе не в виде «двойной петли», а в виде «простой петли».6 is a diagram similar to that shown in figure 5, but in this case for the flow regime in the mold is not in the form of a "double loop", but in the form of a "simple loop".

Фиг.7а - схема, которая на основе воспроизведения фиг.5 показывает средство реализации перемешивания в виде четырехлистника при помощи линейных индукторов с горизонтально скользящим магнитным полем.Fig. 7a is a diagram which, based on the reproduction of Fig. 5, shows a means for implementing mixing in the form of a four-leaf using linear inductors with a horizontally sliding magnetic field.

Фиг.7b - схема, аналогичная фиг.7а, показывающая другой вариант реализации данного варианта осуществления настоящего изобретения при помощи линейных индукторов с вертикально скользящим магнитным полем.Fig. 7b is a diagram similar to Fig. 7a, showing another embodiment of this embodiment of the present invention using linear inductors with a vertically sliding magnetic field.

Фиг.8 - схема, которая на основе воспроизведения фиг.5 показывает предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором в кристаллизаторе создается дополнительная циркуляция в режиме «двойной петли» при помощи линейных индукторов с горизонтально скользящим магнитным полем, непосредственно воздействующим на струи металла, выходящие из каналов разливочного стакана.Fig. 8 is a diagram that, based on the reproduction of Fig. 5, shows a preferred embodiment of the present invention, in which additional double-loop circulation is created in the mold using linear inductors with a horizontally sliding magnetic field directly acting on the metal jets exiting from channels of a pouring glass.

Фиг.9 - другой подвариант того варианта осуществления настоящего изобретения, который заключается в создании противоположных продольных течений в срединной части отливаемого изделия, но не расходящихся, а сходящихся.Fig.9 is another sub-variant of that embodiment of the present invention, which consists in creating opposite longitudinal flows in the middle part of the molded product, but not diverging, but converging.

Напомним, что фиг.1-4 были использованы в начале данного описания для изложения известного уровня техники. Поэтому в дальнейшем они рассматриваться не будут.Recall that FIGS. 1-4 were used at the beginning of this description to state the prior art. Therefore, they will not be considered in the future.

На фиг.5-9 показан режим перемешивания во вторичной зоне в соответствии с настоящим изобретением в двух его вариантах (расходящиеся и сходящиеся в центре течения), при котором скользящие магнитные поля, как и создающие их линейные индукторы, показаны толстыми вертикальными или горизонтальными стрелками. Создаваемые конвекционные перемещения показаны их главными траекториями в виде линий со стрелками на концах, указывающими на направление циркуляции перемещения по несущей траектории. Сплошными линиями показаны активные конвекционные зоны, то есть зоны циркуляции, находящиеся под действием скользящих магнитных полей. Пунктирными линиями показаны пассивные конвекционные зоны, то есть зоны рециркуляции, которые обязательно дополняют предыдущие зоны для замыкания петлеобразных перемещений.Figure 5-9 shows the mixing mode in the secondary zone in accordance with the present invention in two versions (diverging and converging in the center of the flow), in which the sliding magnetic fields, as well as the linear inductors creating them, are shown by thick vertical or horizontal arrows. The convection movements created are shown by their main paths in the form of lines with arrows at the ends, indicating the direction of circulation of movement along the bearing path. Solid lines show active convection zones, that is, circulation zones under the action of moving magnetic fields. Dashed lines show passive convection zones, i.e. recirculation zones, which necessarily complement the previous zones for closing loop-like movements.

На этих фигурах одинаковые элементы обозначены идентичными позициями. В случае необходимости, чтобы не загромождать некоторые фигуры, периодически повторяющиеся позиции не нанесены с тем, чтобы более четко показать основные элементы на этих фигурах.In these figures, like elements are denoted by identical positions. If necessary, in order not to clutter up some figures, periodically repeating positions are not applied in order to more clearly show the main elements in these figures.

На каждой из этих фигур показан кристаллизатор 1 для непрерывного литья слябов, под которым находится зона 2 вторичного охлаждения литейной машины, в данном случае произвольно показанной без опорных валков, чтобы не загромождать чертеж. Поскольку изображение представлено в плоскости, параллельной большим стенкам кристаллизатора, то видны только малые боковые стенки 3 и 3', которые определяют малые боковые стороны 18, 18' отливаемого изделия 6. Поскольку большие боковые стороны находятся в плоскости фигур, они позициями на фигурах не обозначены. Кроме того, для большей ясности позицией 6 обозначен как сам отливаемый сляб, так и его не закристаллизовавшаяся жидкая сердцевина, называемая обычно «лункой затвердевания».Each of these figures shows a mold 1 for continuous casting of slabs, under which there is a zone 2 of secondary cooling of the casting machine, in this case arbitrarily shown without backup rolls, so as not to clutter the drawing. Since the image is presented in a plane parallel to the large walls of the mold, only the small side walls 3 and 3 'are visible, which define the small sides 18, 18' of the molded product 6. Since the large sides are in the plane of the figures, they are not indicated by the positions in the figures . In addition, for greater clarity, reference numeral 6 denotes both the molded slab itself and its non-crystallized liquid core, usually referred to as the “solidification well”.

Погружной разливочный стакан 4, центрированный по оси А литья (в данном случае, как известно, совпадающей с продольной осью отливаемого изделия), питает кристаллизатор расплавленным металлом, поступающим сверху из распределителя (промежуточного ковша непрерывной разливки), не показанного на фигурах. Этот разливочный стакан снабжен боковыми выходными каналами 5 и 5', каждый из которых обращен соответственно в сторону одной из малых стенок 3 и 3'. Формат отливаемого изделия определяется внутренними размерами кристаллизатора, ограничивающими литейное пространство, в которое поступает расплавленный металл в виде струй 7, 7', выходящих из каналов разливочного стакана 4, в классическом случае - в направлении, в среднем более или менее горизонтальном или с небольшим наклоном вниз. Таким образом, отливаемое изделие формируется постепенно сверху от уровня мениска 8 вниз в направлении извлечения из литейной машины по вертикали или по изогнутой траектории в плоскости, перпендикулярной к плоскости фигуры, со скоростью извлечения (скоростью литья), обычно составляющей порядка метра в минуту. Во время формирования оно постепенно затвердевает и кристаллизуется от своей периферии к центру за счет удаления внутреннего тепла, сначала в кристаллизаторе 1 при контакте с охлаждаемыми медными стенками, а затем в зоне 2 вторичного охлаждения под действием трубчатых оросителей водой.A submersible casting cup 4, centered on the casting axis A (in this case, as is known, coinciding with the longitudinal axis of the cast product), feeds the mold with molten metal coming from above from the distributor (continuous continuous casting ladle), not shown in the figures. This pouring glass is provided with lateral outlet channels 5 and 5 ', each of which faces respectively one of the small walls 3 and 3'. The format of the molded product is determined by the internal dimensions of the mold, restricting the casting space into which molten metal enters in the form of jets 7, 7 'emerging from the channels of the casting nozzle 4, in the classical case, in the direction, on average, more or less horizontal or with a slight downward slope . Thus, the molded product is formed gradually from the top of the meniscus level 8 downward in the direction of extraction from the casting machine vertically or along a curved path in a plane perpendicular to the plane of the figure, with the extraction speed (casting speed), usually of the order of a meter per minute. During the formation, it gradually hardens and crystallizes from its periphery to the center due to the removal of internal heat, first in the mold 1 in contact with the cooled copper walls, and then in the secondary cooling zone 2 under the influence of tubular sprinklers with water.

Следует напомнить, что металлургическую длину (или глубину лунки затвердевания) классически определяют как разность отметок по вертикали между уровнем свободной поверхности разливаемого металла в кристаллизаторе (или мениска) и уровнем дна лунки затвердевания внизу зоны вторичного охлаждения, т.е. там, где встречаются фронты конечной кристаллизации, каждый из которых распространяется по каждой из больших боковых сторон отливаемого изделия по мере протекания затвердевания.It should be recalled that the metallurgical length (or depth of the solidification well) is classically determined as the difference between the vertical marks between the level of the free surface of the cast metal in the mold (or meniscus) and the bottom level of the solidification well at the bottom of the secondary cooling zone, i.e. where there are fronts of final crystallization, each of which extends along each of the large sides of the molded product as the solidification proceeds.

Примерно в 3 или 4 м под мениском 8, то есть внутри зоны 2 вторичного охлаждения, на продольной оси изделия (совпадающей с осью А литья) произвольно отмечают точку Р, которую принимают за центр крестообразного перемешивания 9 в соответствии с настоящим изобретением. Этот «крест» 9 представляет собой крест с четырьмя ветвями, попарно коллинеарными друг с другом: две продольные ветви (в данном случае вертикальные) 10а, 10b, образующие пару, выровненную по оси А литья, и две поперечные ветви (в данном случае горизонтальные) 11а, 11b, образующие пару, распространяющуюся по ширине отливаемого изделия. В каждой из двух ветвей одной и той же пары металл циркулирует в попарно противоположных направлениях. Кроме того, циркуляция металла в одной паре противоположна циркуляции в другой паре.About 3 or 4 m under the meniscus 8, that is, inside the secondary cooling zone 2, on the longitudinal axis of the product (coinciding with the casting axis A), point P is randomly marked, which is taken as the center of crosswise mixing 9 in accordance with the present invention. This “cross" 9 is a cross with four branches pairwise collinear with each other: two longitudinal branches (in this case, vertical) 10a, 10b, forming a pair aligned along the casting axis A, and two transverse branches (in this case, horizontal) 11a, 11b forming a pair extending across the width of the molded product. In each of the two branches of the same pair, the metal circulates in opposite directions in pairs. In addition, the circulation of the metal in one pair is the opposite of the circulation in the other pair.

В силу обязательного «законченного» характера размерности отливаемого изделия эти ветви, как видно из фигуры, в некотором роде соединены между собой рециркуляционными петлями с образованием общего течения в виде четырехлистника с лепестками L1, L2, L3, L4, из которых два верхних лепестка L1 и L4 доходят до кристаллизатора на уровне выходных струй 7 и 7'.Due to the obligatory “finished” nature of the dimension of the molded product, these branches, as can be seen from the figure, are in some way interconnected by recirculation loops with the formation of a common flow in the form of a four-leaf with petals L1, L2, L3, L4, of which the two upper petals L1 and L4 reach the mold at the level of the output jets 7 and 7 '.

Таким образом, согласно режиму перемешивания, показанному на фиг.5-8, вертикальная пара ветвей представляет собой конвекцию «расходящегося» типа. Потоки металла удаляются друг от друга, начиная от центра Р. Один поток 10а течет в сторону кристаллизатора 1, находящегося сверху, а другой поток 10b течет вниз в сторону извлечения отливаемого изделия в направлении места закрывания лунки затвердевания. В горизонтальной паре 11а, 11b конвекция металла является, таким образом, «сходящейся»: металлические потоки текут друг к другу в направлении центра Р слияния, циркулируя от малых боковых сторон изделия к продольной оси А.Thus, according to the mixing mode shown in FIGS. 5-8, the vertical pair of branches is a “divergent” type convection. Streams of metal are removed from each other, starting from the center P. One stream 10a flows towards the mold 1, which is located on top, and the other stream 10b flows downward towards the extraction of the cast product in the direction of the closing point of the solidification well. In the horizontal pair 11a, 11b, the metal convection is thus “convergent”: metal flows flow towards each other in the direction of the fusion center P, circulating from the small sides of the product to the longitudinal axis A.

Как уже было указано, металлические потоки, образующие эти ветви, создаются скользящими магнитными полями, которые, в свою очередь, генерируются линейными индукторами, расположенными в непосредственной близости от отливаемого изделия напротив его больших боковых сторон (предпочтительно - напротив обеих боковых сторон). Разумеется, нет необходимости в том, чтобы обе пары ветвей активизировались магнитными полями одновременно. Активизироваться может только одна из них, например, вертикальная пара ветвей 10а, 10b, тогда как другая пара 11а, 11b естественным образом становится местом рециркуляции в качестве реакции на это, так как центр Р работает как узел прохождения потоков, который обеспечивает поддержание массовых расходов и количеств движения, и наоборот.As already mentioned, the metal flows forming these branches are created by sliding magnetic fields, which, in turn, are generated by linear inductors located in the immediate vicinity of the molded product opposite its large sides (preferably, opposite both sides). Of course, there is no need for both pairs of branches to be activated by magnetic fields simultaneously. Only one of them can be activated, for example, a vertical pair of branches 10a, 10b, while the other pair 11a, 11b naturally becomes a recirculation site in response to this, since the center P acts as a flow passage unit that maintains mass flows and amounts of movement, and vice versa.

Зато, согласно же этому первому режиму перемешивания в соответствии с настоящим изобретением, важно, чтобы вертикальные ветви 10а и 10b были растекающимися, как показано на фиг.5-8. В верхних лепестках L1 и L4, находящихся ближе к кристаллизатору, металл поднимается к центру и опускается вдоль малых боковых сторон, тогда как в нижних лепестках L2 и L3 все происходит наоборот.However, according to this first mixing mode in accordance with the present invention, it is important that the vertical branches 10a and 10b are spreading, as shown in FIGS. 5-8. In the upper petals L1 and L4, which are closer to the mold, the metal rises to the center and descends along the small lateral sides, while in the lower petals L2 and L3 everything happens the other way around.

Таким образом, в данных условиях применение изобретения способствует максимальному обмену металлического материала между нижней и верхней частями жидкой лунки. С одной стороны, фактически циркуляция металла в виде петли в любом лепестке происходит в направлении вращения, противоположном направлению, установившемуся в двух ближайших соседних лепестках. С другой стороны, поскольку напор разливочных струй 7 и 7' систематически усиливается центральным потоком 10а, поднимающимся противотоком, то и петли L5 и L6 рециркуляции в кристаллизаторе в сторону мениска 8, в свою очередь, оказываются усиленными. Следовательно, режим «двойной петли» L5, L1, L4 и L6 внутри кристаллизатора стабилизируется еще больше.Thus, under these conditions, the use of the invention contributes to the maximum exchange of metallic material between the lower and upper parts of the liquid well. On the one hand, in fact, the circulation of metal in the form of a loop in any petal occurs in the direction of rotation opposite to the direction established in the two nearest adjacent petals. On the other hand, since the pressure of the casting jets 7 and 7 'is systematically enhanced by the central flow 10a rising countercurrently, the recycle loops L5 and L6 in the mold towards the meniscus 8, in turn, are reinforced. Therefore, the "double loop" mode L5, L1, L4 and L6 inside the mold stabilizes even more.

Таким образом, становится понятно, что любой элемент жидкого металла (мысленно выделенный в произвольном месте металлургической длины) будет иметь повышенную вероятность оказаться, будучи захваченным последовательными восходящими или нисходящими потоками, по меньшей мере один раз в кристаллизаторе прежде, чем снова опуститься, если он первоначально находится в зоне вторичного охлаждения, и, наоборот, если предположить, что он первоначально находится в кристаллизаторе, подразумевая при этом, что в целом он обязательно совершит среднее перемещение вниз в направлении извлечения со средней скоростью, равной скорости литья. Иначе говоря, этот вариант осуществления изобретения максимизирует обмен расплавленным металлическим материалом между горячими зонами кристаллизатора и более холодными зонами вторичного охлаждения и при этом усиливает в кристаллизаторе действие известных средств, предназначенных для стабилизации режима «двойной петли».Thus, it becomes clear that any element of a liquid metal (mentally isolated in an arbitrary place of a metallurgical length) will have an increased probability of being captured by successive ascending or descending flows at least once in the mold before it descends again if it is initially It is located in the secondary cooling zone, and, conversely, if we assume that it is initially located in the mold, implying that, on the whole, it will necessarily complete the average eremeschenie down into the removal direction at an average speed equal to casting speed. In other words, this embodiment of the invention maximizes the exchange of molten metal material between the hot zones of the crystallizer and the colder zones of secondary cooling and at the same time enhances the action of known means in the crystallizer intended to stabilize the “double loop” mode.

Такой обмен способствует, в частности, лучшему отводу избытка тепла, а также наступлению ранней и полной кристаллизации металла равноосного типа, причем без риска нарушить режим течения в кристаллизаторе, а, наоборот, повышая стабильность «лево-правой» симметрии перемещений по обе стороны от разливочного стакана, при этом независимо от имеющего место локального режима течения: «двойной петли», см. фиг.5, или «простой петли», см. фиг.6, то есть противодействуя естественной тенденции к переходу из одного режима в другой.Such an exchange promotes, in particular, better removal of excess heat, as well as the onset of early and complete crystallization of equiaxial metal, without risking disrupting the flow regime in the mold, and, conversely, increasing the stability of the “left-right” symmetry of movements on both sides of the casting glass, while regardless of the local flow regime: “double loop”, see figure 5, or “simple loop”, see figure 6, that is, counteracting the natural tendency to switch from one mode to another.

Как уже было указано, ветви 10 и 11 креста 9 перемешивания генерируются под действием прилагаемых в этом месте скользящих магнитных полей. Их силовые линии перпендикулярны поверхности отливаемого изделия или, по меньшей мере, имеют главную перпендикулярную составляющую для обеспечения максимальной электромагнитной связи с жидким металлом.As already indicated, the branches 10 and 11 of the mixing cross 9 are generated by the action of sliding magnetic fields applied at this location. Their lines of force are perpendicular to the surface of the molded product or, at least, have a main perpendicular component to ensure maximum electromagnetic coupling with the molten metal.

Хорошо известно, что такие поля могут быть легко созданы при помощи классических многофазных линейных индукторов.It is well known that such fields can be easily created using classical multiphase linear inductors.

На фиг.7а показан первый вариант осуществления изобретения, согласно которому два идентичных линейных индуктора 12 и 13 установлены на литейной машине горизонтально на одном уровне по высоте (коллинеарные индукторы) по обе стороны от оси литья и противоположно друг другу с тем, чтобы создавать коллинеарные магнитные поля, скользящие поперек по ширине отливаемого изделия от малых боковых сторон 18, 18' к центру. Размеры этих индукторов предпочтительно выбирают таким образом, чтобы каждый из них генерировал скользящее магнитное поле по активной ветви конвекции (11а или 11b), то есть длиной немного менее половины полуширины отливаемого сляба 6.Fig. 7a shows a first embodiment of the invention, according to which two identical linear inductors 12 and 13 are mounted on a casting machine horizontally at the same height level (collinear inductors) on both sides of the casting axis and opposite to each other so as to create collinear magnetic fields sliding across the width of the molded product from the small sides 18, 18 'to the center. The dimensions of these inductors are preferably chosen so that each of them generates a sliding magnetic field along the active branch of convection (11a or 11b), that is, a length slightly less than half the half-width of the cast slab 6.

В этом случае движущая сила перемешивания обеспечивается сходящимися поперечными ветвями 11а, 11b креста перемешивания, а расходящиеся продольные потоки 10а, 10b получаются после прохождения точки Р слияния.In this case, the stirring driving force is provided by the converging transverse branches 11a, 11b of the mixing cross, and the diverging longitudinal flows 10a, 10b are obtained after passing the merge point P.

На фиг.7b показан второй вариант осуществления, эквивалентный предыдущему в том, что касается достигаемых эффектов. Согласно этому второму варианту коллинеарные линейные индукторы 14 и 15, установленные противоположно друг другу, расположены вертикально по оси литья. Таким образом, на этот раз активизируют непосредственно продольные ветви 10а и 10b (присутствие которых внутри вторичной зоны лежит в основе изобретения), при этом верхний индуктор 14 генерирует магнитное поле, скользящее в сторону верхней части литейной машины в направлении кристаллизатора, а нижний индуктор 15 создает поле, скользящее вниз в направлении дна лунки.Fig. 7b shows a second embodiment equivalent to the previous one with regard to the effects achieved. According to this second embodiment, the collinear linear inductors 14 and 15, mounted opposite to each other, are arranged vertically along the casting axis. Thus, this time, the longitudinal branches 10a and 10b are directly activated (the presence of which inside the secondary zone is the basis of the invention), while the upper inductor 14 generates a magnetic field sliding towards the upper part of the casting machine in the direction of the mold, and the lower inductor 15 creates field sliding down towards the bottom of the hole.

На фиг.8 показан предпочтительный вариант осуществления изобретения. Он состоит в трансформации верхнего края верхних рециркуляционных лепестков L1 и L4, усиливающих разливочные струи 7 и 7' в зонах активной конвекции. Для этого к паре индукторов, уже присутствующих в зоне вторичного охлаждения для создания креста 9 перемешивания, добавляют два дополнительных линейных индуктора 16, 17 с горизонтальными скользящими полями, расположенными коллинеарно по обе стороны от разливочного стакана 4 на уровне струй 7 и 7' металла, выходящих из каналов 5 и 5', и скользящими прямотоком (в одном направлении) с упомянутыми струями от разливочного стакана к малым стенкам 3, 3' кристаллизатора 1. Эффект схождения между струями и центральным потоком, поднимающимся снизу, таким образом, еще более усиливается и, следовательно, локальный режим типа «двойной петли» в кристаллизаторе также усиливается.On Fig shows a preferred embodiment of the invention. It consists in transforming the upper edge of the upper recirculation lobes L1 and L4, reinforcing the casting jets 7 and 7 'in the zones of active convection. For this, to the pair of inductors already present in the secondary cooling zone to create a mixing cross 9, two additional linear inductors 16, 17 with horizontal sliding fields located collinearly on both sides of the pouring nozzle 4 at the level of metal jets 7 and 7 'are added, leaving from channels 5 and 5 ', and sliding forward flow (in one direction) with the said jets from the pouring nozzle to the small walls 3, 3' of the mold 1. The effect of convergence between the jets and the central flow rising from below, such at the same time, it is even more amplified and, therefore, the local mode of the "double loop" type in the mold is also amplified.

Фиг.9 аналогична фиг.5, но ее существенным отличием является то, что направления циркуляции металла в каждой из четырех ветвей креста 9 изменены на противоположные. Таким образом, на фиг.9 показан второй главный вариант осуществления настоящего изобретения, который состоит в создании противоположных продольных коллинеарных потоков 20а, 20b в срединной части отливаемого изделия 6, которые в данном случае сходятся друг к другу в направлении точки Р, обеспечивая тем самым общую циркуляцию жидкого металла, который доходит до кристаллизатора 1 за счет потоков, поднимающихся вдоль малых боковых сторон 18, 18', до уровня струй 7, 7' металла, выходящих через выходные каналы 5, 5' разливочного стакана, с которыми они сталкиваются противотоком и таким образом замедляют их.Fig.9 is similar to Fig.5, but its significant difference is that the metal circulation directions in each of the four branches of the cross 9 are reversed. Thus, Fig. 9 shows a second main embodiment of the present invention, which consists in creating opposing longitudinal collinear flows 20a, 20b in the middle part of the molded product 6, which in this case converge to each other in the direction of point P, thereby providing a common circulation of the liquid metal, which reaches the crystallizer 1 due to flows rising along the small lateral sides 18, 18 ', to the level of the jets 7, 7' of the metal exiting through the outlet channels 5, 5 'of the pouring glass, with which they lkivayutsya counter and thus slow them down.

В целом получают конфигурацию перемешивания во вторичной зоне в виде четырех лепестков L1-L4, при которой эти петли вращаются в противоположном направлении по отношению к первому варианту. Вместе с тем, в силу обратного действия лепестков L1 и L4 на струи 7 и 7', потоки металла, возвращающиеся вниз в центральную часть жидкой лунки, канализируются и ограничиваются в меньшей степени, а оказываются гораздо более рассеянными и разбросанными по сечению изделия, чем в первом варианте.In general, the mixing configuration in the secondary zone is obtained in the form of four petals L1-L4, in which these loops rotate in the opposite direction with respect to the first embodiment. At the same time, due to the inverse action of the petals L1 and L4 on the jets 7 and 7 ', the metal flows returning down to the central part of the liquid well are canalized and limited to a lesser extent, and turn out to be much more scattered and scattered over the product section than in the first option.

Понятно, что эти два главных варианта в сущности являются двумя разными и дополняющими друг друга гранями одного и того же изобретения и могут присутствовать одновременно во время осуществления способа перемешивания. Действительно, можно легко изменять в динамике направления скольжения воздействующих магнитных полей, например, меняя полярности создающих их индукторов таким образом, чтобы по мере необходимости ускорять или замедлять потоки разливочных струй 7, 7' на основе перемешивающего воздействия, локализованного во вторичной зоне вдалеке от этих струй.It is clear that these two main options are essentially two different and complementary faces of the same invention and may be present simultaneously during the implementation of the mixing method. Indeed, it is possible to easily change the sliding direction of the acting magnetic fields in the dynamics, for example, by changing the polarity of the inductors creating them in such a way that, as necessary, accelerate or slow down the flows of the casting jets 7, 7 'based on the mixing action located in the secondary zone far from these jets .

Таким образом, очевидно, что определяющим преимуществом изобретения является возможность гарантирования хорошего обмена «верх/низ» в жидкой лунке и в то же время воздействия на расстоянии на разливочные струи в кристаллизаторе, причем за счет простого и рутинного монтажа оборудования электромагнитного перемешивания, конструктивные элементы которого широко доступны в торговой сети.Thus, it is obvious that the defining advantage of the invention is the possibility of guaranteeing a good up / down exchange in the liquid well and at the same time acting at a distance on the casting jets in the mold, due to the simple and routine installation of electromagnetic mixing equipment, the structural elements of which widely available in the distribution network.

Как становится понятно, в итоге изобретение состоит в разумном использовании имеющихся в настоящее время в распоряжении средств электромагнитного перемешивания для реализации во вторичной зоне разбиения на две сопряженные ветви в продольном направлении изделия и в установлении в каждой ветви конфигурации перемешивания в виде крыльев бабочки. При этом во вторичной зоне создают общую систему течений с четырьмя лепестками, сердцевиной которой является крест 9 перемешивания с ее центром Р.As it becomes clear, in the end, the invention consists in the rational use of the currently available means of electromagnetic mixing for implementation in the secondary zone of splitting into two conjugated branches in the longitudinal direction of the product and in establishing in each branch the mixing configuration in the form of butterfly wings. Moreover, in the secondary zone create a common system of flows with four petals, the core of which is the cross 9 of mixing with its center R.

Предпочтительно, в силу очевидных соображений симметрии, это разделение на две ветви следует осуществлять на половине ширины отливаемого изделия, то есть по его продольной оси, так как эта ось, как правило, совпадает с осью литья.Preferably, due to obvious symmetry considerations, this separation into two branches should be carried out at half the width of the molded product, that is, along its longitudinal axis, since this axis, as a rule, coincides with the casting axis.

При этом достаточно нарушить равновесие сил перемешивания между двумя поперечными ветвями 11а, 11b, например, путем дифференцированного регулирования сил электрических токов, питающих индукторы 12, 13, чтобы переместить вбок среднее положение центра Р к одной малой боковой стороне 5 или к другой малой боковой стороне 5' и придать таким образом перемещениям в кристаллизаторе более селективный характер с одной стороны разливочного стакана по сравнению с другой стороной.In this case, it is enough to upset the balance of the mixing forces between the two transverse branches 11a, 11b, for example, by differentially regulating the forces of the electric currents supplying the inductors 12, 13 to move sideways the middle position of the center P to one small side 5 or to the other small side 5 'and thus give movements in the mold more selective on one side of the nozzle compared to the other side.

Точно так же, аналогичное нарушение равновесия на продольных ветвях 10а, 10b позволит на данном оборудовании перемешивания получить смещение вверх или вниз центра Р креста перемешивания, не прибегая к изменению положения этого оборудования на литейной машине.Similarly, a similar imbalance on the longitudinal branches 10a, 10b will allow on this mixing equipment to get an up or down shift of the center P of the mixing cross, without resorting to changing the position of this equipment on a casting machine.

Конечно, если возникнет необходимость в одновременном использовании этих двух возможностей регулирования положения центра Р креста перемешивания, то зону вторичного охлаждения нужно будет оборудовать четырьмя индукторами с тем, чтобы обеспечить возможность электромагнитной активизации каждой из четырех ветвей 10а, 10b, 11а и 11b.Of course, if it becomes necessary to simultaneously use these two possibilities of regulating the position of the center of the mixing cross P, the secondary cooling zone will need to be equipped with four inductors in order to enable electromagnetic activation of each of the four branches 10a, 10b, 11a and 11b.

Независимо от варианта осуществления, изобретение позволяет добиться общего перемешивания металла по металлургической длине, способного обеспечить как термическую, так и химическую однородность между верхней частью и нижней частью жидкой лунки без ущерба для положительных эффектов, присущих перемешиваниям соответственно в кристаллизаторе и в зоне вторичного охлаждения, при этом не нарушая, а даже стабилизируя режим локального течения в кристаллизаторе.Regardless of the embodiment, the invention allows for general mixing of the metal along the metallurgical length, capable of providing both thermal and chemical uniformity between the upper part and the lower part of the liquid well without compromising the positive effects inherent in mixing in the mold and in the secondary cooling zone, respectively this without violating, but even stabilizing the local flow regime in the mold.

Само собой разумеется, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше примерами и охватывает многочисленные варианты или эквиваленты при условии соблюдения его сущности, определенной в нижеследующей формуле изобретения.It goes without saying that the present invention is not limited to the examples described above, and encompasses numerous variations or equivalents, subject to its spirit as defined in the following claims.

Так, например, если используемые линейные индукторы классически имеют плоскую конструкцию, указанное расположение является всего лишь предпочтительным. Можно использовать также индукторы криволинейной формы, чтобы они лучше соответствовали поверхности сляба, вдоль которой их устанавливают по металлургической длине.So, for example, if the linear inductors used are classically flat in design, this arrangement is only preferred. You can also use curved inductors to better match the surface of the slab, along which they are installed along the metallurgical length.

Claims

1. The method of electromagnetic stirring of metal in the secondary cooling zone of a continuous casting plant for metal products of elongated cross section, the mold of which is equipped with a submersible casting nozzle with lateral output channels directed to the small sides of the molded product, carried out using sliding magnetic fields generated by multiphase inductors, characterized in order to facilitate the exchange of liquid metal within the solidification well (6) between the secondary cooling zone (2) deposition and crystallizer (1) in the said secondary cooling zone forcibly create a longitudinal metal flow localized in the middle region of the molded product by two opposing collinear flows (10a, 10b or 20a, 20b) and providing a “four-leaf” general circulation of liquid metal in the form of two upper and two lower flows forming “petals”, two upper flows (L1, L4) of which reach the level of jets (7, 7 ') in the mold, leaving the output channels (5, 5') of the submersible nozzle (4).

2. The method according to claim 1, characterized in that the said opposite collinear flows (10a, 10b) in the middle region of the molded product are created moving away from each other, said two upper flows (L1, L4) reaching the level of jets in the mold (7 , 7 ') emerging from the outlet channels (5, 5') of the pouring nozzle (4) coincide with the said jets in a direct flow for their acceleration.

3. The method according to claim 1, characterized in that said opposed collinear flows (20a, 20b) in the middle region of the molded product are created converging to each other, said two upper flows (L1, L4) reaching the level of jets in the mold (7 , 7 ') emerging from the outlet channels (5, 5') of the pouring nozzle (4) are superimposed on said jets in countercurrent flow to slow them down.

4. The method according to claim 1, characterized in that the localization of the median longitudinal flow of metal in the secondary cooling zone is shifted laterally to one or the other of the small sides of the molded product.

5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the longitudinal metal flow in the middle region of the molded product by two opposing collinear flows is created by moving collinear magnetic fields sliding longitudinally in the middle region, either approaching each other or moving away from each other from friend.

6. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the longitudinal flow of metal in the middle region of the molded product by two opposing collinear flows is created using movable collinear magnetic fields sliding across the width of the molded product, or approaching each other from the edge to the center molded product, or moving away from each other from the center to the edge of the molded product.

7. The method according to claim 1, characterized in that the sliding magnetic fields are created using multiphase linear inductors, which are located opposite the large sides of the molded product.

8. The method according to claim 7, characterized in that the inductors are powered by electric currents with different current strengths.

9. The method according to claim 1, characterized in that it additionally uses movable sliding magnetic fields that act directly in the mold (1) on the jets (7, 7 ') of metal leaving the channels (5, 5') of the pouring nozzle (4 )

10. A metal product of elongated cross section, cast on a continuous casting installation, in the secondary cooling zone of which electromagnetic stirring of the metal is carried out by the method according to claim 1.