金属杆的生产设备、铸造机、熔融金属的电磁搅拌装置的铸造工艺和控制方法制造方法及图纸

一种金属杆的生产设备、铸造机、至少三个电磁搅拌器装置的铸造过程和控制方法，其中提供在电磁搅拌器装置的两个操作配置之间切换的至少一个阶段，所述操作配置的第一操作配置生成一旋转电磁场，所述旋转电磁场在熔融状态的金属材料中引起一旋转运动，所述操作配置的第二操作配置生成一直线电磁场，所述直线电磁场在熔融状态的金属材料中引起一线性运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属杆的生产设备、铸造机、熔融金属的电磁搅拌装置的铸造工艺和控制方法
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的在铸造机中处于熔融状态的金属材料的电磁搅拌器装置的控制方法。本专利技术还涉及根据权利要求8的前序部分的特征的铸造机。本专利技术还涉及根据权利要求12的前序部分的特征的金属材料杆的生产设备。本专利技术还涉及根据权利要求13的前序部分的特征的用于生产金属材料杆的铸造工艺。
技术介绍
定义在本说明书和所附权利要求中，必须根据以下给出的定义来理解以下术语。所称的”金属杆”，是指铸造机的各个产品，例如具有正方形、矩形、圆形、多边形截面的截面形状不同的坯料、花坯或板坯。用”铸造机”这个词来表示立式铸造机和弯曲式铸造机。现有技术在钢或通常金属和金属合金的生产领域，连铸机扮演着重要角色。铸造是一种生产工艺，可根据其尺寸和形状生产称为坯料、花坯、板坯的钢结构半成品。半成品的生产从熔融状态的金属或金属合金开始，该金属或金属合金在借助于冷却流体冷却的模具中铸造，所述冷却流体沿着相对于金属半成品的前进方向的逆流的方向流动，所述金属半成品在模具体积内逐渐形成的。模具根据大致垂直的构造来放置。模具在其下端开口，从所述下端中形成半成品。模具在其上端开口，液态金属从该上端进去，逐渐开始在模具内固化，然后从模具的下端抽出。该过程是静止的，意味着在时间单位中至少部分固化的金属量从模具的下部出来，该至少部分固化的金属量对应于在其上部进入模具的液态金属的量。一旦铸造过程已经开始，模具内的液态金属的液面大致保持恒定，也就是说，液态金属的自由表面的位置，也就是所称的弯月液面的位置在该过程中，相对于模具内壁保持大致恒定。为了保持液态金属的水平恒定，即保持弯月液面的位置恒定，可以通过改变在模具中形成的材料的抽出速度来起作用，或者有可能通过改变从其上端进入模具的液态金属的流动而起作用。这基于在模具中弯月液面位置的检测基础上发生。在金属材料的连续铸造设备的生产领域中，在通常的钢和金属合金中，也已知采用熔融状态的金属材料的电磁搅拌装置，通常称为搅拌器。搅拌器产生在冲模或模具内部产生生成力的电磁场，在该冲模或模具内，处于熔融状态的金属材料在熔融浴内部引起运动流，运动流获得熔融浴的搅拌效果。在冲模或模具中，发生在模具中产生的金属杆的表面或表皮的冷却，并且相应于金属杆从冲模或模具中的退出，其具有带有厚度为10-30mm的固化的周边区域或壳体，在该周边区域或壳体内有金属材料仍然处于熔融状态的芯，并且该芯在铸造机的冷却室内的金属杆前进时逐渐固化，金属杆在冷却室内受到冷却单元的作用，该冷却单元通常由一系列喷水器组成。搅拌器的应用对应于冲模或模具均是已知的，发生在该冲模或模具中处于熔融状态的金属材料的引入，搅拌器的应用对应于铸造机的冷却室，以获得金属杆的结构的改善和减少缺陷的发生。搅拌器由外壳组成，在外壳内部设置电绕组，用于引起电磁搅拌场的电流的通过。外壳具有开口的导管，热杆在该开口导管内通过。例如，搅拌器的使用有助于减少表面和皮下吹孔和夹杂物、裂纹、孔隙率和偏析并有助于改善固化结构。已知两种大致类型的搅拌器，它们是旋转型搅拌器和直线型搅拌器。在旋转型搅拌器的情况下，搅拌器在冲模或模具内部产生生成力的电磁场，在该冲模或模具内，处于熔融状态的金属材料在熔融浴内正引起一旋转流，在该熔融浴内该流沿着一方向取向，该方向大致平行于在模具中形成的金属杆的抽出方向，获得熔融浴本身的搅拌效果。在直线型搅拌器的情况下，搅拌器在冲模或模具内产生生成力的电磁场，在该冲模或模具内熔融状态的金属材料在熔融浴内正引起一流，在该熔融浴内该流沿着一方向取向，该方向大致平行于在模具中形成的金属杆的抽出方向，获得熔融浴本身的搅拌效果。连铸机和半连续铸造机是已知的，例如WO2015079071中描述的那些，其描述了用于半连续铸造钢绞线的方法，在其从模具中取出直到绞线完全凝固后，提供半凝固绞线的受控冷却，该冷却发生在铸造机的第三冷却区。在铸造机的铸造室中沿不同位置移动的搅拌器的方案是已知的，例如以同一申请人的名义在WO2013/174512中描述的方案，其被视为纳入以供参考。专利申请CN103182495描述了一种多功能电磁搅拌器，所述多功能电磁搅拌器包括六层水平布置的环形芯、六个垂直布置的机架芯和三十六个相同的螺管线圈绕组。六层环形芯层是层层相互独立的。六层环形芯垂直排列并且间隔分开。每层环形芯的内壁设有六个凸极。六个机架芯均匀分布在环形芯的外壁上，每个机架芯均设有五个凸极。将机架芯的凸极插入环形磁极的垂直分离的间隔中。每个机架芯的凸极与六层环形芯的凸极位于同一圆周上。每个机架芯的凸极的顶面插入到环形芯的凸极之间的内壁中。三十六个螺管线圈绕组分别套设在环形芯的各个凸极上。三相低频交流电由变频电源供电。根据所公开的方案，所描述的结构可以用作结构基础，用于配置对应于不同极点安装的线圈的不同连接模式，使得基础结构可以独立于线圈的以下连接配置，并且因此随后根据线圈的期望连接示意图以固定方式个性化和配置。专利申请EP0080326描述了一种铸造机，所述铸造机包括模具和位于金属绞线路径周围的电磁搅拌设备。电磁搅拌设备包括一组围绕绞线设置的电磁线圈。该组线圈借助于两个独立组的连接件连接到两个独立的电源，使得一个电源和一组连接件激活该组线圈，以在该绞线上提供旋转场力，另一个电源和另一组连接件激活该组线圈，以在绞线上提供轴向场力。现有技术的问题现有技术的方案通常限于一种类型的搅拌器或另一种搅拌器的替代应用，也就是说，存在设置有旋转式搅拌器的铸造机和设置有直线式搅拌器的铸造机。由于在两种配置中使用的装置的不兼容性，两种操作模式的组合不被考虑。也就是说，如果铸造机配置有适合作为旋转式搅拌器操作的逆变器和搅拌器，则不适合用作具有直线式搅拌器的铸造机进行操作。反之亦然，如果铸造机配置有适合作为直线式搅拌器操作的逆变器和搅拌器，则不适合用作具有旋转式搅拌器的铸造机进行操作。
技术实现思路
本专利技术的目的本专利技术的目的是提供一种搅拌器和搅拌器的控制方法，该搅拌器使其中搅拌器用作旋转式搅拌器的操作状态与其中搅拌器用作直线式搅拌器的操作状态之间有可配置性。本专利技术的概念目标是通过独立权利要求的特点来实现的。从属权利要求代表有利的方案。本专利技术的有益效果根据本专利技术的方案通过相当大的创造性贡献呈现出各种优点，该相当大的创造性贡献的效果构成了直接和重要的技术进步。在同一铸造机上作为旋转式搅拌器和直线式搅拌器的操作模式之间的搅拌器的可配置性使能够根据不同操作模式使用同一铸造机操作，该不同操作模式分别适合于铸造具有不同质量的不同类型铸件产品，根据现有技术的可行的方案，该铸件产品另一方面需要使用两个不同的铸造机。有利的是，所描述的方案允许实现在不同操作状态之间可容易配置的铸造机，例如第一操作配置，其中一个单一产品在铸造机中铸造，该铸造机可以受到借助于旋转式搅拌器或直线式搅拌器或其组合实施的熔融浴的搅拌作用与旋转搅拌和直线搅拌的交替阶段；以及第二操作配置，其中两个产品在同一机器的平行铸造线上在铸造机中同时铸造，其中，两个铸件产品中的每个均借助于搅拌器受到熔融浴的搅拌作用，所述搅拌器利用用于在第一操作配置中获得熔融浴的搅拌的相同装置。特别是在第一操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种至少三个直线式电磁搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的控制方法，所述电磁搅拌器装置作用于熔融状态的金属材料上，所述金属材料包含在至少一个凝固模具(14，14'，14”)内部或者包含在正在凝固的至少一个金属杆(16)的凝固的金属壳体内部，其中所述金属杆(16)借助在所述至少一个模具(14，14'，14”)中的铸造设备制成，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)按照在熔融状态下的所述金属材料周围的一径向结构以相同的距离相互间隔放置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)中的每个均设置有至少两个由绕组制成的感应线圈(20'，20”，20”')，所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)中的每个的所述线圈(20'，20”，20”')按照一结构沿着所述电磁搅拌器装置的纵向展开轴线(23)前后成一直线放置，在该结构中，所述线圈(20'，20”，20”')的绕组被放置在一个单独的平面(24)上，所述平面与各搅拌器装置的纵向展开轴线(23)平行，所述线圈(20'，20”，20”')被配置和构造成在熔融状态下的所述金属材料上施加一搅拌力时生成一电磁场，其特征在于，该控制方法包括至少一个在所述电磁搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)，即在同一铸造机上的旋转式搅拌器和直线式搅拌器的两个操作配置之间的切换阶段，其中：‑第一操作配置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的第一搅拌器装置(1')的至少一个所述线圈(20'，20”，20”')用其他的所述搅拌器装置(1”，1”'，1””)的所述线圈(20'，20”，20”')的对应的其他线圈以协调的方式控制，使得相互协调的线圈(20'，20”，20”')生成一旋转电磁场，所述旋转电磁场在熔融状态下的所述金属材料中在一旋转平面上引起一旋转运动，所述旋转平面相对于来自所述模具(14，14'，14”)的所述金属杆(16)的抽出方向(22)是正交的；‑第二操作配置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的至少两个所述线圈(20'，20”，20”')以彼此相互协调的方式被控制，使得所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')产生一直线式的电磁场，所述直线式的电磁场在所述熔融状态的所述金属材料中按平行于各所述搅拌器装置的纵向展开轴线(23)的方向引起一线性运动；所述第一操作配置通过所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')的一系列驱动的子阶段获得，其中每个驱动的子阶段均是借助于一驱动电流来为所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')中的一个供电的阶段，所述驱动电流由一相应的逆变器(2'，2”，2”'，2””)在相应的线圈(20'，20”，20”')的一驱动支路与所述逆变器的一补偿支路之间提供，所述补偿支路连接到所述相同的搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的所述线圈(20'，20”，20”')的一公共的星点，所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')的驱动的子阶段的组合使得在第一子阶段中提供给所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')中的一个的驱动电流相对于在第一子阶段之后的第二子阶段中提供给所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')中的另一个的驱动电流相移。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 IT 102015000089005（UB2015A009776）1.一种至少三个直线式电磁搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的控制方法，所述电磁搅拌器装置作用于熔融状态的金属材料上，所述金属材料包含在至少一个凝固模具(14，14'，14”)内部或者包含在正在凝固的至少一个金属杆(16)的凝固的金属壳体内部，其中所述金属杆(16)借助在所述至少一个模具(14，14'，14”)中的铸造设备制成，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)按照在熔融状态下的所述金属材料周围的一径向结构以相同的距离相互间隔放置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)中的每个均设置有至少两个由绕组制成的感应线圈(20'，20”，20”')，所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)中的每个的所述线圈(20'，20”，20”')按照一结构沿着所述电磁搅拌器装置的纵向展开轴线(23)前后成一直线放置，在该结构中，所述线圈(20'，20”，20”')的绕组被放置在一个单独的平面(24)上，所述平面与各搅拌器装置的纵向展开轴线(23)平行，所述线圈(20'，20”，20”')被配置和构造成在熔融状态下的所述金属材料上施加一搅拌力时生成一电磁场，其特征在于，该控制方法包括至少一个在所述电磁搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)，即在同一铸造机上的旋转式搅拌器和直线式搅拌器的两个操作配置之间的切换阶段，其中：-第一操作配置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的第一搅拌器装置(1')的至少一个所述线圈(20'，20”，20”')用其他的所述搅拌器装置(1”，1”'，1””)的所述线圈(20'，20”，20”')的对应的其他线圈以协调的方式控制，使得相互协调的线圈(20'，20”，20”')生成一旋转电磁场，所述旋转电磁场在熔融状态下的所述金属材料中在一旋转平面上引起一旋转运动，所述旋转平面相对于来自所述模具(14，14'，14”)的所述金属杆(16)的抽出方向(22)是正交的；-第二操作配置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的至少两个所述线圈(20'，20”，20”')以彼此相互协调的方式被控制，使得所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')产生一直线式的电磁场，所述直线式的电磁场在所述熔融状态的所述金属材料中按平行于各所述搅拌器装置的纵向展开轴线(23)的方向引起一线性运动；所述第一操作配置通过所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')的一系列驱动的子阶段获得，其中每个驱动的子阶段均是借助于一驱动电流来为所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')中的一个供电的阶段，所述驱动电流由一相应的逆变器(2'，2”，2”'，2””)在相应的线圈(20'，20”，20”')的一驱动支路与所述逆变器的一补偿支路之间提供，所述补偿支路连接到所述相同的搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的所述线圈(20'，20”，20”')的一公共的星点，所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')的驱动的子阶段的组合使得在第一子阶段中提供给所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')中的一个的驱动电流相对于在第一子阶段之后的第二子阶段中提供给所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')中的另一个的驱动电流相移。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该控制方法是四个直线式搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的控制方法，所述直线式搅拌器装置按照一结构以相对对的搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)放置，其中所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)按照一径向结构沿着在熔融状态下的所述金属材料周围的相互正交轴线以一相同的距离被间隔放置，第一对搅拌器装置(1'，1”)包括第一搅拌器装置(1')和第二搅拌器装置(1”)，其中所述第一搅拌器装置(1')沿第一个所述正交轴线相对于所述第二搅拌器装置(1”)按照一结构以相互面对的状态放置，在该结构中，处于熔融状态的所述金属材料被放置于所述第一搅拌器装置(1')和所述第二搅拌器装置(1”)之间，第二对搅拌器装置(1”'，1””)包括第三搅拌装置(1”')和第四搅拌装置(1””)，其中所述第三搅拌装置(1”')按照一结构沿着所述正交轴线中的第二个相对于所述第四搅拌装置(1””)以相互面对的状态放置，在该结构中，熔融状态的所述金属材料被放置在所述第三搅拌器装置(1”')与所述第四搅拌器装置(1””)之间。3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述相互协调的线圈(20'，20”，20”')的所述驱动的子阶段的组合使得：-在第二子阶段中提供给所述第三搅拌器装置(1”')的线圈(20'，20”，20”')中一个的所述驱动电流相对于在所述第一子阶段中提供给所述第一搅拌器装置(1')的线圈(20'，20”，20”')中的一个的所述驱动电流相移90°；-在第三子阶段中提供给所述第二搅拌器装置(1”)的线圈(20'，20”，20”')中的一个的所述驱动电流相对于在所述第一子阶段中提供给所述第一搅拌器装置(1')的线圈(20'，20”，20”')中的一个的所述驱动电流相移180°；-在第四子阶段中提供给所述第四搅拌器装置(1””)的线圈(20'，20”，20”')中的一个的所述驱动电流相对于在所述第一子阶段中提供给所述第一搅拌器装置(1')的线圈(20'，20”，20”')中的一个的所述驱动电流相移270°。4.根据前述权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述第二操作配置通过所述线圈(20'，20”，20”')的一系列驱动的子步骤获得，所述线圈被配置和构造成使得所述成对的搅拌器装置中的至少一个的所述线圈(20'，20”，20”')以相互协调的方式被控制，以根据选择自以下的一操作模式进行操作：-第一操作模式，其中所述对搅拌器装置中的两个搅拌器装置在所述熔融的金属上施加一向上的力；-第二操作模式，其中所述对搅拌器装置中的两个搅拌器装置在所述熔融的金属上施加一向下的力；-第三操作模式，其中所述对搅拌器装置中的一个搅拌器装置在所述熔融的金属上施加一向上的力，所述对搅拌器装置中的另一个搅拌器装置在所述熔融的金属上施加一向下的力；-第四操作模式，其中第一时间段和第二时间段交替，在所述第一时间段中，所述对搅拌器装置根据第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式中的一个操作，在所述第二时间段中，所述对的搅拌器装置相对于所述第一时间段根据选自第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式中一不同的操作模式操作；术语向上和向下指的是当所述模具(14，14'，14”)以垂直状态安装时的重力方向。5.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)中的每个均包括所述线圈(20'，20”，20”')中的三个，其中第一线圈(20')向上放置，第二线圈(20”)相对于所述第一线圈(20')和向下放置的第三线圈(20”')放置在的一中间位置，术语向上和向下指的是当所述模具(14，14'，14”)以垂直状态安装时的重力方向。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述第一操作配置是借助于对以下的协调控制而获得：-所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的至少所述第一线圈(20')产生一旋转的电磁场，该旋转的电磁场在熔融状态的所述金属材料中相对于所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的一主体(28)的一对应的更高位置引起一旋转运动；或者-所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的至少所述第二线圈(20”)生成一旋转的电磁场，所述旋转的电磁场在熔融状态的所述金属材料中相对于所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的主体(28)的一对应的中间位置引起一旋转运动；或者-所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)中的至少所述第三线圈(20”')生成一旋转的电磁场，所述旋转的电磁场在熔融状态的所述金属材料中相对于所述搅拌器装置(1'，1”，1”'，1””)的主体(28)的一对应的较低位置引起一旋转运动；或者-协调控制的交替阶段，其中每个所述控制的交替阶段均选自从仅所述第一线圈(20')的一控制阶段、仅所述第二线圈(20”)的一控制阶段和仅所述第三线圈(20”')的一控制阶段；术语较高和较低指的是在所述模具(14，14'，14”)以竖直状态安装时的重力方向。7.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，所述第二操作配置借助所述线圈的一系列三个驱动子步骤获得，所述三个驱动子步骤包括第一子步骤、在之前子步骤之后的第二子步骤和在之前子步骤之后的第三子步骤，所述第二操作配置使得所述对的搅拌器装置中的至少一个搅拌器装置的所述线圈以相互协调的方式被控制，以按照选自以下的一操作模式操作：-所述第一操作模式，其中所述对的搅拌器装置中的两个搅拌器装置均在所述熔融金属上施加一向上的力，所述第一操作模式通过在所述第一子步骤中将所述驱动电流提供给所述对的两个搅拌器装置的所述第一线圈(20')、在所述第二子步...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞布丽娜·斯特罗勒戈，斯特凡诺·德·蒙特，斯特凡诺·斯巴格努尔，克里斯蒂亚诺·佩尔西，
申请(专利权)人：麦角灵实验室公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT