一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术主要属于电磁力矩测量技术领域，具体涉及一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量方法及装置。所述测量装置包括测量部分、支承部分和输出部分；支承部分，用于支承和固定整个测量装置、调节和标定测量装置的测量位置以及保证测量时测量装置的对中位置；测量部分，采用非磁性材料制备，所述测量部分包括扭矩传感器、传感器底座、扭矩传递轴、扭矩传递杆、联轴器、轴承和扭矩测量探头；输出部分为显示仪表。利用本发明专利技术所述测量方法以及测量装置测量获得的测量结果准确性和精确度高。

Method and device for measuring electromagnetic torque of continuous casting crystallizer electromagnetic stirrer

The invention belongs to the technical field of electromagnetic torque measurement, in particular relates to a method and a device for measuring the electromagnetic torque of a continuous casting crystallizer electromagnetic stirrer. The measuring device comprises a measuring part, a supporting part and output part; the supporting part for supporting and fixing the whole measuring device, adjustment and calibration device for measuring the measuring position and ensure measuring device for measuring position; part by preparation of nonmagnetic materials, the measuring part comprises a torque sensor, sensor base and the torque transmission shaft, torque rod, couplings, bearings and torque measuring probe; the output part is a display instrument. The measuring method and the measuring device obtained by the method have high accuracy and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要属于结晶器电磁搅拌器电磁力矩测量
，具体涉及一种测量连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量方法及装置。
技术介绍
电磁搅拌一方面通过交变磁场作用于铸坯中心的熔融钢水，产生的电磁推力搅动钢水，从而打碎凝固前沿的柱状晶，碎晶未融合部分作为等轴晶的晶核；另一方面是通过搅拌使钢水成分和温度均匀，降低凝固前沿的温度梯度。在连铸上采用结晶器电磁搅拌工艺，不但可以提高铸坯表面及皮下质量，促进夹杂物上浮，同时有效地改善铸坯的内部组织结构，抑制柱状晶生长，促进等轴晶生成，减少成分偏析，减轻中心疏松和中心缩孔。几十年来，国内外学者对电磁搅拌技术进行了大量的理论及实验研究，并应用于工业生产。电磁搅拌技术已经成为连铸过程中改善铸坯质量的最重要和最有效的手段之一，但不合适的搅拌参数不仅无法具有明显的冶金效果，还可能带来液面波动、夹渣等后果，不利于保证产品质量。根据电磁搅拌理论及实际应用研究，衡量电磁搅拌强度的常用的指标有三个：磁场强度、搅拌力和搅拌速度。由于容易测量，目前应用最多的是采用磁场强度为标准。现场一般是在铸机空载的情况下，采用高斯仪测量结晶器内不同搅拌电流和搅拌频率下的磁场分布，但由于磁场的可迭加性原理，在同一空间点上，各次谐波的磁感应强度可迭加成合成磁感应强度，而通常用高斯计测出的磁感应强度实际是合成磁感应强度而非需要的一次基波磁感应强度。当变频电源的高次谐波分量较大时，合成的磁感应强度很大，容易造成搅拌强度已足够大的假象。电磁搅拌的实质是利用铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢液的运动，由此强化钢液的对流—传热和传质过程，从而控制铸坯的凝固过程，由此可见，钢液的搅拌运动与铸坯的凝固组织以及铸坯的冶金效果建立最直接的关系，但是，由于连铸高温钢液的搅拌速度不易测量，搅拌速度的计算依赖诸多的因素且不准确，因此，很难将搅拌速度作为搅拌强度的指标进行测量。电磁力矩更接近电磁搅拌器的真实性能，电磁搅拌需要的是钢水中感生的电磁力矩；且电磁力矩能够更直观地判断电磁搅拌器的工作能力，即搅拌效果。磁感应强度只是联系搅拌器激磁电流和钢水中感生的电磁力矩之间的一个中间参数，钢水中感生的电磁力矩才是推动钢水运动的原动力。因此电磁力矩作为搅拌强度的指标更为合理。电磁力矩作为评价搅拌效果的指标，通常是指凝固前沿的电磁力使钢水产生的电磁力矩。在实际应用中，浇注过程中测量结晶器内钢液凝固前沿的电磁力矩较为困难，因此通常在停浇过程中铸机空载的情况下，测试原理是模拟连铸过程中结晶器钢液在交变磁场中受到的实际作用力矩的大小。一般采用自制的电磁扭矩测量仪测量不同搅拌电流和搅拌频率下的扭矩。目前存在的电磁力矩测量仪器并没有统一的标准，导致同样的状况下，文献中采用不同的电磁力矩测量仪测定的数值相差甚大，且对于测量方法介绍不详，对于调整结晶器电磁搅拌参数无法提供可靠的依据。例如，现有技术中的手持式扭矩仪，虽然操作方便，但由于结晶器电磁搅拌器的电磁力矩相对较小，扭矩测量仪对电流变化的响应差且精度不高，测量的实际扭矩偏差较大。有鉴于此，有必要提供一种标准化的可精确测量结晶器电磁搅拌器的电磁力矩的方法及装置克服以上缺陷。
技术实现思路
为解决现有技术的不足之处，本专利技术了提供一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量方法以及装置。利用专利技术所述测量方法和装置，解决了现有结晶器电磁搅拌参数制定耗时且耗力不准确的问题，以及解决了现有的结晶器电磁搅拌器的电磁力矩测量装置在测量过程中存在的测量精度差、测量方法不尽详细等问题。通过对连铸过程结晶器电磁搅拌器电磁力矩进行精确测量，改善了现有结晶器电磁搅拌参数制定中存在的问题，可实现花费较小且简单快捷地对结晶器电磁搅拌参数的制定，对改善铸坯质量提供坚实可靠的依据。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，所述测量装置包括测量部分、支撑部分和输出部分；支撑部分：用于支撑和固定整个测量装置、调节和标定测量装置的测量位置以及保证测量时测量装置的对中位置，以提高测量准确性；测量部分：采用非磁性材料制备，所述测量部分包括扭矩传感器、传感器底座、扭矩传递轴、扭矩传递杆、联轴器、轴承和扭矩测量探头；所述传感器底座用于承接整个测量部分，并所述测量部分通过所述传感器底座固定于所述支承部分；输出部分：与所述测量部分电连接，所述输出部分为显示仪表。进一步地，所述扭矩传感器采用反作用力型扭矩传感器。进一步地，所述扭矩传感器为数字式应变片扭矩传感器。进一步地，所述扭矩传递轴和所述扭矩传递杆是电磁力矩传递的中介；所述扭矩传递轴采用非磁不锈钢材料，所述扭矩传递轴的一端断面为方形，与所述扭矩传感器连接，所述扭矩传递轴的另一端断面为圆形，与所述联轴器连接。进一步地，所述扭矩传递杆硬质的电木材料，所述扭矩传递杆的一端与所述联轴器连接，另一端与所述扭矩测量探头连接。进一步地，所述轴承安装于所述扭矩传递轴上，用于减小扭矩传递轴受到的摩擦力；所述联轴器为弹性联轴器，采用硬质铝合金材料，用于连接所述扭矩传递轴和所述扭矩传递杆。进一步地，所述扭矩测量探头为直接受电磁场的作用产生电磁力矩的部件，采用铝合金材料，密度为2689kg/m3，为实心圆柱形，长度为70-90mm，直径为40-50mm。进一步地，所述支承部分包括夹持装置、支撑杆、标尺和支座，所述支撑杆垂直固定于所述支座上，所述夹持装置能够相对于所述支撑杆进行上下移动以及相对于所述支撑杆进行旋转；所述标尺固定在支撑杆上，标尺的零位设置在支撑杆的底部，所述标尺用于标定测量所述夹持装置相对于所述支座在竖直方向的位置，并通过夹持装置的位置换算出扭矩测量探头在结晶器内的位置。进一步地，所述支承部分的夹持装置能够与所述传感器底座连接，所述夹持装置位于所述传感器底座下方。一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量方法，所述测量方法使用所述一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置进行测量，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：（1）将所述测量装置固定在结晶器周边，将显示仪表和扭矩传感器接通电源；（2）通过调整夹持装置的位置，使所述扭矩测量探头进入结晶器内需要测量的位置，并保证所述扭矩测量探头的中心位于所述电磁搅拌器的中心轴上；（3）启动结晶器电磁搅拌器，调整结晶器电磁搅拌器的搅拌参数，产生磁场，扭矩测量探头在磁场的作用下发生旋转，产生扭矩，经过扭矩传递轴和所述扭矩传递杆的传动，最终在仪表上显示电磁力矩的值。本专利技术的有益技术效果：（1）本专利技术提供的测量装置中的支承部分可是保证测量装置对中性和测量位置准确性；（2）本专利技术测量装置采用高测量精度和敏感度的反作用力型扭矩传感器，提高测量结果的准确性。（3）本专利技术采用高精度轴承，减小摩擦力的影响，采用弹性联轴器，补偿轴向及径向的偏差，约束扭矩测量探头的材料和尺寸，从而减小测量装置的无关负载的影响，提高测量的准确性和精确度。附图说明图1是本专利技术所述的连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置。图2是本专利技术所述的扭矩传递轴及轴承的安装示意图。附图标记为：1.扭矩测量探头，2.扭矩传递杆，3.联轴器，4.传感器底座，5.扭矩传感器，6.扭矩传递轴，7.显示仪表，8.夹持装置，9.支撑杆，10.支座，11.结晶器，12.轴承。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括测量部分、支撑部分和输出部分；支撑部分：用于支撑和固定整个测量装置、调节和标定测量装置的测量位置以及保证测量时测量装置的对中位置，以提高测量准确性；测量部分：采用非磁性材料制备，所述测量部分包括扭矩传感器、传感器底座、扭矩传递轴、扭矩传递杆、联轴器、轴承和扭矩测量探头；所述传感器底座用于承接整个测量部分，并所述测量部分通过所述传感器底座固定于所述支承部分；输出部分：与所述测量部分电连接，所述输出部分为显示仪表。

【技术特征摘要】
1.一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括测量部分、支撑部分和输出部分；支撑部分：用于支撑和固定整个测量装置、调节和标定测量装置的测量位置以及保证测量时测量装置的对中位置，以提高测量准确性；测量部分：采用非磁性材料制备，所述测量部分包括扭矩传感器、传感器底座、扭矩传递轴、扭矩传递杆、联轴器、轴承和扭矩测量探头；所述传感器底座用于承接整个测量部分，并所述测量部分通过所述传感器底座固定于所述支承部分；输出部分：与所述测量部分电连接，所述输出部分为显示仪表。2.根据权利要求1所述一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述扭矩传感器采用反作用力型扭矩传感器。3.根据权利要求1所述一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述扭矩传感器为数字式应变片扭矩传感器。4.根据权利要求1所述一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述扭矩传递轴和所述扭矩传递杆是电磁力矩传递的中介；所述扭矩传递轴采用非磁不锈钢材料，所述扭矩传递轴的一端断面为方形，与所述扭矩传感器连接，所述扭矩传递轴的另一端断面为圆形，与所述联轴器连接。5.根据权利要求4所述一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述扭矩传递杆硬质的电木材料，所述扭矩传递杆的一端与所述联轴器连接，另一端与所述扭矩测量探头连接。6.根据权利要求1所述一种连铸结晶器电磁搅拌器电磁力矩的测量装置，其特征在于，所述轴承安装于所述扭矩传递轴上，用于减小扭矩传递轴受到的摩擦力；所述联轴器为弹性联轴器，采用硬质铝合金材料，用于连接所述扭矩传递轴和...

【专利技术属性】
技术研发人员：包燕平，安航航，王敏，赵立华，王林静，彭尊，王达志，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11