一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器制造技术

本发明专利技术公开一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，包括环形轭铁和多个旋转磁场生成装置，在环形轭铁内壁上呈圆周状安装有三对旋转磁场生成装置，每对中的每个旋转磁场生成装置包括第一、第二、第三旋转磁场生成装置：第一旋转磁场生成装置的铁芯位于环形轭铁中部位置，第一旋转磁场线圈缠绕在第一旋转磁场铁芯的上下左右四个侧面；第二旋转磁场生成装置的铁芯由两个分别位于第一旋转磁场铁芯的上下两侧板式铁芯组成，与第一旋转磁场铁芯保持一定距离且宽于第一旋转磁场铁芯，第二旋转磁场线圈缠绕相应铁芯的四个侧面；第三旋转磁场生成装置依次类推进行设置。本发明专利技术利用多个旋转磁场的叠加，改善铸坯生产过程中由于夹杂物等造成的缺陷，提高钢坯质量。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器
本专利技术涉及钢铁连铸设备
，尤其是嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器。
技术介绍
随着现代工业的高速发展，各行业对钢材品质的要求越来越高，因而电磁搅拌技术被广泛的应用于连铸生产，目前电磁搅拌器已经成为高效连铸，得到高品质铸坯必不可少的环节。电磁搅拌的实质是借助电磁场在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢液的运动，由此强化钢液的对流、传热和传质过程，产生抑制柱状晶发展、促进成分均匀、夹杂物上浮细化、分布均匀的热力学和动力学条件，进而改善铸坯质量。有关铸坯连铸生产的设计研究很多，但各有侧重点：设置可移动线圈，实现多区域搅拌；设置稳液器，用于稳定弯月面波动等。在大方坯连铸生产过程中，易在方坯角部产生流动死区，使铸坯产生缺陷，浸入式水口的出流速度过大会冲击铸坯初始凝固坯壳，还会阻碍非金属夹杂物的上浮，严重影响铸坯的质量。目前工业连铸生产中的结晶器电磁搅拌器多为常规电磁搅拌器，其产生的旋转磁场液进行横向搅拌，使结晶器内钢液的温度分布更加均匀，增加等轴晶率，减轻偏析，但目前采用的旋转磁场对方坯角部的搅拌依然不尽如人意，需要对结晶器电磁搅拌器进行改进。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，产生叠加磁场，对结晶器内钢液进行搅拌，在保证铸坯等轴晶率以及偏析标准的前提下，改善铸坯内夹杂物的上浮环境，提高钢液的洁净度。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，包括位于结晶器外部的环形轭铁，在环形轭铁内壁和结晶器外壁之间安装有多对旋转磁场生成装置，所述多对旋转磁场生成装置围绕环形轭铁中轴线呈圆周状均匀安装在环形轭铁内壁上，所述每个旋转磁场生成装置包括相互嵌套的第一旋转磁场生成装置、第二旋转磁场生成装置和第三旋转磁场生成装置。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述第一旋转磁场生成装置的第一旋转磁场铁芯位于环形轭铁中部位置，第一旋转磁场线圈缠绕在第一旋转磁场铁芯的上下左右四个侧面；第二旋转磁场生成装置的第二旋转磁场铁芯包括两个分别位于第一旋转磁场铁芯的上下两侧的板式铁芯，两个板式铁芯与第一旋转磁场铁芯保持一定距离且宽于第一旋转磁场铁芯，第二旋转磁场线圈缠绕在第二旋转磁场铁芯的上下左右四个侧面；第三旋转磁场生成装置的第三旋转磁场铁芯包括两个分别位于第二旋转磁场铁芯的上下两侧的板式铁芯组成，两个板式铁芯与第二旋转磁场铁芯保持一定距离且宽于第二旋转磁场铁芯，第三旋转磁场线圈缠绕在第三旋转磁场铁芯的上下左右四个侧面。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述第三旋转磁场铁芯与环形轭铁等高。本专利技术技术方案的进一步改进在于：环形轭铁内壁和结晶器外壁之间安装有2对或3对旋转磁场生成装置。本专利技术技术方案的进一步改进在于：环形轭铁内壁和结晶器外壁之间安装有3对旋转磁场生成装置，将3对旋转磁场生成装置接入三相交流电，在结晶器区域形成由N极到S极的磁场区域。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述旋转磁场生成装置通入的三相交流电可改变强度和频率。本专利技术技术方案的进一步改进在于：三相交流电的计算方法如下所述：ia＝I·n·[sin(wt)+icos(wt)]ib＝I·n·[sin(wt-2π/3)+icos(wt-2π/3)]ic＝I·n·[sin(wt+2π/3)+icos(wt+2π/3)]其中，ia、ib、ic为各相电流大小，I为电流强度，n为线圈匝数，t为时间，w为角频率，i为虚部，通过改变通入交流电的强度和频率以及嵌套线圈的个数实现对不同钢种的搅拌要求。本专利技术技术方案的进一步改进在于：第一旋转磁场铁芯、第二旋转磁场铁芯和第三旋转磁场铁芯采用硅钢磁芯。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述每个旋转磁场生成装置中的第一旋转磁场生成装置、第二旋转磁场生成装置和第三旋转磁场生成装置单独使用或组合使用。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：1、本专利技术采用嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，使得搅拌器在同等电磁参数时，本专利技术产生的旋转磁场更强，对结晶器内钢液进行更加充分的搅拌，使钢液中的化学成分在结晶器内分布更加均匀，降低了出现偏析等缺陷的可能，由于电磁力的作用，不断打破铸坯前沿先形成的柱状晶枝，增加等轴晶率。2、本专利技术根据不同钢种，可以选用不同频率及强度的交流电，单独或组合使用旋转磁场线圈，以适应各钢种对搅拌强度的不同要求，由于水平方向旋转运动的存在，延长了钢液在结晶器中的停留时间，有利于夹杂物的充分去除，减小了钢液温度梯度。附图说明图1本专利技术的剖面主视图；图2本专利技术的剖面左视图；图3本专利技术的剖面俯视图；图4不含结晶器与钢液的嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器正等视图；图5含结晶器与钢液的嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器正等视图；图6嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器的俯视图；图7嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器的电磁生成区域位置图；图8常规结晶器电磁场搅拌器的俯视图；图9A常规结晶器电磁搅拌器出口横截面磁场强度；图9B嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器出口横截面磁场强度；图10A常规结晶器电磁搅拌器出口横截面电磁力；图10B嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器出口横截面电磁力；其中，1、环形轭铁，2、第一旋转磁场生成装置，3、第二旋转磁场生成装置，4、第三旋转磁场生成装置，5、第一旋转磁场铁芯，6、第二旋转磁场铁芯，7、第三旋转磁场铁芯，8、第一旋转磁场线圈，9、第二旋转磁场线圈，10、第三旋转磁场线圈，11、结晶器，12、钢液，13、旋转磁场生成区。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：目前工业上普遍采用的结晶器电磁搅拌器产生的都是旋转磁场，电磁搅拌的实质是借助电磁场在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢液的运动，由此强化钢液的对流、传热和传质过程，产生抑制柱状晶发展、促进成分均匀、夹杂物上浮细化、分布均匀的热力学和动力学条件，进而控制铸坯凝固组织改善铸坯质量。但是常规结晶器电磁搅拌器的旋转磁场产生的电磁力依旧不能很好的对方坯角部进行搅拌，本申请采用嵌套式结晶器电磁搅拌器，利用旋转磁场的叠加对结晶器内的钢液起到搅拌作用，改善方坯角部问题，为生产高质量钢坯提供保障。本申请提供嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，包括环形轭铁1和N对旋转磁场生成装置，N等于2或3。环形轭铁1位于结晶器11外部，环形围绕在结晶器11的外壁，与结晶器11的外壁间隔有一定距离，N对旋转磁场生成装置沿结晶器11的中心轴线呈圆周状安装在环形轭铁1的内壁上。N对旋转磁场生成装置中的每个旋转磁场生成装置由第一旋转磁场生成装置2、第二旋转磁场生成装置3和第三旋转磁场生成装置4嵌套组成。第一旋转磁场生成装置2的第一旋转磁场铁芯5位于环形轭铁1的中部位置，第一旋转磁场线圈8缠绕在第一旋转磁场铁芯5的上下左右四个侧面；第二旋转磁场生成装置3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，其特征在于：包括位于结晶器(11)外部的环形轭铁(1)，在环形轭铁(1)内壁和结晶器(11)外壁之间安装有多对旋转磁场生成装置，所述多对旋转磁场生成装置围绕环形轭铁(1)中轴线呈圆周状均匀安装在环形轭铁(1)内壁上，所述每个旋转磁场生成装置包括相互嵌套的第一旋转磁场生成装置(2)、第二旋转磁场生成装置(3)和第三旋转磁场生成装置(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，其特征在于：包括位于结晶器(11)外部的环形轭铁(1)，在环形轭铁(1)内壁和结晶器(11)外壁之间安装有多对旋转磁场生成装置，所述多对旋转磁场生成装置围绕环形轭铁(1)中轴线呈圆周状均匀安装在环形轭铁(1)内壁上，所述每个旋转磁场生成装置包括相互嵌套的第一旋转磁场生成装置(2)、第二旋转磁场生成装置(3)和第三旋转磁场生成装置(4)。


2.根据权利要求1所述的一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，其特征在于：所述第一旋转磁场生成装置(2)的第一旋转磁场铁芯(5)位于环形轭铁(1)中部位置，第一旋转磁场线圈(8)缠绕在第一旋转磁场铁芯(5)的上下左右四个侧面；第二旋转磁场生成装置的第二旋转磁场铁芯(6)包括两个分别位于第一旋转磁场铁芯的上下两侧的板式铁芯，两个板式铁芯与第一旋转磁场铁芯(5)保持一定距离且宽于第一旋转磁场铁芯(5)，第二旋转磁场线圈(9)缠绕在第二旋转磁场铁芯(6)的上下左右四个侧面；第三旋转磁场生成装置(4)的第三旋转磁场铁芯(7)包括两个分别位于第二旋转磁场铁芯的上下两侧的板式铁芯组成，两个板式铁芯与第二旋转磁场铁芯(6)保持一定距离且宽于第二旋转磁场铁芯，第三旋转磁场线圈(10)缠绕在第三旋转磁场铁芯(7)的上下左右四个侧面。


3.根据权利要求2所述的一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，其特征在于：所述第三旋转磁场铁芯(7)与环形轭铁(1)等高。


4.根据权利要求1所述的一种嵌套式线圈结晶器电磁搅拌器，其特征在于：环形轭铁(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，赵震，孟纯涛，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13