CN110227805B - 一种电磁搅拌辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁搅拌辊，包括搅拌辊本体，所述搅拌辊本体包括第一辊节，所述第一辊节包括导磁铁芯、绕在导磁铁芯外的线圈和第一非磁性辊套，所述第一辊节的一端通过第一支撑件与冷却液连接盒相连接，所述第一辊节的另一端通过中间支撑件与第二辊节相连接，所述第二辊节包括第二辊套，第二辊套两端分别设有第三芯轴和第四芯轴，所述第三芯轴与所述中间支撑件相连接，所述第四芯轴与所述第二支撑件相连接。本发明的有益效果为：两个辊节两端都有轴承支撑，刚度完全可以满足要求，其中一个辊节内不设置导磁铁芯和线圈，其长度可以较短，电磁搅拌辊的刚度和线性磁场发生器的搅拌强度都得到了较好的保证，可以适用不同宽度的金属连铸板坯。

Description

一种电磁搅拌辊

技术领域

本发明涉及扁平金属产品的连续铸造领域，具体来说，涉及一种电磁搅拌辊，用于搅拌金属板坯内未凝固的液态金属。

背景技术

国内外电磁搅拌辊的第一个实施案例是上世纪70年代，电磁搅拌辊主要由辊套、线性磁场发生器组成，电磁搅拌辊安装在连铸机二冷区，起着支承连铸坯坯壳和搅拌坯壳内液态金属的双重作用。目前，电磁搅拌辊在板坯连铸机上得到了广泛应用。

如图1所示，传统电磁搅拌辊只有一个辊套11，辊套11内是导磁铁芯13和绕在铁芯上的线圈14，对于常规宽度的板坯，如宽度900mm-1700mm板坯，辊套直径通常受连铸机的限制取为接近φ240mm，这时辊套的刚度是足够的，常规电磁搅拌辊可以满足支承连铸坯坯壳和搅拌坯壳内液态金属的双重要求。

随着连铸装备工业的发展以及大型装备对连铸坯要求的变化，连铸坯的宽度不断加大，连铸坯宽度从大约1200mm-1650mm，逐步扩展至3000mm左右。对于超级宽度的板坯，如宽度2400mm-3000mm板坯，如采用图1结构其辊套刚度满足不了要求，会产生严重变形，从而引起铸坯鼓肚等质量问题，因而需要采用拼合搅拌辊。拼合搅拌辊的结构如图2，它分为左右两个辊套11，每个辊套11内均有导磁铁芯13和绕在铁芯上的线圈14，施加多相交流电源后，可以产生独立的两个线性磁场，它其实就像是两个常规电磁搅拌辊连接在一起，以适应板坯宽度增加的需要。对于超宽板坯来说，拼合搅拌辊是一个不错的解决方案。

对于中等宽度的板坯，大约从1750mm-2350mm宽度的板坯，采用图1结构其辊套刚度不能满足要求，而采用拼合搅拌辊方案其中间轴承占用一定空间后，其辊套内线性磁场发生器的长度太短，不能有效发挥电磁搅拌辊的作用，以2000mm宽度板坯为例，中间轴承座加上与之相连的两个芯轴伸入辊套中的长度，中间约有500mm没有铁芯线圈，两端部芯轴各伸入辊套中长约125mm，以辊面最大宽度2100mm计，实际线性磁场发生器有效长度只有1350mm，再分为左右两段，每段长约675mm，线性磁场发生器的磁场和搅拌力大大减弱，不能对钢液形成有效搅拌。

对于铸造中等宽度板坯的连铸机，大约从1750mm-2350mm宽度的板坯连铸机，采用拼合搅拌辊方案还存在另一个问题。一台板坯连铸机一般可生产多种宽度的连铸坯，如最大宽度2000mm的板坯连铸机，经常会设计成可同时生产窄的连铸坯如1000mm宽的板坯，如图3是拼合搅拌辊搅拌较窄板坯的示意图，图中按最大宽度2000mm板坯连铸机生产1000mm板坯的情形，箭头表示磁场运动方向，拼合搅拌辊与1000mm板坯7的宽边接触，连铸机的宽度调节是对中调节的，这样，板坯7中部恰好对应着拼合搅拌辊中部没有铁芯线圈的部分，宽约有500mm，板坯7仅左右各有约250mm是对应拼合搅拌辊的有磁场发生器部分，拼合搅拌辊的磁场作用区间非常小，那么拼合搅拌辊的作用就非常弱，达不到需要的效果，为此，需要有新的技术来解决这一难题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种电磁搅拌辊，适用于中等宽度的连铸板坯，从1750mm-2350mm宽度的连铸金属板坯。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种电磁搅拌辊，包括搅拌辊本体，所述搅拌辊本体包括第一辊节，所述第一辊节的一端通过第一支撑件与第一冷却液连接盒相连接，所述第一辊节的另一端通过中间支撑件与第二辊节相连接，所述第二辊节通过第二支撑件与第二冷却液连接盒相连接，其中：

所述第一辊节包括导磁铁芯，所述导磁铁芯外套设有第一非磁性辊套，所述导磁铁芯外绕有线圈，所述线圈位于所述导磁铁芯和所述第一非磁性辊套之间，所述线圈与所述第一非磁性辊套之间有环形间隙，所述第一非磁性辊套两端分别设有第一芯轴和第二芯轴，所述第一芯轴与所述第一支撑件相连接，所述第二芯轴与所述中间支撑件相连接；

所述第二辊节包括第二辊套，所述第二辊套两端分别设有第三芯轴和第四芯轴,所述第三芯轴与所述中间支撑件相连接，所述第四芯轴与所述第二支撑件相连接；

所述线圈的引线电缆通过电连接盒与外部电源连接；

所述第一冷却液连接盒和所述第二冷却液连接盒与内部环形间隙连接形成冷却回路，所述第一冷却液连接盒和所述第二冷却液连接盒分别与外部冷却液循环系统连接。

进一步的，所述中间支撑件包括双轴承座、轴承。

进一步的，所述第一冷却液连接盒和所述第二冷却液连接盒内的冷却液为蒸馏水。

进一步的，所述搅拌辊本体两端分别设有电连接盒，所述引线电缆通过电连接盒与外部电源连接。

进一步的，所述搅拌辊本体一端设有电连接盒，所述引线电缆通过电连接盒与外部电源连接。

本发明的有益效果为：两个辊节两端都有轴承支撑，刚度完全可以满足要求，其中一个辊节内不设置导磁铁芯和线圈，其长度可以较短，电磁搅拌辊的刚度和线性磁场发生器的搅拌强度都得到了较好的保证，可以适用不同宽度的金属连铸板坯。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是常规电磁搅拌辊结构示意图；

图2是拼合搅拌辊结构示意图；

图3是拼合搅拌辊搅拌较窄板坯示意图；

图4是本发明实施例所述的电磁搅拌辊结构示意图；

图5是本发明实施例所述的电连接盒布置于辊的一端结构示意图；

图6是本发明实施例搅拌较窄板坯示意图；

图7是本发明实施例搅拌较宽板坯示意图；

图8是本发明实施例搅拌较宽板坯时液态金属环流图；

图中：1、第一辊节；11、第一非磁性辊套；12a、第一芯轴；12b、第二芯轴；13、导磁铁芯；14、线圈；15、环形间隙；2、第二辊节；21、第二辊套；22a、第三芯轴；22b、第四芯轴；3a、第一支撑件；3b、第二支撑件；4、中间支撑件；41、双轴承座；42、轴承；5a、第一冷却液连接盒；5b、第二冷却液连接盒；51、冷却液；6、电连接盒；61、引线电缆；7、窄连铸板坯；8、宽连铸板坯。

具体实施方式

如图4所示，本发明实施例所述的一种电磁搅拌辊，包括搅拌辊本体，所述搅拌辊本体包括第一辊节1，所述第一辊节1的一端通过第一支撑件3a与第一冷却液连接盒5a相连接，所述第一辊节1的另一端通过中间支撑件4与第二辊节2相连接，所述第二辊节2通过第二支撑件3b与第二冷却液连接盒5b相连接，其中：

所述第一辊节1包括导磁铁芯13，所述导磁铁芯13外套设有第一非磁性辊套11，所述导磁铁芯13外绕有线圈14，所述线圈14位于所述导磁铁芯13和所述第一非磁性辊套11之间，所述线圈14与所述第一非磁性辊套11之间有环形间隙15，所述第一非磁性辊套11两端分别设有第一芯轴12a和第二芯轴12b，所述第一芯轴12a与所述第一支撑件3a相连接，所述第二芯轴12b与所述中间支撑件4相连接；

所述第二辊节2包括第二辊套21，所述第二辊套21两端分别设有第三芯轴22a和第四芯轴22b,所述第三芯轴22a与所述中间支撑件4相连接，所述第四芯轴22b与所述第二支撑件3b相连接；

所述线圈14的引线电缆61通过电连接盒6与外部电源连接；

所述第一冷却液连接盒5a和所述第二冷却液连接盒5b与内部环形间隙15连接形成冷却回路，所述第一冷却液连接盒5a和所述第二冷却液连接盒5b分别与外部冷却液循环系统连接。

在一具体实施例中，所述中间支撑件4包括双轴承座41、轴承42。

在一具体实施例中，所述第一冷却液连接盒5a和所述第二冷却液连接盒5b内的冷却液51为蒸馏水。

在一具体实施例中，所述搅拌辊本体两端分别设有电连接盒6，所述引线电缆61通过电连接盒6与外部电源连接。

在另一具体实施例中，如图5所示，所述搅拌辊本体一端设有电连接盒6，所述引线电缆61通过电连接盒6与外部电源连接。

图6是本发明电磁搅拌辊搅拌较窄板坯的示意图，箭头表示磁场运动方向，图中是最大宽度2000mm板坯连铸机生产1000mm板坯的情形，电磁搅拌辊与1000mm板坯7的宽边接触，板坯7全部对应着电磁搅拌辊的磁场发生器部分，电磁搅拌辊的作用得到有效发挥，可以取得良好的搅拌效果。

图7是本发明电磁搅拌辊搅拌较宽板坯的示意图，箭头表示磁场运动方向，图中是最大宽度2000mm板坯连铸机生产2000mm板坯的情形，电磁搅拌辊与2000mm板坯8的宽边接触，电磁搅拌辊的第一辊节1做到1650mm，第一辊节1两端有轴承支撑，刚度满足要求，第二辊节2内不设置导磁铁芯和线圈，只对连铸坯8起支承作用，电磁搅拌辊的刚度和线性磁场发生器的搅拌强度都得到了较好的保证。在板坯宽边的右侧有约500mm对应电磁搅拌辊的第二芯轴12b、中间支撑件4、第三芯轴22a和第二辊节2，没有铁芯线圈覆盖，搅拌方案是控制铸坯中线性磁场的运动方向从第一辊节1指向第二辊节2方向，即从图中左向右运动，推动铸坯中液态金属从左向右运动，使右侧无磁场区液态金属被推动，碰到右侧窄边坯壳后向拉坯方向的上、下运动，在铸坯中形成两个大的环流，从而使电磁搅拌辊的作用得到有效发挥，取得良好的搅拌效果。此时，铸坯中液态金属的运动环流如图8所示，箭头表示液态金属的运动方向。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过两个辊节两端都设轴承支撑，刚度完全可以满足要求，一个辊节内不设置导磁铁芯和线圈，其长度可以较短，另一辊节内线性磁场发生器的长度则可以做得比较长，电磁搅拌辊的刚度和线性磁场发生器的搅拌强度都得到了较好的保证，另外，对于中等宽度板坯连铸机生产窄板坯的情况，也是在线性磁场发生器的工作区中，电磁搅拌辊处于较好的位置；当连铸较宽板坯时，保证铸坯中线性磁场的运动方向从第一辊节指向第二辊节方向，推动液态金属在坯壳中形成两个大的环流，从而取得较好的冶金效果。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电磁搅拌辊，其特征在于：包括搅拌辊本体，所述搅拌辊本体包括第一辊节（1），所述第一辊节（1）的一端通过第一支撑件（3a）与第一冷却液连接盒（5a）相连接，所述第一辊节（1）的另一端通过中间支撑件（4）与第二辊节（2）相连接，所述第二辊节（2）通过第二支撑件（3b）与第二冷却液连接盒（5b）相连接，其中：

所述第一辊节（1）包括导磁铁芯（13），所述导磁铁芯（13）外套设有第一非磁性辊套（11），所述导磁铁芯（13）外绕有线圈（14），所述线圈（14）位于所述导磁铁芯（13）和所述第一非磁性辊套（11）之间，所述线圈（14）与所述第一非磁性辊套（11）之间有环形间隙（15），所述第一非磁性辊套（11）两端分别设有第一芯轴（12a）和第二芯轴（12b），所述第一芯轴（12a）与所述第一支撑件（3a）相连接，所述第二芯轴（12b）与所述中间支撑件（4）相连接；

所述第二辊节（2）包括第二辊套（21），所述第二辊套（21）两端分别设有第三芯轴（22a）和第四芯轴（22b）,所述第三芯轴（22a）与所述中间支撑件（4）相连接，所述第四芯轴（22b）与所述第二支撑件（3b）相连接；

所述线圈（14）的引线电缆（61）通过电连接盒（6）与外部电源连接；

所述第一冷却液连接盒（5a）和所述第二冷却液连接盒（5b）与内部环形间隙（15）连接形成冷却回路，所述第一冷却液连接盒（5a）和所述第二冷却液连接盒（5b）分别与外部冷却液循环系统连接；

所述第二辊节（2）内不设置所述导磁铁芯（13）和所述线圈（14），所述第二辊节（2）只对连铸坯（8）起支承作用。

2.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌辊，其特征在于：所述中间支撑件（4）包括双轴承座（41）、轴承（42）。

3.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌辊，其特征在于：所述第一冷却液连接盒（5a）和所述第二冷却液连接盒（5b）内的冷却液（51）为蒸馏水。

4.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌辊，其特征在于：所述搅拌辊本体两端分别设有电连接盒（6），所述引线电缆（61）通过电连接盒（6）与外部电源连接。

5.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌辊，其特征在于：所述搅拌辊本体一端设有电连接盒（6），所述引线电缆（61）通过电连接盒（6）与外部电源连接。