CN104384465B - 连铸机用高温超导磁力搅拌器 - Google Patents

连铸机用高温超导磁力搅拌器 Download PDF

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Abstract

一种连铸机用高温超导磁力搅拌器，其高温超导线圈(1)位于液氮容器(3)内，液氮容器(3)由环氧树脂拉杆(5)固定于真空容器(4)内，真空容器(4)固定在旋转台(7)上。输液颈管(6)的两端分别连接液氮容器(3)的内部与真空容器(4)的外部，并分别与液氮容器(3)和真空容器(4)密封焊接在一起。通过向液氮容器(3)灌入液氮，冷却高温超导线圈(1)，再对高温超导线圈(1)充电，然后闭合超导开关(2)，使高温超导线圈(1)脱离电源运行，最后启动旋转台(7)，使结晶器内的高磁场旋转，产生的电磁力驱动结晶器内的钢液一起作旋转运动，达到强力搅动的目的。

Description

连铸机用高温超导磁力搅拌器
技术领域
本发明涉及一种炼钢连铸机用的磁力搅拌器。
背景技术
电磁搅拌器用于连铸机使钢液作旋转运动，使钢液中添加的成分均匀分布，提高铸坯质量。由于钢液具有导电性，因此通过在钢液上施加变化的磁场从而在钢液中产生涡流，涡流在磁场作用下产生体积力驱动钢液运动。电磁搅拌器有两类，一类为感生型，通过对线圈施加交变电流从而在钢液中产生交变磁场，这类电磁搅拌器由于需要对金属线圈通以较大的电流，因此需要循环水来冷却，而水会对线圈有一定腐蚀作用，增加了维护成本，且这类电磁搅拌器能耗很大，不利于环保；另一类为动生型，即通过使外部磁体发生运动从而在钢液中产生变化磁场，这类电磁搅拌器耗能低，也不需要循环冷却装置，例如永磁式旋转搅拌器。但是由于永磁体材料特性的限制，其产生的磁场强度并不高(1000～2000高斯)，因此为了提高钢液的旋转力，需要通过加大永磁体的旋转速度。高速旋转会增加能耗，同时增加设备的磨损，不利设备的长期稳定运行。
超导磁体在满足一定温度条件下能够无阻的承载很大电流，产生很大的磁场，因此被广泛应用于需要高磁场强度的应用领域。高温超导磁体是具有更高临界温度，即对温度要求较低，且具有很高稳定性的一类超导磁体。如果将高温超导磁体替代永磁式旋转搅拌器中的永磁体，那么将在结晶器内产生很高的磁场，产生很大的旋转力，从而可以大大降低磁体的旋转速度。
发明内容
本发明的目的是克服永磁式旋转搅拌器磁场强度低、旋转速度高的问题，提出一种利用高温超导磁体的电磁搅拌器。本发明采用超导磁体替代永磁体，可提高磁场强度。
本发明的连铸机用高温超导磁力搅拌器由高温超导线圈、超导开关、液氮容器、真空容器、环氧树脂拉杆、输液颈管，以及旋转台组成；所述的高温超导线圈位于液氮容器内，所述的液氮容器由环氧树脂拉杆固定于真空容器内，从而隔绝液氮与室温的对流换热。所述的真空容器固定在旋转台上，可随旋转台一起旋转，旋转台由电机等装置驱动。所述的输液颈管的两端分别连接液氮容器的内部与真空容器的外部，并分别与液氮容器和真空容器密封焊接在一起，确保真空容器的密闭。
所述的高温超导线圈可以制成马鞍形、跑道型、或螺管形等，高温超导线圈中心处的磁场方向应垂直搅拌器旋转轴线的方向。
所述的连铸机用高温超导磁力搅拌器，可以在中心结晶区形成单极磁场，此时需一组高温超导线圈，也可以形成双极或多极磁场，对应的，需要两组或多组高温超导线圈，沿圆周均匀分布；其中双极磁场的情况下高温超导线圈的利用率最高，因为两组高温超导线圈产生的磁场线性叠加，利用率最大，而多组线圈产生的磁场是矢量相加，利用率低。
所述的连铸机用高温超导磁力搅拌器，先对真空容器抽真空，再通过输液颈管从外部向液氮容器中灌入液氮，冷却高温超导线圈；然后为高温超导线圈通电，通过闭合超导开关实现高温超导线圈脱离电源运行；最后启动旋转台，带动真空容器及真空容器内部的高温超导线圈旋转，从而在结晶器内产生旋转的高磁场，在结晶器内的钢液中产生较大的电磁力，驱动钢液一起作旋转运动，达到高速搅动的目的。
附图说明
图1是本发明实施例的连铸机用高温超导磁力搅拌器示意图，图中：1高温超导线圈、3液氮容器、4真空容器、5环氧树脂拉杆、6输液颈管、7旋转台、8结晶器；
图2是高温超导线圈接线图，图中：1高温超导线圈、2超导开关、9直流电源。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明的高温超导磁力搅拌器由高温超导线圈1、液氮容器3、真空容器4、环氧树脂拉杆5、输液颈管6，以及旋转台7组成；所述的高温超导线圈1固定于液氮容器3内，所述的液氮容器3由若干根环氧树脂拉杆5紧固于真空容器4内，所述的真空容器4固定在旋转台7上，所述的输液颈管6的两端分别连接液氮容器3的内部与真空容器4的外部，用于从外部向液氮容器3内输入液氮，输液颈管6分别与液氮容器3和真空容器4密封焊接在一起，保证真空容器4的密闭性。
所述的高温超导线圈1可以制成马鞍形、跑道型、或螺管形等，高温超导线圈1的放置位置使高温超导线圈中心处的磁场方向为垂直旋转轴线方向。
所述的连铸机用高温超导磁力搅拌器可以制成单极磁场，则需一组高温超导线圈1，也可以制成双极或多极磁场，对应的，需要两组或多组高温超导线圈1。
所述的连铸机用高温超导磁力搅拌器，需先将真空容器4抽真空，再通过输液颈管6从外部向液氮容器3中灌入液氮，冷却高温超导线圈1。然后由直流电源9为高温超导线圈1通电，通过闭合超导开关2实现高温超导线圈1脱离直流电源9运行，如图2所示；最后启动旋转台7，带动真空容器4及真空容器4内部的高温超导线圈1旋转，从而在结晶器8内产生旋转的高磁场，产生较大的电磁力，驱动结晶器内的钢液一起作旋转运动，达到高速搅动的目的。
所述的连铸机用高温超导磁力搅拌器，当液氮挥发殆尽时，通过输液颈管6定期补充液氮即可。

Claims (1)

1.一种连铸机用高温超导磁力搅拌器，所述的搅拌器由高温超导线圈(1)、超导开关(2)、液氮容器(3)、真空容器(4)、环氧树脂拉杆(5)、输液颈管(6)，以及旋转台(7)组成；所述的高温超导线圈(1)位于液氮容器(3)内，所述的液氮容器(3)由环氧树脂拉杆(5)固定于真空容器(4)内，真空容器(4)固定在旋转台(7)上，输液颈管(6)的两端分别连接液氮容器(3)的内部与真空容器(4)的外部，并分别与液氮容器(3)和真空容器(4)密封焊接在一起，
其特征是，先将所述的真空容器(4)抽真空，再通过输液颈管(6)从外部向液氮容器(3)中灌入液氮，冷却高温超导线圈(1)；然后为高温超导线圈(1)通电，通过闭合超导开关(2)实现高温超导线圈(1)脱离电源运行；最后启动旋转台(7)，带动真空容器(4)及真空容器内部的高温超导线圈(1)旋转，从而在结晶器内产生旋转的高磁场，产生较大的电磁力，驱动结晶器内的钢液一起作旋转运动，达到高速搅动的目的。
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