CN104128598A - 一种连铸用水口管旋流装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸用水口管旋流装置，包括磁性机构、驱动机构和隔热机构，驱动机构与磁性机构传动配合，磁性机构位于水口管的周围。磁性机构由磁极和磁轭构成，磁极固定在磁轭上。磁极数量为1～6对。磁极和磁轭为整体结构或分体结构，磁极由永磁块体和/或永磁板材构成；磁轭由导磁块体和/或导磁板材构成，或者由永磁块体和/或永磁板材构成。本发明驱动机构驱动磁性机构围绕水口管转动，形成旋转磁场，带动水口管中的钢液旋转，有效解决了钢液在水口管中的偏流问题，减少钢水卷渣，改善了钢坯质量。

Description

一种连铸用水口管旋流装置

技术领域

本发明属于钢铁冶炼设备技术领域，涉及一种连铸用水口管旋流装置。

技术背景

在钢的连铸过程中，需要通过水口管将中间包中的钢液注入到结晶器中，钢液通过结晶器逐步冷却形成钢坯。钢液通过水口管注入结晶器时由于偏流等原因，容易把结晶器内钢液表面的保护渣卷入钢液，在钢坯中形成夹渣，影响钢坯的质量。因此，改善水口管中钢液流动状态成为减少钢坯夹渣的有效方法。国内外众多科研机构对此进行了大量研究，有效方法之一是使钢液在水口管中旋转，钢液旋转可以在结晶器内形成稳定的钢流，减少结晶器中液面波动，从而大幅度减少钢液卷渣，这不仅能提高铸坯质量，还能加快铸坯拉速，提高设备生产效率，此项技术对钢铁企业有很大影响。

现有的实现水口中钢液旋转的技术方案主要是机械式旋流水口和电磁旋流水口。机械式旋流水口是在水口管中增加一个固定的机械旋流叶片，当钢液流经旋流叶片时，钢液随着叶片的角度旋转，达到旋流的目的。但是在高温钢液的冲击下，叶片的使用寿命很短，不能满足工业生产需要，因而此未能得到推广。电磁旋流水口是将电磁旋流装置安装在水口管周围，依靠电磁装置形成旋转磁场，旋转磁场驱动水口中的钢液旋转，达到旋流的目的。由于水口管周围空间小，电磁旋流装置体积受到限制，较小的体积难以产生足够的驱动力，而且电磁旋流装置的功率大，需要几百千伏安电力。较大的功耗和较小的驱动力是电磁旋流技术的最大弱点，也是制约其工业应用的关键因素。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种连铸用水口管旋流装置，以优化水口中钢水旋流性能，用较小的功耗提供满足连铸工艺需要的旋流能力，改善钢坯产品质量，降低旋流水口的能量消耗。

本发明的技术方案是：连铸用水口管旋流装置，包括磁性机构、驱动机构和隔热机构，驱动机构与磁性机构传动配合，磁性机构位于水口管的周围。磁性机构由磁极和磁轭构成，磁极固定在磁轭上。磁极的数量为1～6对。

磁极的材质为永磁材料，磁轭的材质为导磁材料或永磁材料。磁极为整体结构或分体结构，磁轭为整体结构或分体结构。磁极由永磁块体和/或永磁板材构成，磁轭由导磁块体和/或导磁板材构成，或者由永磁块体和/或永磁板材构成。驱动机构为齿轮驱动机构、皮带轮驱动机构、同步带轮驱动机构、电磁驱动机构、液压驱动机构或气动驱动机构。不排除其它形式的驱动机构，驱动机构驱动磁性机构围绕水口管旋转。磁性机构设有齿圈，磁轭与齿圈固定连接，齿圈与齿轮驱动机构的齿轮啮合。电磁驱动机构为环形结构，电磁驱动机构环绕在磁性机构的周围。电磁驱动机构产生旋转磁场，驱动磁性机构转动。隔热机构由圆筒和中间带有圆孔的平板两部分组成，圆筒位于磁性机构和水口管之间，中间带有圆孔的平板位于水口管的下方。隔热机构由隔热材料构成或由隔热材料和隔热支撑结构件构成。旋流装置选择整体结构或分体结构，选择分体结构时磁性机构、驱动机构和隔热机构分别由两部分构成，两部分通过开合机构连接。开合机构由销轴和轴套构成。磁轭为环形或多边形结构，多边形的边数为3～100。

齿轮驱动机构由电动机带动主动齿轮，主动齿轮与固定在磁性机构上的齿轮啮合，带动磁性机构旋转。电磁驱动机构相当于电动机的定子，磁性机构相当于电动机的转子。电磁驱动机构的结构与电动机定子的结构类似，由铁芯和绕组构成。电磁驱动机构的绕组通电后即可产生旋转磁场，在旋转磁场的推动下，磁性机构随之旋转。磁性机构选择分体结构时，磁性机构外部需要设置导磁、导电部件，以提供感应电流通路和磁通路。

隔热机构的圆筒状结构部分设置于磁性机构和水口管之间，中间带有圆孔的平板结构设置于水口旋流装置的下方。因为在钢的连铸过程中，钢液流经水口管，水口管表面温度可达800℃左右，而永磁材料的居里点一般在300℃以下，工作温度一般不超过200℃，因此需要用隔热设施阻止水口管热量向磁性机构传递。水口旋流装置的下方是结晶器的上表面，温度较高，因此设置阻止结晶器热量传递到水口旋流装置的隔热设施，中间的圆孔供水口管通过，并与圆筒状的隔热设施相连接，形成一个阻止水口管及结晶器热量传递的隔热机构。

为便于更换水口管，水口旋流装置可以设计成具有开合机构的分体结构，磁性机构、驱动机构和隔热机构分成两部分，通过开合机构连接在一起，开合机构由销轴和轴套构成，轴套联动驱动机构、磁性机构和隔热机构，围绕销轴旋转一定角度，当需要更换水口管时，可以打开磁性机构、驱动机构和隔热机构，更换完成后，将磁性机构和隔热机构重新合起来，形成一个整体。

    本发明由磁性机构、驱动机构和隔热机构组成的连铸用水口管旋流装置，驱动机构驱动磁性机构围绕水口管转动，形成旋转磁场，带动水口管中的钢液旋转，有效解决了钢液在水口管中的偏流问题，减少钢水卷渣，改善了钢坯质量。与机械旋流装置相比，延长了水口管和旋流设备的使用寿命。与电磁旋流装置相比，满足连铸工艺需要的旋流能力，大幅度降低了旋流水口的能耗。

附图说明

图1为本发明连铸用水口管旋流装置的结构示意图；

图2为磁性机构示意图；

图3 为本发明另一种实施方式的结构示意图；

图4 为另一种磁性机构的示意图；

其中：

1—磁性机构、2—齿轮驱动机构、3—水口管、4—磁极、5—磁轭、6—隔热机构、7—销轴、8—轴套、9—电磁驱动机构、10—导磁块体、11—导磁板材、12—永磁块体、13——永磁板材、14—开合机构。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明连铸用水口管旋流装置，如图1所示，包括水口管3、磁性机构1、电磁驱动机构9和隔热机构6。驱动机构与磁性机构传动配合，磁性机构位于水口管的周围。磁性机构由磁极4和磁轭5构成，如图2所示，磁轭为环形结构，磁极固定在磁轭上，磁极的数量为1对。旋流装置为分体结构，磁性机构1、驱动机构和隔热机构6分别由两部分构成，两部分通过开合机构14连接。开合机构由销轴7和轴套8构成。磁极和磁轭为一体由永磁块体12构成。电磁驱动机构为环形结构，环绕在磁性机构的周围，电磁驱动机构9产生旋转磁场，驱动磁性机构转动。隔热机构由圆筒和中间带有圆孔的平板两部分组成，圆筒位于磁性机构和水口管之间，中间带有圆孔的平板位于水口管的下方。隔热机构由隔热材料构成或由隔热材料和支撑结构件构成。 

本发明连铸用水口管旋流装置工作时，电磁驱动机构9类似于电动机的定子，由铁芯和绕组构成，磁性机构1相当于电动机的转子。电磁驱动机构的绕组通电时产生旋转磁场，驱动磁性机构旋转，磁性机构而产生旋转磁场，带动水口管3中的钢液旋转。当钢液通过水口管3时，在高温钢液的影响下水口管3温度升高，隔热机构6阻止水口管3的温度传递到磁极4，减少高温钢水对磁性机构的影响。

实施例2

本发明另一实施方式如图3所示，包括水口管3、磁性机构1、齿轮驱动机构2和隔热机构6。磁性机构1设有齿圈，磁轭与齿圈固定连接，齿圈与齿轮驱动机构的齿轮啮合。如图4所示，磁轭为环形结构，磁极固定在磁轭上，磁极的数量为1对。磁极由永磁板材13构成，磁轭由导磁板材11构成。其它结构与实施例1相同

连铸用水口管旋流装置工作时，齿轮驱动机构2通过齿圈驱动磁性机构1旋转，产生旋转磁场，钢液经过水口管3时，受到旋转磁场作用，产生旋转力进行旋转。当钢液通过水口管3时，在高温钢液的影响下水口管3温度升高，隔热机构6阻止水口管3的温度传递到磁极4，以减少对磁性机构的影响。

本发明仅消耗驱动装置所需的电能，因此使用功率较小的永磁旋流装置产生较强的旋流效果，既解决了钢液在水口管中的偏流现象，改善钢坯质量，又有利于降低能耗。为保证连铸用水口管旋流装置正常工作，需要相应的支撑结构，如驱动机构的连接与固定、磁性机构及隔热机构的连接和固定，以及水口管旋流装置的整体安装方式等，这些是已知的常规机械结构，本专业的工程技术人员容易实现，不再赘述。

Claims (10)

1.一种连铸用水口管旋流装置，包括磁性机构（1）、驱动机构和隔热机构（6），所述驱动机构与磁性机构传动配合，磁性机构位于水口管（3）的周围；其特征是：所述磁性机构由磁极（4）和磁轭（5）构成，磁极固定在磁轭上；所述磁极数量为1～6对。

2.根据权利要求1所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述磁极（4）的材质为永磁材料，所述磁轭（5）的材质为导磁材料或永磁材料。

3.根据权利要求2所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述磁极（4）为整体结构或分体结构，所述磁轭（5）为整体结构或分体结构。

4.根据权利要求2所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述磁极由永磁块体（12）和/或永磁板材（13）构成；所述磁轭由导磁块体（10）和/或导磁板材（11）构成，或者由永磁块体和/或永磁板材构成。

5.根据权利要求1所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述驱动机构为齿轮驱动机构（2）、皮带轮驱动机构、同步带轮驱动机构、电磁驱动机构（9）、液压驱动机构或气动驱动机构。

6.根据权利要求5所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述磁性机构设有齿圈，磁轭与齿圈固定连接，齿圈与齿轮驱动机构的齿轮啮合。

7.根据权利要求5所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述电磁驱动机构（9）为环形结构，电磁驱动机构环绕在磁性机构的周围。

8.根据权利要求1所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述隔热机构由圆筒和中间带有圆孔的平板组成，所述圆筒位于磁性机构和水口管之间，所述中间带有圆孔的平板位于水口管的下方；所述隔热机构由隔热材料构成或由隔热材料和支撑结构件构成。

9.根据权利要求1所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述旋流装置为整体结构或分体结构，分体结构时所述磁性机构、驱动机构和隔热机构分别由两部分构成，两部分通过开合机构（14）连接；所述开合机构由销轴（7）和轴套（8）构成。

10.根据权利要求1所述的连铸用水口管旋流装置，其特征是：所述磁轭为环形或多边形结构，所述多边形的边数为3～100。