本发明公开了一种金属液磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯工艺,本工艺属冶金行业板材铸坯新工艺,本发明是将金属液被热铸模约束流展成近终形薄液片,进入中频磁场被电磁感应产生感生磁场,两磁场方向相向而相斥,将金属液片悬浮起来。与此同时被冷却适度降温及可控保护,并连续地向热轧牵引移动,保留略高于热轧上限温度余热进入热轧机,供在线一步成材。本发明达到利用金属液余热在线一步热轧成材,达到节省能源、节省投资和降低成本。
1.金属液磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯工艺,在磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯生产线上实现金属连续铸造,达到节约能耗,简化工艺,减少场地占用,降低成本的目的,它包括以下步骤:S1:金属液(1)经控液机构(2)流入自热式热铸模(3);S2:金属液(1)被自热式热铸模(3)约束成近终形薄金属液片;S3:近终形薄金属液片在静压力和热轧机(5)的牵引力作用下流出自热式热铸模(3);S4:近终形薄金属液片进入磁悬浮冷却区(7)并被悬浮,同时被可控冷却及可控保护装置(4)将微水粒及保护剂喷射在金属液片的上下两平面,使金属液片降温至高于热轧上限温度50~100°C的温度,转为固相;S5:适度降温后的固相金属液片被牵引进入热轧机(5),在热轧机(5)中热轧加工后即获得薄板材(8);其特征在于:所述的磁悬浮冷却区(7)为中频电源接入马鞍形空腔平面线圈所形成的中频磁场,线圈马鞍部分与前进方向中轴对称,线圈由通水冷却的铜管构成,线圈底部一边位于自热式热铸模(3)的下端,线圈的内边线与自热式热铸模(3)的出口端对齐,金属液片在中频磁场内被感应,产生感生电动势和感生电流即涡流,涡流产生的涡流磁场即感生磁场与中频磁场方向相向,磁场间的推斥力将液片悬浮,金属液片的悬浮高度为10~30mm,金属液片的宽度可达1500mm以上,液片宽度仅受轧制宽度限制;所述的磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯生产线包括控液机构(2)、自热式热铸模(3)、磁悬浮冷却区(7)、支承轮(6)和热轧机(5);可控冷却及可控保护装置(4)用于将微水粒及保护剂喷射在金属液片的上下两平面以对金属液片进行可控冷却和可控保护;金属液(1)经控液机构(2)流入自热式热铸模(3);所述的自热式热铸模(3)用于将金属液(1)约束流展为近终形尺寸液片,所述的磁悬浮冷却区(7)用于将近终形尺寸液片悬浮以完成适度降温,适度降温的后金属液片被牵引上支承轮(6)进入热轧机(5)以完成热轧;磁悬浮冷却区(7)为中频电源接入马鞍形空腔平面线圈所形成的中频磁场,线圈马鞍部分与前进方向中轴对称,线圈由通水冷却的铜管构成,线圈底部一边位于自热式热铸模(3)的下端,线圈的内边线与自热式热铸模(3)的出口端对齐。
2.根据权利要求1所述的金属液磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯工艺,其特征在于:所述的磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯生产线还包括牵引头,牵引头选用磁力线能穿越的材质,牵引头上平面铣有“凸”字形凹槽,凹槽的窄部指向自热式热铸模(3),宽部指向支承轮(6),金属液(1)流入凹槽降温为固态后,其凸肩部将液片连续牵引移动进入磁悬浮冷却区(7)。技术领域本工艺属冶金行业板材铸坯新工艺xa0背景技术金属(包括钢和有色金属,下同。)材料的主要生产流程为:冶炼→铸坯→加热→热轧→冷轧(或精整)等。xa0钢薄板生产,迄今最先进的生产工艺为CSP、ASP等工艺,它们都是将钢液经冷模铸造成厚40~250mm坯,经加热热轧(含连轧,下同。)成薄板材。注1~3。xa0铜薄板材(带坯)生产,亦为冷模连铸成厚12mm坯,经冷轧ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="132"/>退火若干次成材。xa0上世纪八十年代出现的水平EMC工艺(见注4P35图10及P34右5行),金属液在两磁极之间被悬浮,但随两磁极距离增大,两磁极之间的磁感应强度剧烈衰减,进而使磁悬浮力更剧烈地减小,因此只能铸造<Φ10棒坯。xa0另一实验装置(注5),亦受两凸台间距离增大,产生与注4相似特征。xa0发明内容针对上述,采用新工艺能达到在线一步产出宽度≥1500mm板材。xa0将金属液受热铸模约束流展成近终形薄液片,被静压力和牵引力作用进入中频磁场被电磁感应产生感生磁场,两磁场方向相向而相斥,使金属液片悬浮。经可控适度降温及可控保护,保留略高于热轧上限温度余热,进入热轧机,供在线一步热轧成材。xa0本发明原理参见说明书附图,金属液1经控液机构2流入自热式热铸模3,被3约束成近终形薄液片(如成品δ=1mm,液片δ=5。),在金属液静压力和热轧机5的牵引力作用下,流出热铸模3进入由马鞍形空腔平面线圈和中频电源组成的中频磁场ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="42"/>由于钢液(温度远高于居里点)和铜液等都是非铁磁性物质,也是电阻较大的导体。它们在中频磁场内被感应,产生感生电动势和感生电流即涡流,涡流产生的涡流磁场即感生磁场与中频磁场方向相向而相互推斥,将金属液片悬浮。立刻被可控冷却及可控保护4,将微水粒及保护剂喷射在液片的上下两平面(下面水粒及保护剂穿越线圈空腔),使液片适度降温,转为固相,并保留高于热轧上限温度50~100°C余热,被牵引上达支承轮6进入热轧机5,供热轧成薄板材(带坯)8。xa0金属液的悬浮高度为10~30mm,磁场能量衰减小。液片宽度b,仅受轧制宽度限制,故接受磁场能量面积大,能量接受量大,可以生产宽度≥1500mm的薄板材。xa0
附图说明
附图1为本发明原理图。具体实施方式1、控液机构有多种形式,但性须使金属液既充满热铸模3(其内腔横断面尺寸为液片横断面尺寸),也不产生浪涌散喷,保持平稳流出。xa02、热铸模3为金属液加热即自热式,由耐高温抗氧化的复合材料制成。xa03、中频磁场线圈为马鞍空腔平面线图,马鞍部分与前进方向中轴对称。线圈用通水冷却的铜管制成,其制作由中频电源生产厂家配套完成。线圈底部一边,应在热铸模3的下端,其内边线与热铸模3的出口端对齐。xa0中频频率为3~10KHZ。xa0中频功率如下表,表中液片规格按需要调节。xa0ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>中频功率输出必须为无级调节,以适应液片平稳悬浮,顺利上达支承轮6。xa0金属液片悬浮高度10~30mm。xa04、初始时,金属液片是通过牵引头(系平板,附图中未示。)和牵引带(软带)完成牵引的。牵引头材质为磁力线能穿越的1Cr18Ni9Ti等。牵引头的上平面铣一“凸”字形的凹槽,槽的窄部向热铸模,宽部向支承轮。金属液流入凹槽降温为固态后,其凸肩部将液片连续牵引移动进入磁悬浮冷却区域,上支承轮进入热轧机。xa0牵引头由另一牵引机拖动(附图中未示),牵引头通过轧辊后,轧辊才压下轧制,从此由轧机完成牵引。xa05、进入磁悬浮区域液片的上下两平面,被可控喷射微水粒。(下部喷射的水粒穿越线圈空腔),经适度冷却降温,保留高于热轧上限温度50~100°C余热,上支承轮进入热轮机。xa0冷却计算见冷却计算表。xa0冷却产生的水雾抽排出车间。xa06、一部分牌号金属在磁悬浮连铸中需要特别保护,可设置与冷却类似的装置进行保护。xa0本工艺不须加热耗能、薄坯降低了设备功率、减少设备数量、设备简易和生产流程短减少厂房面积等显著节能、节省投资和降低成本。若将全国现有属淘汰工艺的年产能达2000万吨的钢锭加热热轧窄板材生产线,改为本工艺生产,年增收达100~200亿元。xa0注1“钢铁生产连铸连轧新工艺”《冶金设备》1999年2月xa0注2《中国冶金报》2003年11月13日第2版“薄板坯连铸连轧成‘亮点’”。xa0注3“珠钢连铸连轧CSP生产线建设与投产”《中国冶金》2000年8月xa0注4“电磁铸造法的现状和未来”《轻合金加工技术》1989年6月xa0注5“水平电磁连铸中金属磁悬浮行为”《金属学报》1996年6月xa0冷却计算表xa0ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="575"/>说明:1、当今喷水技术能力已大于Wf。xa02、序号16计算公式中的0.6为电热效率。xa03、序号18计算公式中的539为水汽化热值。xa0