CN104646640A - 全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置及板坯连铸结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置及板坯连铸结晶器，电磁搅拌装置包括工作面上不设齿槽的柱状铁芯；柱状铁芯的非工作面设在内水冷套内；多个线圈绕在柱状铁芯的工作面和内水冷套上；内水冷套上的线圈设在外水冷套内；内水冷套、外水冷套内均设有循环管路，且循环管路两端各与一个水管接头连通。本发明可以最大限度地提高线圈绕组的空间利用率，增加柱状铁芯的导磁面积，增大了磁场强度，使得电磁搅拌装置的电磁推力增大了10～20%，生产周期缩短了1/3，且通用性强。

Description

全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置及板坯连铸结晶器

技术领域

本发明涉及电磁搅拌装置和结晶器,特别是一种全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置及板坯连铸结晶器。

背景技术

连铸实践表明，板坯表面和内部缺陷及初生坯壳的侵蚀大都与结晶器内钢水流动形貌密切相关。控制结晶器内钢水的流动特别是控制弯月面附近的钢水流动对实现板坯连铸的高质量和高生产率具有重大影响。利用电磁力的板坯连铸结晶器电磁搅拌控流技术因非接触、无污染、能有效改善铸坯表面和内部质量，均匀铸坯初期凝壳厚度，稳定连铸操作等优点，而越来越多地在特殊钢等品种钢中被应用。

板坯连铸结晶器电磁搅拌装置工作的基本的原理是：在结晶器宽面铜板的内外弧两侧分别配置内弧侧电磁感应器和外弧侧电磁感应器，安装在弯月面和侵入式水口的吐出口之间。内外弧侧电磁感应器激发方向相反的行波磁场，产生方向相反的电磁力，从而使钢水产生水平旋转搅拌。

现有板坯连铸结晶器电磁搅拌装置具有以下不足：a、柱状铁芯采用齿槽结构，柱状铁芯齿占体积较大，齿槽与齿槽之间存在凸台，在同等安装空间和相同激励电流下，势必降低了其绕线空间，即电磁感应器的安匝数，使得绕组及柱状铁芯截面所占比率减小，线圈匝数及导磁面积小，所以磁场也较小。b、柱状铁芯磁滞发热和绕组焦耳热较大，影响装置寿命。c、由于齿槽的存在，也给整个柱状铁芯的制作带来较大的困难，从而增加了整个电磁搅拌装置的生产周期。d、安装位置固定、不能在线可调，易引起钢液液面波动，不利于寻找最佳冶金效果的搅拌位置。e、电控系统控制方式单一，不适应多模式工业应用需求。目前，针对板坯连铸结晶器的研究极少，且现有的板坯结晶器均电磁搅拌装置使用带齿槽的柱状铁芯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置及板坯连铸结晶器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，包括工作面上不设齿槽的柱状铁芯；所述柱状铁芯的非工作面设在内水冷套内；多个线圈绕在设有所述内水冷套的所述柱状铁芯上；所述内水冷套上的线圈设在外水冷套内；所述内水冷套、外水冷套内均设有循环管路，且所述循环管路两端各与一个水管接头连通。

所述内水冷套、外水冷套横截面均为凹字形，最大程度地降低非工作面结构产生的涡流发热量。

所述线圈由中空铜管或者扁铜带制成。

所述柱状铁芯横截面可以为矩形、圆形或者其余形状。

所述线圈与所述柱状铁芯的占空比大于或等于0.7，即70%的铁芯上覆盖了线圈，可以增大电磁推力。

所述柱状铁芯两端分别伸入由安装板组成的安装空间内；调节螺钉一端穿过其中一块安装板后与所述柱状铁芯的一个非工作面接触，且该非工作面为与所述工作面相邻；所述调节螺钉推动所述柱状铁芯朝远离安装所述调节螺钉的安装板的方向移动。

上述与工作面相邻的非工作面和靠近该非工作面的安装板之间设有垫块，用于限制柱状铁芯移动距离。

所述柱状铁芯上方固定有框架体；所述框架体一端固定有两个电缆连接器，所述框架体另一端固定有一个电缆连接器，方便线圈接线。

本发明还提供了一种全绕组板坯连铸结晶器，包括结晶器铜板和两个上述的电磁搅拌装置；所述两个电磁搅拌装置的柱状铁芯工作面分别对应与所述结晶器铜板的外弧侧和内弧侧位置相对；在所述调节螺钉的调节下，所述柱状铁芯的中心线与所述弯月面之间的高差为0～200mm；所述多个线圈的接线端与变频电源控制系统连接。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的电磁搅拌装置采用无齿槽柱状结构的柱状铁芯，可以最大限度地提高线圈绕组的空间利用率，增加柱状铁芯的导磁面积，增大了磁场强度，使得电磁搅拌装置的电磁推力增大了10～20%，生产周期缩短了1/3；设置水冷套，水内冷结构，极大程度上减少了由于柱状铁芯磁滞发热、绕组焦耳热以及高温工作环境下的热辐射，降低了高温工况下温度对整个电磁搅拌装置稳定性的影响，削弱了温度引起磁场非正常波动下对弯月面液面波动的影响，同时也延长了设备的使用寿命；本发明的结晶器中，电磁搅拌装置柱状铁芯的安装位置设有活动可调的调节机构（调节螺钉），可实现搅拌位置在连铸生产线上的动态调节，防止钢水液面波动，方便将电磁搅拌装置安装在最佳位置，同时，由于柱状铁芯安装位置可调，本发明的结晶器可以适用于更多的钢种浇铸，通用性强，适用范围广。

附图说明

图1为本发明一实施例电磁搅拌装置主视图；

图2为本发明一实施例电磁搅拌装置侧视图；

图3为本发明一实施例柱状铁芯剖视图；

图4为本发明一实施例结晶器结构示意图；

图5（a）是使用有齿槽柱状铁芯的情况下，柱状铁芯绕线示意图；图5（b）是使用无齿槽柱状铁芯的情况下，柱状铁芯绕线示意图；

图6为本发明电磁搅拌装置和不带齿槽柱状铁芯电磁搅拌装置实验数据对比图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例电磁搅拌装置包括工作面上不设齿槽的柱状铁芯5；柱状铁芯5的非工作面设在内水冷套12内；多个线圈13绕在设有所述内水冷套12的所述柱状铁芯5上；所述内水冷套12上的线圈13设在外水冷套2内；内水冷套12、外水冷套2内均设有循环管路，且循环管路两端各与一个水管接头8连通。内水冷套、外水冷套一侧开有一敞口，其形状根据柱状铁芯形状确定，内水冷套和外水冷套的结构一样，均可以采用两块金属板贴合而成，且两块金属板的贴合面相同位置处开设有凹槽，两块金属板贴合后，其上的凹槽匹配形成循环管路。柱状铁芯横截面可以为矩形、圆形、多边形等形状。线圈由中空铜管或者扁铜带制作绕在柱状铁芯和内水冷套上，构成绕组的线圈按激发多相磁场的结构要求分布。水管接头8与水管10连通，用于通冷却水。

柱状铁芯5两端分别伸入由安装板9组成的安装空间11内；调节螺钉6一端穿过其中一块安装板9后与柱状铁芯的一个非工作面接触，且该非工作面与所述工作面相邻；调节螺钉6能推动所述柱状铁芯5朝远离安装调节螺钉6的安装板9的方向移动，与工作面相邻的非工作面和靠近该非工作面的安装板之间设有垫块7，在调整完铁芯位置后，垫块7可以限制铁芯移动。

柱状铁芯5上方固定有框架体3；框架体3一端固定有两个电缆连接器4，框架体3另一端固定有一个电缆连接器，方便线圈接线。

本发明的全绕组板坯连铸结晶器包括结晶器铜板和上述电磁搅拌装置14；两个电磁搅拌装置的柱状铁芯工作面分别对应与结晶器铜板15的外弧侧和内弧侧位置相对；在调节螺钉6的调节下，柱状铁芯5的中心线与所述弯月面之间的高差为0～200mm（即调节范围为-100mm～100mm，以弯月面以下100mm处为参照面，向参照面以上移动为正，反之为负）；多个线圈13的接线端与变频电源控制系统1电连接。多个绕组之间形成一磁极，与对称安装的电磁感应器形成一对磁极，同时，多个绕组之间保持一定的相位角，这样内外弧电磁搅拌装置之间就形成了多对磁极。

变频电源控制系统具有以下功能：a、单独控制内外弧侧电磁搅拌装置的电源激励；b、同步控制内外弧侧电磁搅拌装置；c、异步控制内外弧侧电磁搅拌装置。

在使用过程中，在结晶器宽面铜板的内外弧两侧分别配置内弧侧电磁感应器（即电磁搅拌装置）和外弧侧电磁感应器，安装在弯月面和侵入式水口的吐出口之间。通过调节螺钉调节柱状铁芯与弯月面的距离，以寻找最佳冶金效果的搅拌位置，同时，内外弧侧电磁感应器激发方向相反的行波磁场，产生方向相反的电磁力，从而使钢水产生水平旋转搅拌。图5（a）和图5（b）分别是使用有齿槽和无齿槽柱状铁芯的情况下，柱状铁芯绕线示意图。图6为给定相同条件下，利用本发明电磁搅拌装置和原带齿槽电磁搅拌装置的实验测量值，测量点为结晶器铜板沿电磁搅拌装置长度方向的均布点。在一定范围内，磁感应强度越大，意味着作用于钢水上的电磁推力越大，冶金效果越好。 另外，磁场强度大，在钢水得到同样推力的情况下，磁场穿透力更强，这样可以将结晶器铜板做的更厚，这意味着结晶器铜板使用寿命更长，维护周期更长，对钢厂的设备维护带来很大好处。由图6可知，在相同条件下，使用本发明的电磁搅拌装置能获得更大的磁感应强度。

Claims (10)

1.一种全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，包括工作面上不设齿槽的柱状铁芯（5）；所述柱状铁芯（5）的非工作面设在内水冷套（12）内；多个线圈（13）绕在设有所述内水冷套（12）的所述柱状铁芯（5）上；所述内水冷套（12）上的线圈（13）设在外水冷套（2）内；所述内水冷套（12）、外水冷套（2）内均设有循环管路，且所述循环管路两端各与一个水管接头（8）连通。

2.根据权利要求1所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述内水冷套（12）、外水冷套（2）横截面均为凹字形。

3.根据权利要求1所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述线圈（13）由中空铜管或者扁铜带制成。

4.根据权利要求1所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述柱状铁芯（5）横截面为矩形或圆形。

5.根据权利要求1所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述线圈（13）与所述柱状铁芯（5）的占空比大于或等于0.7。

6.根据权利要求1～5之一所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述柱状铁芯（5）两端分别伸入由安装板（9）组成的安装空间（11）内；调节螺钉（6）一端穿过其中一块安装板（9）后与所述柱状铁芯的一个非工作面接触，且该非工作面与所述工作面相邻；所述调节螺钉（6）推动所述柱状铁芯（5）朝远离安装所述调节螺钉（6）的安装板（9）的方向移动。

7.根据权利要求6所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，上述与工作面相邻的非工作面和靠近该非工作面的安装板之间设有垫块（7）。

8.根据权利要求7所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述水管接头（8）与水管（10）连通。

9.根据权利要求8所述的全绕组板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其特征在于，所述柱状铁芯（5）上方固定有框架体（3）；所述框架体（3）一端固定有两个电缆连接器（4），所述框架体（3）另一端固定有一个电缆连接器。

10.一种全绕组板坯连铸结晶器，其特征在于，包括结晶器铜板和两个权利要求9所述的电磁搅拌装置（14）；所述两个电磁搅拌装置的柱状铁芯工作面分别对应与所述结晶器铜板（15）的外弧侧和内弧侧位置相对；在所述调节螺钉（6）的调节下，所述柱状铁芯（5）的中心线与所述弯月面之间的高差为0～200mm；所述多个线圈（13）的接线端与变频电源控制系统（1）电连接。