一种斜磁轭型行波电磁搅拌器及其使用方法技术

本发明专利技术涉及磁轭型行波电磁搅拌器技术领域，具体公开了一种斜磁轭型行波电磁搅拌器，包括外壳，外壳内侧沿圆周方向均匀设置多组绕组，每组绕组包括固定设置在外壳内壁上的多个铁芯和绕设在铁芯上的线圈，外壳整体呈圆环状设置；铁芯端部设置有磁轭；磁轭所在平面与外壳中心线之间夹角为锐角

【技术实现步骤摘要】
一种斜磁轭型行波电磁搅拌器及其使用方法


[0001]本专利技术涉及磁轭型行波电磁搅拌器
，具体公开了一种斜磁轭型行波电磁搅拌器及其使用方法
。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展和工业设计水平的提升，钢铁产业生产新型复合式
、
大断面
、
高合金钢铁产品成为主流趋势，如何有效控制钢液传热
、
流动和凝固已成为提高生产效率和改善内部质量的重要环节
。
在连铸过程中，大断面圆坯在末端凝固时由于中心区域的液芯变得狭窄，而且熔融钢液的温度相对较低
、
粘度较大，致使圆坯中心区域获得钢液补缩的阻力增大，单纯依靠重力往往不能满足其补缩的要求，导致大断面圆坯中心区域易产生连续的疏松
、
缩孔，以及
V
型偏析
、
裂纹等缺陷
。
[0003]为解决上述中心质量问题，电磁搅拌技术成为当代冶金企业提高金属冶炼工作效率和产品质量的重要辅助手段
。
电磁搅拌的运行是通过交变磁场生成的电磁力对金属熔液进行非接触式搅拌，当在感应线圈中施加交变电流时，线圈周围就会产生交变磁场，经铁芯导向渗入铸坯中，运动的钢液在磁场中运动时，钢液内部就会产生感应电流，该感应电流和磁场相互作用产生电磁力，驱动钢液沿不同轨迹运动，通过改变交变电流大小调整搅拌力度，改变三相电流的施加方向发改变搅拌方向
。
目前，在现有的连铸生产中，国内外普遍使用的末端电磁搅拌器为旋转磁场型<br/>、
行波磁场型和复合螺旋磁场型
。
[0004]中国专利
CN103182495A
和中国专利
CN101700477A
公开的电磁搅拌器都是由旋转磁场型和行波磁场型相互叠加形成的螺旋磁场型电磁搅拌器，该类型搅拌器磁体结构复杂，体积大，安装维护不方便，成本高，因此该类电磁搅拌器在连铸生产中应用较少
。
中国专利
CN102825245A
的螺旋电磁搅拌装置，通过磁轭端面倾斜角度的变化实现简单
、
高效的螺旋搅拌，但是该装置还是无法在铸坯凝固末端中心沿高度方向实现大范围驱动熔体流动，铸坯上部和下部熔体的温度及溶质分布得不到充分的均匀混合
。
中国专利
CN105935752A
公开了一种针对不同铸坯截面形状和尺寸，可选择不同形状的行波磁场电磁搅拌器
。
它可使铸坯内所产生的电磁力总体方向平行于铸坯中心线方向，但针对大断面及超大断面圆坯的搅拌效果没有得到验证
。
中国专利
CN112974749A
公开了一种由线圈
、
磁极
、
磁轭和聚磁罩构成的磁极宽度小于或等于其所面对的铸坯幅宽的
V
‑
LEMS
，通过
V
‑
LEMS
（
Vertical Linear Electromagnetic Stirring
，垂直行波型电磁搅拌器）的不同组合布置型式，增大铸坯液芯熔体上下环流运动或螺旋运动的高度和强度，但多钢种
、
多规格铸坯生产的适用性较差
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种斜磁轭型行波电磁搅拌器及其使用方法，以解决大断面圆坯电磁搅拌的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种斜磁轭型行波电磁搅拌器，包括外壳，外壳内侧沿圆周方向均匀设置多组绕
组，每组绕组包括固定设置在外壳内壁上的多个铁芯和绕设在铁芯上的线圈，外壳整体呈圆环状设置；铁芯端部设置有磁轭；磁轭所在平面与外壳中心线之间夹角为锐角
。
锐角夹角的设置，能够加强沿外壳中心线方向的电磁力，在电磁力透入深度范围内达到更强搅拌强度和更大搅拌范围，适用于大断面圆坯的电磁搅拌
。
[0007]优选地，磁轭所在平面与外壳中心线之间夹角为5°
～
45
°
。
搅拌效果较好
。
[0008]优选地，外壳材质为高
CrNi
耐热不锈钢；外壳厚度为
10mm
～
20mm。
耐热性能优良，使用寿命较长
。
[0009]优选地，外壳设置冷却机构；冷却机构为外水直冷式
。
[0010]优选地，线圈绕组方式为闭合线圈分布式
。
线圈包括三相，三相的相位角分别为0°
、120
°
和
240
°
。
能够通过改变线圈通入电流的方向可控制连铸圆坯内电磁力方向
。
[0011]优选地，每组绕组的多个铁芯的长度依次递减
。
保证磁轭的倾斜设置
。
[0012]一种斜磁轭型行波电磁搅拌器的使用方法，使用上述斜磁轭型行波电磁搅拌器，包括以下步骤：
S1
，钢水浇注前，将斜磁轭型行波电磁搅拌器环绕连铸圆坯放置；
S2
，将斜磁轭型行波电磁搅拌器设置在距离连铸圆坯表面
10~400mm
处，且斜磁轭型行波电磁搅拌器设置在连铸圆坯凝固率
0.7~0.85
位置处；
S3
，钢水浇注后，开启斜磁轭型行波电磁搅拌器；
S4
，待连铸圆坯的尾坯经过斜磁轭型行波电磁搅拌器后，关闭斜磁轭型行波电磁搅拌器
。
[0013]优选地，步骤
S2
中，通过测温枪进行连铸圆坯表面测温，通过射钉枪进行射钉实验获取坯壳厚度，采用
Ansys
数值模拟手段确定安装位置
。
[0014]优选地，确定安装位置后，根据不同钢种和连铸圆坯规格的大断面圆坯，设置斜磁轭型行波电磁搅拌器的工艺参数
。
[0015]优选地，步骤
S3
中斜磁轭型行波电磁搅拌器的工艺参数，设置电流频率为
1~50Hz
，电流强度为
50~1500A。
[0016]本专利技术的有益效果为：锐角夹角的设置，能够加强沿外壳中心线方向的电磁力，在电磁力透入深度范围内达到更强搅拌强度和更大搅拌范围，适用于大断面圆坯的电磁搅拌
。
闭合线圈通过更改通入电流的方向能够增强连铸圆坯中心区域液芯处产生沿外壳中心线即连铸圆坯中心线向上或向下的强制对流运动，提高电磁搅拌沿连铸圆坯拉坯方向的有效作用区域，促使连铸圆坯内部的温度和溶质分布更加均匀，打碎或弯曲凝固末端柱状晶前沿，细化凝固前沿晶粒，从而减轻连铸圆坯中心疏松缩孔
、
裂纹和偏析等缺陷
。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种斜磁轭型行波电磁搅拌器，包括外壳（5），外壳（5）内侧沿圆周方向均匀设置多组绕组，每组绕组包括固定设置在外壳（5）内壁上的多个铁芯（3）和绕设在铁芯（3）上的线圈（2），其特征在于，外壳（5）整体呈圆环状设置；铁芯（3）端部设置有磁轭（1）；磁轭（1）所在平面与外壳（5）中心线之间夹角为锐角
。2.
根据权利要求1所述的斜磁轭型行波电磁搅拌器，其特征在于，磁轭（1）所在平面与外壳（5）中心线之间夹角为5°
～
45
°
。3.
根据权利要求1所述的斜磁轭型行波电磁搅拌器，其特征在于，外壳（5）材质为高
CrNi
耐热不锈钢；外壳（5）厚度为
10mm
～
20mm。4.
根据权利要求1所述的斜磁轭型行波电磁搅拌器，其特征在于，外壳（5）设置冷却机构；冷却机构为外水直冷式
。5.
根据权利要求1所述的斜磁轭型行波电磁搅拌器，其特征在于，线圈（2）绕组方式为闭合线圈分布式；线圈（2）包括三相，三相的相位角分别为0°
、120
°
和
240
°
。6.
根据权利要求5所述的斜磁轭型行波电磁搅拌器，其特征在于，每组绕组的多个铁芯（3）的长度依次递减
。7.
一种斜磁轭型行波电磁搅拌器的使用方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红健，刘超，鹿超超，刘成宝，韩杰，王利，谢兴军，陈涛，张博康，郭宇航，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：