CN116261493A

CN116261493A - 用于熔化炉的搅拌装置和方法及熔化炉

Info

Publication number: CN116261493A
Application number: CN202180068202.8A
Authority: CN
Inventors: 萨布丽娜·斯特罗莱戈; 斯特凡诺·德·蒙特; 克里斯蒂亚诺·佩西; 斯特凡诺·斯帕格努尔
Original assignee: Ergolines Lab Srl
Current assignee: Ergolines Lab Srl
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2023-06-13
Also published as: WO2022028728A1; EP4192638A1; JP2023538252A; US20230304738A1; BR112023002130A2

Abstract

电磁搅拌装置和用于熔化金属材料熔化炉的电磁搅拌装置的控制方法，其中，电磁搅拌装置包括一系列产生力场的元件，这些元件相对于彼此以独立或协调的方式被控制用于产生在熔化炉内所容纳的熔化金属材料的不同运动。

Description

用于熔化炉的搅拌装置和方法及熔化炉

技术领域

本发明涉及根据主权利要求的前序特征部分的特征的用于熔化炉的钢搅拌装置和方法。此外，本发明涉及一种炉，该炉包括由此制成的装置。

背景技术

在金属产品的制造领域中，已知使用回收的金属材料，这些回收的金属材料在熔化炉中熔化，并且随后被浇铸到模具或钢锭模具中，以便获得用于制造成品或半成品的可加工的金属元件。回收的金属材料以废料形式或球粒形式，以固态被引入到熔化炉中，并且炉的能量供应允许达到回收的金属材料的熔化温度，其逐渐地熔化形成液态金属。在熔化过程中和当达到熔化时，进行液态金属的测量，以便识别其化学组成，并且随后引入添加剂以校正组成，直到达到所需的组成。例如，液态金属可以是钢。已知各种类型的熔化炉，例如称为EAF的电弧炉、感应炉、燃烧器炉。

用于炉的电磁搅拌装置的使用也是已知的，称为搅拌器，其借助于电磁场的产生，引导液态金属的运动，有利于回收的金属材料的更快速熔化，在EAF炉的情况下，由于从电极到液态金属的更好的能量传输，增加了电效率，改善了容纳在炉中的液态金属的均质化，并且因此获得改善的制造率。

申请WO 2012/034586描述了一种用于在电弧炉中电磁搅拌钢液的设备，该设备包括两个电磁搅拌单元、供电单元和控制单元。两个搅拌器安装在相对于电弧炉的底表面的中心位置的相对侧处的电弧炉的外部底表面上。供电单元被可操作地连接两个电磁搅拌单元，并且控制单元被可操作地连接供电单元，以控制这两个电磁搅拌器的运行。在一个实施方式中，两个电磁搅拌单元中的每个都具有芯部，该芯部具有绕芯部缠绕的分开的线圈。在一个实施方式中，芯部具有一种形状，该形状具有用于与炉的外部底表面的形状相适配的一个或多个折叠。两个电磁搅拌单元可以被控制成作为单个单元起作用，该单个单元具有这两个单元的并联连接，这两个单元在相同方向或相反方向上引导搅拌，以便在钢液上引导圆形运动。

申请GB 1 067 386描述了一种用于直流电弧熔化炉的电磁搅拌装置。该炉包括以直流驱动的电极，其中至少一个第一电极被安装在炉内部，并且至少一个第二电极具有与第一电极之一相反的极性，并且被定位在炉的底部上的不同位置，从而产生一个阳极和一个阴极，该阳极和该阴极被供以直流，致使直流电流通过待被熔化的金属，以便熔化和混合金属。搅拌装置包括至少一个直流电磁体，该直流电磁体安装在炉的底部的中心部分中，以便产生从炉的底部的中心部分到炉的外壳的径向磁力线，并且反之亦然，因此由于流过熔化金属的电流与由该电磁体产生的磁场之间的往复相互作用而引起熔化金属的搅拌。所获得的效果是在一些第一点中熔化金属的向上推力，并且在第一点所散布的第二点中熔化金属的向下推力，产生熔化金属的圆形运动。在一个实施方式中，在底部上存在中心电磁体，并且布置在侧壁上的另外的电磁体相对于炉底部上的中心电磁体分开且不同。

申请DE 33 09 498描述了一种用于铸钢的电磁混合器，该电磁混合器可以用于熔化炉、钢包以及其他容器中。电磁混合器被布置在炉的底部上，并且可以具有与炉的底部相适配的弧形形状。电磁混合器具有圆形和内部中空的平的形状，该形状具有环形的获得。在环形的内部具有导电表面，在导电表面上方布置了一系列成对的发电线圈。每对线圈包括馈送有相互地位移的电流的第一线圈和第二线圈。此外，线圈对的系列被分成两组，其中第一组线圈对影响环形形状的第一180度弧或第一半圆，并且第二组线圈对涉及环形形状的第二180度弧或第二半圆，而由此一个接一个地布置以覆盖环形形状的整个圆周的两个弧没有重叠。可以连接第一组线圈和第二组线圈，从而产生一致的搅拌作用，以沿着熔化炉的整个圆周获得旋转运动，或者可以连接第一组线圈和第二组线圈，从而产生相反的搅拌，以在炉的第一部分中获得第一旋转运动，并在炉的第二部分中获得第二相反的旋转运动，用于清洁容纳在炉中的钢液熔池的表面。

申请CN 106 914 183描述了一种用于熔化铝的炉的搅拌器，其中该搅拌器被布置在炉的底部上，以便产生具有竖直分量的旋转的电磁力来在熔化铝中形成螺旋运动。该搅拌器包括一系列电磁场产生装置，这些电磁场产生装置以一种构造被布置在水平的非铁磁性圆形基板上，其中产生装置沿着圆周以中心对称性对称地定位在基板上。每个产生装置包括铁磁芯和线圈，该线圈在水平面上缠绕在磁芯上，以用于产生面向上(即，朝向炉的底部)的场。

申请WO 2020/020478描述了一种检测系统和方法，用于检测炉内金属材料的熔化情况，以便控制在炉底部布置的电磁搅拌装置。电磁搅拌装置包括一排线圈，这些线圈根据沿着纵向轴线的延伸方向一个接一个地被布置，该纵向轴线基本上对应于炉的纵向延伸方向，或者对应于在液态金属中朝向炉的放出口所引起的优选的搅拌方向。借助于电流之间的适当相位移，获得在朝向放出口定向的方向上液态金属流的推力作用，所述电流馈送沿着纵向轴线一个接一个地布置的线圈。根据平面图，该搅拌装置的每个线圈由基本上四边形形状的绕组组成，其中，线圈竖直地延伸一定高度，以便限定驱动电流的闭合路径，以便产生根据相对于四边形形状的正交方向所定向的力场。

现有技术的问题

如之前解释的，已知用于炉的电磁搅拌装置的使用，称为搅拌器。这些系统的使用是必需的，因为借助于炉电极的熔化过程引起在炉中所容纳的金属材料的不均匀熔化和加热，结果是存在较热的区域和较不热的区域。这种在材料的加热中缺乏均质化是问题，因为它延长了熔化时间，并且还需要更高的能量消耗来获得在熔化炉中所容纳的熔化金属材料熔池的完全且均质的熔化。其他问题也与熔化态金属材料的化学组成的均匀性有关，因为熔化态金属材料熔池具有大的表面延伸，而对化学组成添加调节剂通常发生在局部区域。

此外，特别是关于在具有连续装填系统的炉中的应用，必须考虑这样的事实：装填发生在远离电极定位的装载区域中，用于供应待熔化的材料或废料的熔化能量。从使炉内金属熔池内的热分布均匀化的观点来看，这个方面涉及相当大的问题，其结果是，发生局部加热点的问题以及减缓加热过程的冷点的开始的问题。

因此，有必要对在炉中所容纳的熔化状态的金属材料熔池进行混合。

用于搅拌在熔化炉中所容纳的熔化金属材料熔池的当前系统，虽然部分地解决这些问题，但是大部分受到其他问题的影响，因为它们通常除了关于施加的搅拌磁场的频率及其功率之外是不可配置的。

相反，现有技术系统在提供不同的混合方法方面是无效的，例如取决于局部冷点的存在，因为它们不允许混合方法的任何足够的可配置性，例如改变混合方向或所采用的混合类型。因此，同样在炉中所容纳的熔化态金属材料熔池采用电磁混合系统的情况下，为了提供朝向熔化态金属材料熔池中存在的冷点定向和局部化的化学热能，需要使用燃气燃烧器或者氧气或碳喷射喷枪或者其他局部供热系统。

本发明的目的

本发明的目的是提供一种用于熔化炉的钢的搅拌装置和方法，该搅拌装置和方法允许高的可配置性，以便确保熔化态金属材料熔池的有效搅拌过程，随之减少废料的熔化时间，并且获得更好的均质化程度。

本发明的概念

通过主权利要求的特征实现所述目的。从属权利要求代表有利的解决方案。

本发明的有益效果

根据本发明的方案通过相当大的创造性贡献而具有各种优点，该贡献的效果构成即时的且不可忽略的技术进步。

根据本发明的用于熔化炉的钢搅拌装置和方法高度地适应于炉中存在的不同熔化条件，例如局部冷点的存在，特别地在设置有待熔化的金属废料的侧向装填系统的熔化炉的情况下，允许搅拌方向和熔化态金属材料熔池中所引起的运动的适应性，以便消除在炉的不同区域中的这种冷点的存在。

此外，本发明的解决方案允许在熔化金属从炉至钢包的放出阶段过程中炉更好地运转，因为消除了导致炉渣转移至钢包的涡流的形成，并且降低了钢包中炉渣本身的存在。实际上，由于本发明的系统，在放出阶段过程中，可以以这样的方式构造和操作本发明的系统，即，将炉渣推入远离炉的放出口的区域中，避免或显著减少炉渣从炉中排出。

有利地，获得了熔化态金属材料熔池的更大的均质化。有利于减少熔化时间，由于所获得的熔化过程的更高效率，因此还从经济观点来看具有随之而来的益处。

实际上，以更均匀和有效的方式发生回收的金属材料的熔化，伴随电弧炉的电极的“内凹”和断裂现象的减少。由于更好的热分布，并且由于对流热交换现象的建立，此外还有通过传导的热交换现象，还促进了任何大金属材料的熔化，还减少了在出渣门或放出口处未熔化的废料的存在，改善了自发打开的速率。因此，也不太需要对炉中的装填篮中的废料进行精确的分层。

此外，由于熔化金属材料熔池的更大的均质化，更快地实现电弧的稳定性，并且由于能量损失的减少，能量到熔化金属熔池的传输更有效。关于应用在电弧炉上的情况，由于改善的电效率，还存在较低的电消耗，并且电极的消耗也较慢。

有利地，反应动力学的增加将熔化金属熔池的脱碳速率提高两倍，从而降低氧消耗，以获得相同程度的脱碳。此外，较低的氧供应降低了Fe和Mn的氧化，增加了炉渣的最终产量和化学还原，其对耐火材料较不具侵蚀性，延长了它们的使用寿命，包括放出口的耐火材料。泡沫状炉渣的形成是有利的。当放出时的氧含量较低，并且这导致钢包中脱氧剂的使用减少。

此外，钢熔池是均质的。用于化学分析和温度测量的样品代表整个熔化熔池，因此需要较少数量的样品。炉渣没有被过度加热或被部分地熔化。熔池和炉渣的更均匀的温度降低了耐火材料的磨损。

最后，如之前解释的，由于化学产量的改进和加工时间的减少，炉的最终产率增加。提高了将气体注入钢包内的多孔隔板的打开率，降低了与连铸工序连接失败的风险。在炉渣从炉放出和穿过进入钢包过程中，减少了涡流的形成。

附图说明

下面参考附图来描述实施方式方案，这些实施方式方案被认为是本发明的非限制性实施例，其中：

图1示意性地表示熔化炉，其中根据本发明施加搅拌装置。

图2表示根据本发明的搅拌装置的透视图。

图3表示根据本发明的搅拌装置的平面图。

图4表示搅拌装置在炉上的可能布置的视图。

图5和图6示出了视图，表示根据本发明搅拌装置以线性类型操作模式对炉内熔化态金属材料熔池的效果。

图7示出了视图，表示根据本发明的搅拌装置以具有反向运动的线性类型操作模式中对炉内熔化态金属材料熔池的效果。

图8示出了视图，表示根据本发明的搅拌装置以另一个线性操作模式对炉内熔化态金属材料熔池的效果。

图9示出了视图，表示根据本发明的搅拌装置以具有反向运动的另一个线性操作模式中对炉内熔化态金属材料熔池的效果。

图10和图11示出了视图，表示根据本发明的搅拌装置以另一个线性操作模式对炉内熔化态金属材料熔池的作用，其中图11是图10中用A-A表示的炉截面的图示。

图12示出了视图，表示根据本发明的搅拌装置以示例的旋转类型的操作模式对炉内熔化态金属材料熔池的效果。

图13表示根据不同实施方式制成的根据本发明的搅拌装置的平面图。

图14表示根据本发明的搅拌装置的元件之一的视图。

图15表示根据本发明的搅拌装置的不同实施方式的平面图。

图16表示根据本发明的搅拌装置的不同实施方式的平面图。

图17、图18、图19、图20、图21表示用于驱动搅拌装置或搅拌器的可能的参考波形。

发明内容

本发明涉及一种用于熔化炉的钢搅拌装置和方法。

具体地，钢搅拌装置特别地适合应用于平熔池弧形熔化炉的情况。

在熔化炉1的底部附近应用搅拌装置或搅拌器2(图1)。炉1是电弧炉，其设置有用于产生电弧的电极4，用于使引入到炉中的金属材料熔化。引入的金属材料可以是金属材料的废料或金属材料的球粒的形式。在从电极4所产生的电弧的能量传递之后，金属材料熔化，形成在炉1中所容纳的熔化金属的熔池5。炉1的底部的壁7覆盖有耐火材料8。

搅拌装置或搅拌器2由控制单元3控制，该控制单元管理搅拌装置或搅拌器2的不同操作模式、供应到搅拌装置或搅拌器2的电流的强度和频率。

在将电流应用到搅拌装置或搅拌器2之后，产生力场9，该力场作用在炉1中所容纳的熔化金属5上，引起根据可以控制搅拌装置或搅拌器2的操作模式，根据预定运动方向6，熔化金属5的运动的建立。

炉1设有放出口10，当熔化金属5已经达到所需的熔化温度和化学组成条件时，熔化金属5可以通过放出口10从炉1排放，以便允许其在随后的加工步骤中使用，例如钢锭模具或坑铸的形式的铸造，或者为本发明的目的而认为已知的其它加工方法。

搅拌装置或搅拌器2包括壳体23，该壳体在其内部包括产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19。

壳体23由例如，借助于螺钉固定在周向支承框架上的不锈钢板构成。这种解决方案允许包括搅拌器的重量，并且有利于维护操作以及接近内部绕组和搅拌器的相对部件。

在壳体23内，存在产生力场9的第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29。产生力场9的第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29根据以下构造放置，其中，在该构造中，第一系列29的产生力场9的第一元件11、12、13、14、15、16沿着闭合路径一个接一个地被定位。例如，闭合路径可具有圆形、椭圆形、四边形、多边形的形状。此外，存在产生力场9的第二元件19、31的第二系列30，产生力场9的第二元件19的第二系列30相对于由第一系列29的产生力场9的第一元件11、12、13、14、15、16的顺序所限定的闭合路径被放置在内部。

每个元件11、12、13、14、15、16、19是由矩形磁芯25组成的部件，其上存在绕组24。每个绕组24由至少一个导体26组成(图14)，该导体26优选地是内部中空导体，该内部中空导体限定用于冷却流体，例如冷却水流动的内部通道。采用具有内部中空导体26的解决方案，以在槽破裂的情况下，尽可能多地出于必需的安全原因，使存在于炉下方的水量最小化，因为水与钢液之间的接触可以导致爆炸现象。

每个元件11、12、13、14、15、16、19是容易且快速地移除的可更换部件，因为每个元件被制成为封装部件的形式，并且设置有必要的快速耦接的连接附件，以用于进行关于导体26中的驱动电流的通过的电连接以及关于导体26的腔体内的冷却流体，例如冷却水的通过的液压连接的连接。有利地，该解决方案允许在故障的情况下快速更换一个或多个元件11、12、13、14、15、16、19。更换可现场进行，并且由于快速耦接的连接附件的使用，也可由非专业人员容易地进行更换，而无需将搅拌装置2从炉1移除，以将搅拌装置带到车间或将搅拌装置送到制造商。

芯25由铁磁性材料制成，具体地由适当地电绝缘的铁硅或碳钢板制成。

在第一实施方式中(图3、图4、图5)，第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29包括第一部件11、第二部件12、第三部件13、第四部件14、第五部件15、第六部件16，第一部件11、第二部件12、第三部件13、第四部件14、第五部件15、第六部件16放置在支撑件20的周边部分21上，其中，周边部分21具有正六边形形状。第二系列的第二元件30由单个的中心第七元件19组成，该中心第七元件根据一种构造而被放置在支撑件的中心部分22上，其中，该构造中沿着正六边形形状的相对顶点之间的连接轴线放置中心部分22。第一系列的第一元件11、12、13、14、15、16被放置的方式为使得该系列的后续元件被定位在正六边形形状的连续相邻侧上。芯的矩形形状的主轴以平行于支撑件20的周边部分21的正六边形形状的一侧的方式被放置。以这种方式，每个第一元件11、12、13、14、15、16以这样的方式放置，使得其旋转的角度与形成周边部分21的多边形的边之间的角度对应，在六边形形状的情况下，该角度为120度的角度。

在第二实施方式中(图13)，第一元件11、12、13、14的第一系列29包括第一部件11、第二部件12、第三部件13、第四部件14，第一部件、第二部件、第三部件、第四部件放置在支撑件20的周边部分21上，其中，周边部分21具有六边形形状。第二系列元件30由放置在支撑件的相应中心部分22上的第七中心部分19组成。第一系列的第一元件11、12、13、14被放置的方式为使得该系列的后续元件根据呈“+”形状的元件的布置而沿着支撑件一个接一个地被定位。该芯的矩形形状的主轴被放置的方式为相对于形成第一系列的第一元件11、12、13、14的“+”形状的侧面正交。以此方式，每个第一元件11、12、13、14被放置的方式为使得其相对于第一系列第一元件11、12、13、14的其他第一相邻元件旋转90度的角度。在示出的实施方式中(图13)，周边部分21具有带正六边形布置的形状，但具有细长形状的非正六边形以相对于第一元件中的至少一个或者第一元件中的两个的中心具有更大间距的实施方式将是可能的，其方式为适配和对应于炉1的更细长的形状，以便沿着一个炉侧与一个相对的炉侧之间的方向覆盖更延伸的区域，该一个炉侧对应于发生以球粒形式的待熔化的金属材料的供应，并且该相对的炉侧对应于存在放出口10。

在第三实施方式中(图15)，第一元件11、12、13、14的第一系列29包括第一部件11、第二部件12、第三部件13、第四部件14，第一部件、第二部件、第三部件、第四部件被放置在包括相互正交的第一臂和第二臂的十字形支撑件20上。第二元件的第二系列30由第七中心部件19组成，该第七中心部件相对于支撑件20的十字形构造居中地放置，即，相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14居中地放置。第一元件11、12、13、14的第一系列29被放置的方式为使得该第一系列的后续第一元件根据十字布置沿着该支撑件一个接一个地被定位。芯的矩形形状的主轴线被放置的方式为使得相对于第一系列的第一元件11、12、13、14的布置的十字形状的臂正交。以此方式，每个第一元件11、12、13、14被放置的方式为使得其相对于第一系列元件11、12、13、14的其他第一相邻元件旋转90度的角度。在所示出的实施方式中(图15)，支撑件20具有带有相同臂的十字形构造，但其中一个臂大于另一个臂的实施方式将是可能的，该一个臂被拉长，以便相对于第一元件中的至少一个或者第一元件中的两个的中心具有更大的间距，其方式为适配和对应于炉1的更细长的构造，以便沿着一个炉侧与一个相对的炉侧之间的方向覆盖更宽的区域，该一个炉侧对应于发生以球粒形式的待熔化的金属材料的供应，并且该相对的炉侧对应于存在放出口10。

在第四实施方式中(图16)，第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29包括第一部件11、第二部件12、第三部件13、第四部件14、第五部件15、第六部件16，第一部件11、第二部件12、第三部件13、第四部件14、第五部件15、第六部件16放置在支撑件20的周边部分21上，其中，周边部分21具有正六边形形状。第二系列元件30由第七部件19和另一个第八部件31组成，第七部件和第八部件被放置在支撑件的中心部分上，并且相对于搅拌装置27的中心轴线对称。中心部分沿着正六边形的相对顶点之间的连接轴线被放置。第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29被放置的方式为使得该第一系列的后续第一元件被定位在正六边形形状的连续相邻侧上。芯的矩形形状的主轴线以平行于支撑件20的周边部分的正六边形形状的一侧的方式被放置。以这种方式，每个第一元件11、12、13、14、15、16以这样的方式被放置，使得其旋转与形成周边部分21的多边形的侧面之间的角度对应的角度，在六边形形状的情况下，该角度为120度的角度。

通常，因此，搅拌装置2或搅拌器包括根据所描述的构造被放置的数量“n”个元件11、12、13、14、15、16、19、31。元件11、12、13、14、15、16、19、31中的每个元件由相应的单相电源供电，并且该单相电源的整体以协调的方式被控制以提供相应的电流整体，元件11、12、13、14、15、16、19、31中的每个元件的一个电流，其中，这些电流相对于彼此被往复地适当地位移，以便产生搅拌磁力场9的不同构造。特别地，控制单元2根据一组操作模式管理相位移，根据方法执行程序，可以手动地或自动地选择该组操作模式，或者根据预期的方法参数，自动地选择，或者根据测量的方法参数或这些模式的组合，自动地选择。

因此，通常，搅拌装置或搅拌器2可以在控制单元3的控制下，以不同的操作模式工作，该控制单元可以设置有根据所检测的或所估计的熔化过程的条件，用于激活不同的操作模式，并且在不同的操作模式之间切换的程序，所述条件是例如在供给有待熔化的金属材料的情况下，熔化过程的进行，熔化百分比的增加，即将发生的放出阶段。

在所产生的流的示例性图中(图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12)，方向箭头的长度与搅拌器引起的熔化金属流的速度成比例，并且相对于更低强度的灰度着色，更高强度的灰度着色对应于更快的速度。

称为线性的第一操作模式用于通过将冷钢从炉的下部带到表面或加热放出区域来改善热均匀性，其中，放出区域中存在放出口10以方便在放出过程中打开口本身。此外，该模式允许炉渣朝向出渣门移动，从而在出渣阶段过程中释放熔池。该作用结合放出过程中的涡流的消除，导致钢包内中炉渣通过的急剧减少。在待熔化的金属废料装载在炉1的中心的情况下，或者在沿着其轴线的任何情况下，这种方法也是特别适合的，诸如在所谓的炉中，其中，借助于桥式起重机或者借助于定位在炉本身上方且暴露于来自炉中所容纳的熔池的热烟气的预加热的装填篮，进行装载。

搅拌装置或搅拌器2被放置在炉1下方(图4、图5)，优选地根据一种构造，其中搅拌装置的中心轴线27被定位在炉1的熔池的中心区域附近，其方式为使得第一系列元件11、12、13、14、15、16的第一元件中的至少一个被放置，用于在炉1的熔池的中心区域与对应于存在放出口10的区域的炉1的区域之间的区域产生相应的力场9。如果存在第二元件19、31的第二系列30，例如由第七部件19组成的单个的第二中心元件，那么优选地，位于第一系列的第一元件中心的第七部件19定位在炉1的熔池的中心区域附近。

通常，第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16中的至少一个优选地被放置成用于在炉1的熔池的中心区域与对应于存在放出口10的区域的炉1的区域之间的区域产生相应的力场9，而第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16中的至少另一个被放置成用于在相对于与存在放出口10对应的区域的炉1的相对的区域中产生相应的力场9。所述第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16中的另外的第一元件被放置成相对于炉1的纵向轴线17侧向地产生相应的力场9，该纵向轴线是穿过放出口10的中心和相对于炉的中心轴线18正交的轴线，所述中心轴线相对于炉的底部和相对于相应的熔池居中，并且与炉的横向轴线32正交。炉的纵向轴线17、中心轴线18和横向轴线32形成一组三个笛卡尔轴线，该组三个轴线的中心与炉1的中心点重合。

例如，搅拌装置或搅拌器2的支撑件20的中心部分22可以制成支撑臂的形式，该支撑臂沿着支撑件20的周边部分21的基本上圆形构造的直径放置，并且该臂可以平行于炉1的纵向轴线17放置，其中，第七中心部件19如前所述定位，根据第二系列元件30的第七中心部件19定位在炉1的熔池的中心区域附近的布置。

参照先前描述的线性操作模式，为了获得这种效果，例如，可以根据线性模式来考虑搅拌装置或搅拌器2的操作的第一实施例，其中，产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造在表1中示出。

表1：以线性模式、直接LIN01的元件的驱动的实施例

实际上，在该构造中，根据由第一0度相位移参考电流驱动第一元件11和第二元件12的构造中，由三个一组的三相电流驱动产生力场9的元件11、12、13、14、15、16，19，由相对于参考电流120度位移的电流，驱动第七部件19，其中，由参考电流驱动第一部件11和第二部件12，并且，由相对于参考电流240度位移的电流，驱动第五部件15和第六部件16，其中，由参考电流驱动第一部件11和第二部件12。第三部件13和第六部件14不被电流驱动。

在根据线性模式的搅拌装置或搅拌器2的操作的第一实施例中，参照所示出的第一实施方式(图2、图3)，控制第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29的第一元件和第二元件19的第二系列30的第二元件，其方式为对在炉1中所容纳的熔化金属的熔池5实现效果(图5、图6)，其中：

-考虑在穿过放出孔10的竖直平面上炉1的中间截面(图5)，在炉1的底部附近的区域中，并且因此更靠近搅拌器，被控制为以线性搅拌模式操作的搅拌装置或搅拌器2在沿着炉1的纵向轴线17的方向，例如根据朝向放出孔10定向的方向，引起在磁场的迁移方向上以及因此熔化金属5的推力的方向上的运动；

-考虑在穿过放出孔10的竖直平面上炉1的中间截面(图5)，然后将熔化金属5流朝向熔池的表面转向，用于由炉1的壁给出的偏离作用；

-考虑在穿过放出孔10的竖直平面上炉1的中间截面(图5)，熔化金属5流在与推力方向相反的方向上前进，直到炉1的大约一半；

-考虑在穿过放出孔10的竖直平面上炉1的中间截面(图5)，在剩余一半中，表面流具有与主推力流相同的方向。

-考虑炉1的平面图(图6)，对熔化金属5的熔池的表面的效果是两个大的再循环的产生，相对于炉的纵向对称平面对称，自上述两个逆流的相遇产生。这些再循环的作用是增加炉侧面上的搅拌，优化热和化学均质化。

在该截面中表示的流体的运动所给出的主要效果是：

-在较暖的表面与较冷的炉的底部之间的热均质化；

-在放出口的区域中供应热钢，增加EBT的自发打开速率的动作；

-消除在放出过程中所形成的涡流，从而减少钢包内可能的炉渣通过；

-朝向出渣门被推动的放出口上方的炉渣量减少，随之减少钢包中的炉渣的通过。

相对于表1中描述的先前构造，进一步，可能具有反向运动的线性构造。在表2中的操作的第二实施例中示出该解决方案。定义为涉及反向运动的构造是涉及元件的驱动的构造，所述驱动诸如对应于熔池中的所引起的运动的产生，其中，运动具有与相应的直接驱动构造中的一个相反的方向。

表2：以反向逆向LIN01的线性模式的元件的驱动的实施例

考虑炉1的平面图(图7)，对熔化金属5熔池的表面的效果类似于表1的构造的一个(图6)，因为在这种情况下我们已经有了两个大的再循环产生，它们相对于熔化炉的纵向对称平面对称，通过两个逆流的遇到产生，但炉内的熔化钢运动的方向与先前实施例相反。

不同于先前描述的构造的对应于线性操作模式的进一步构造例如下。

参照线性操作模式，在表3中示出了第三操作实施例，具有产生力场9的第一元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造。

表3：以线性模式、直接LIN02的元件的驱动的实施例

参照线性操作模式，搅拌装置或搅拌器2的第四操作实施例可以考虑为线性模式，其中，在表4中示出产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造。

表4：以线性模式、直接LIN03的元件的驱动的实施例

考虑炉1的平面图(图8)、对熔化金属5熔池的表面的效果，在前表中示出的构造对炉1内的熔化金属熔池产生搅拌效果，从而产生三个再循环。

相对于先前表中描述的构造，具有反向运动的线性构造也是可能的，其被认为是搅拌装置或搅拌器2以线性模式操作的第五实施例。该解决方案在表5中示出。定义为涉及反向运动的构造是涉及元件的驱动的构造，所述驱动诸如对应于熔池中引起的运动的产生，其中，运动具有与相对应的直接驱动构造中的一个相反的方向。

表5：具有反向逆向的LIN03的线性模式的元件的驱动的实施例

考虑炉1的平面图(图9)，对熔化金属5熔池的表面的影响，在相对于炉1的轴线的不对称位置中产生大的再循环。

参照线性操作模式，可以考虑为以线性模式操作的搅拌装置或搅拌器2的第六实施例，其中产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造在表6中示出。

表6：以线性模式、直接LIN04的元件的驱动的实施例

参照线性操作模式，可以考虑根据线性模式操作的搅拌装置或搅拌器2的第七实施例，其中产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造在表7中示出。

表7：以线性模式、直接LIN05的元件的驱动的实施例

给定搅拌器2和炉1的对称条件，对熔化金属5熔池的表面的效果的图像相对于表4中对直接驱动构造所报道的构造是对称的(图8)，并且产生了三个再循环，但是具有相对于所示出的那些方向具有相反的旋转方向。

相同的考虑还适用于相对于先前表中描述的构造具有反向运动的相应线性操作模式，该模式被认为是以线性模式操作的搅拌装置或搅拌器2的第八实施例。该解决方案在表8中示出，并且对熔化金属5熔池的表面的效果的图像将相对于表5的构造所报道的图像对称(图9)。

表8：具有反向逆向的LIN05的线性模式的元件的驱动的实施例

参照线性操作模式，可以考虑根据线性模式的搅拌装置或搅拌器2的第九操作实施例，其中，产生力场9的的元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造在表9中示出。

表9：以线性模式、直接LIN06的元件的驱动的实施例

该最后的构造对于具有废料的侧向装填的连续装填炉是特别令人感兴趣的，因为其允许迫使液态钢在装填区域中流动，从而有利于刚刚引入的废料的熔化，如还可从在熔池内预见的流动的指示中看到的(图10、图11)。特别强调的是通过该构造，以正交于炉的纵向平面的方向引起熔化金属的运动。

类似的相反构造将具有与参照直接构造所表示的效果对称的效果。

通常，在附图中描述和对应于产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19的驱动构造的指示表的示例性解决方案允许获得影响整个钢熔池的液态钢的流动运动，从温度的均匀性和组成的观点来看具有相当大的益处，并且从经济观点来看具有减少较长时间施加功能功率的需要和减少一次铸造与下一次铸造之间的周期的益处。

称为旋转的第二操作模式用于促进废料的熔化，如果其不是居中地而是侧向地对应于沿模具侧面的位置被插入到炉中。这种构造的有利之处在于它允许液态金属，并且因此允许热量在它被插入炉1中之后被施加到废料所在的区域。

为了获得这个效果，例如，有可能使用以下构造来驱动产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19。

表10以旋转模式的元件的驱动的实施例

实际上，在该构造中，产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19根据构造用三个一组的三相电流驱动，在该构造中，第一元件11用第一0度相位移参考电流驱动，并且沿着由第一系列的产生力场9的第一元件12、13、14、15、16的顺序所限定的闭合路径的连续相邻的元件依次被相对于元件序列的相邻元件逐渐地被位移60度的电流驱动。

在旋转模式下，参照第一示出的实施方式(图2、图3)，控制第一元件系列29的元件11、12、13、14、15、16的第一元件，其方式为对在炉1中所容纳的熔化金属5熔池产生效果(图12)，其中，熔化金属相对于炉的中心轴线旋转。该搅拌模式特别适合于在熔化炉中侧向装填废料的情况，因为其能够将大量的热钢带入废料区域中，从而避免冷空气的形成，并且显著地增加废料本身的熔化速率。

参考线性操作模式和旋转操作模式两者，具有反向运动的反向操作模式是可用的，如已经解释的，其中，为了使线性构造中的场的迁移方向或者旋转构造中的旋转方向反向，三相系统的三个一组参考的排列是足够的，从而仅改变一对相例如，RTS或SRT的相位移。

最后，本发明涉及(图1、图2、图5、图13、图15、图16)一种用于金属材料的熔化炉1的电磁搅拌装置2，其中，搅拌装置2被安装在熔化炉1下方，其中，下方是相对于重力方向而言，搅拌装置2被安装在熔化炉1的底部，其方式为使得电磁搅拌装置2的力场9至少部分地位于熔化炉1内，以用于对在熔化炉1内所容纳的熔化金属的电磁搅拌作用，其中，搅拌装置2包括至少一个元件11、12、13、14、15、16、19、31，该至少一个元件被构造成用于产生相应的电磁场，其中，元件11、12、13、14、15、16、19、31由磁芯25组成，在所述磁芯上存在绕组24，用于通过电流和产生相应的磁场，搅拌装置2包括用于控制搅拌装置2的控制单元3，其中，电磁搅拌装置2包括产生力场9的第一元件11、12、13、14、15、16的至少一个第一系列29，该元件根据第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16一个接一个地放置在组装平面28上的形状而被放置，其中，当电磁搅拌装置2处于熔化炉1的底部的安装情况下，组装平面28旨在平行于熔化炉1的底部，第一元件11、12、13、14、15、16围绕搅拌装置的中心轴线27被放置，该中心轴线是相对于组装平面28正交的中心轴线。优选地，这些第一元件11、12、13、14、15、16沿着在组装平面28上延伸的闭合路径被放置。例如，第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16根据关于搅拌装置的中心轴线27的中心对称布置而被放置在组装平面28上，该中心轴线相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16沿其放置的闭合路径在中心穿过。在本发明的优选解决方案中，第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16中的每个根据布置被放置在组装平面28上，在该布置中，第一元件11、12、13、14、15、16中的每个被定向成使得磁芯25的四边形形状的主轴相对于第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29的封闭路径布置被切向地放置。

在一个实施方式中(图13、图15)，电磁搅拌装置2包括第一系列29的四个第一元件11、12、13、14、15、16，其中，四个第一元件11、12、13、14根据十字形布置被放置在组装平面28上，其中，第一对11，13的第一元件被放置在十字形布置的第一臂的相对端部处，并且第二对12，14的第一元件被放置在十字形布置的第二臂的相对端部处。例如，在十字形布置的第一臂与第二臂之间的十字形中心可以与搅拌装置的中心轴线27重合。

在一个实施方式中(图3)，电磁搅拌装置2包括第一系列29的六个第一元件11、12、13、14、15、16，其中，六个第一元件11，12、13、14、15、16根据六边形布置被放置在组装平面28上，其中，第一对11、14的第一元件放置在六边形布置的第一对相对侧上，第二对12、15的第一元件放置在六边形布置的第二对相对侧上，第三对13、16的第一元件放置在六边形布置的第三对相对侧上。

通常，由控制单元3以彼此独立的方式控制第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16，以施加往复位移的交流电，以产生力场9，使得力场9引起熔化炉1内所容纳的金属材料的运动，根据独立地施加在第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16上的往复位移的交流电的不同施加顺序，可以配置该运动。

此外，该电磁搅拌装置2还可以包括进一步相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16产生力场9的一个或多个另外的第二内部元件19、31，其中，一个或多个第二内部元件19、31相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16的整体被放置在内部。在一种解决方案中(图16)，电磁搅动装置2包括多于一个的产生力场9的所述另外的第二内部元件19、31，其中，所述另外的第二内部元件19、31形成产生力场9的第二内部元件19、31的第二系列30，所述第二系列根据以下形状布置：其中，第二系列30的第二内部元件19、31相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16的整体被放置在内部。

然而，将显而易见的是，为了本发明的目的，一个单个的第二内部元件19、31的存在也足以获得先前描述的操作构造，另外的第二元件的存在可能用于加强所描述的线性类型的一些操作模式的效果，或者可能用于具有特别大的纵向延伸的炉中。

第二系列30的第二元件19、31优选地由控制单元3以彼此独立的方式控制，以施加往复位移的交流电，以产生力场9，其方式为使得力场9引起在熔化炉1内所容纳的金属材料的运动，根据独立地施加在第二系列30的第二元件19、31上的往复位移的交流电的不同施加顺序，可以配置所述运动。然而，在一些操作模式中，可以用相同的驱动电流来控制一个或多个第二元件19、31。

通常，由控制单元3以相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16独立的方式，控制一个或多个另外的第二内部元件19、31，但是在一些优选实施方式中或在搅拌装置2的其他控制模式中，由控制单元3以协调的方式与第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16一起控制一个或多个另外的第二内部元件19、31，以施加往复位移的交流电，以产生力场9，其方式为使得力场9引起在熔化炉1内所容纳的金属材料的运动，根据以协调的方式施加在第二系列30的一个或多个另外的第二内部元件19、31上或第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16上的往复位移的交流电流的不同施加顺序，可配置所述运动。

在本发明的优选实施方式中，控制单元3包括在电磁搅拌装置2的至少两个操作行模式之间的换向系统，在该换向系统中：

-第一操作模式是旋转操作模式，其中，一个或多个第二内部元件19、31处于停用状态，并且第一元件11、12、13、14、15、16根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，由相对于组装平面28上的元件的布置顺序，相对于第一元件的另外的先前元件或下一个元件的相应的位移电流，驱动第一元件11、12、13、14、15中的每个，使得熔化金属根据第一旋转方向围绕炉的中心轴线18处于旋转状态；

-第二操作模式是线性操作模式，其中，一个或多个第二内部元件19、31与第一元件11、12、13、14、15、16一起处于激活状态，一个或多个第二内部元件19、31和第一元件11、12、13、14、15、16根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，一个或多个第二内部元件19中的至少一个由相对于第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29的一个或多个元件的相应的驱动电流的各自位移电流驱动，其方式为使得熔化金属围绕不同的旋转区域处于旋转状态中，其中，在炉内产生一个以上的不同循环运动，其中，每个循环运动具有第一旋转方向。

换向系统可以包括第一旋转操作模式的运动的反向旋转的系统，其中，运动的反向旋转的系统控制第一元件11、12、13、14、15、16的位移的驱动状态，其方式为使得熔化金属根据相对于第一旋转方向相反的第二旋转方向围绕炉的中心轴线18处于旋转状态。

换向系统可以包括第二线性操作模式的运动的线性反向系统，其中，运动的线性反向的系统控制第一元件11、12、13、14、15、16和一个或多个第二元件19、31的位移的驱动状态，其方式为使得熔化金属处于围绕不同旋转区域的旋转状态，在炉内产生一个以上的不同的循环移动，其中，至少一个循环运动具有相对于第一旋转方向相反的第二旋转方向。每个循环运动还可以设置为具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向。

本发明还涉及金属材料的熔化炉1(图1、图4、图5)，其中，炉1包括电磁搅拌装置2，该电磁搅拌装置相对于熔化炉1的底部处的壁7放置在下方，其方式为使得电磁搅拌装置2的力场9至少部分地位于熔化炉1内部，用于对熔化炉内所容纳1的熔化金属的电磁搅拌作用，其中，根据所描述的制造电磁搅拌装置2。

本发明还涉及一种如所描述的电磁搅拌装置2的控制方法，其中该方法包括第一元件11、12、13、14、15、16的控制阶段，其中，由三个一组的三相电流根据构造驱动第一元件11、12、13、14、15、16，在所述构造中，由相对于组装平面28的元件的布置顺序，相对于第一元件11、12、13、14、15、16的另外的先前元件或下一个元件的相应的位移电流，驱动第一元件11、12、13、14、15中的每个。

在搅拌装置2的实施方式的情况下，进一步包括进一步相对于第一系列29的第一元件11、12、13、14、15、16，产生力场9的一个或多个另外的第二内部元件19、31，所述方法包括第一元件11、12、13、14、15、16和一个或多个第二内部元件19、31的协调控制阶段，其中，根据构造由三个一组的三相电流驱动一个或多个第二内部元件19、31和第一元件11、12、13、14、15、16，在所述构造中，一个或多个第二内部元件19中的至少一个由相对于第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29的一个或多个元件的相应的驱动电流的各自位移电流驱动。

在电磁搅拌装置2的控制方法的优选实施方式中，该方法包括在电磁搅拌装置2的至少两个操作模式之间的换向阶段，在该换向阶段中：

此外，该方法可以包括旋转操作模式的反向阶段，其中，第一元件11、12、13、14、15、16根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，由相对于组装平面28上的元件的布置顺序，相对于第一元件11、12、13、14、15、16的另外的先前元件或下一个元件的相应的位移电流，驱动第一元件11、12、13、14、15中的每个，使得熔化金属根据相对于第一旋转方向相反的第二旋转方向，围绕炉的中心轴线18处于旋转状态。

此外，该方法可以包括线性操作模式的反向阶段，其中，一个或多个第二内部元件19、31和第一元件11、12、13、14、15、16根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，一个或多个第二内部元件19中的至少一个由相对于第一元件11、12、13、14、15、16的第一系列29的一个或多个元件的相应的驱动电流的各自位移电流驱动，其方式为使得熔化金属围绕不同的旋转区域处于旋转状态中，其中，在炉内产生一个以上的不同循环运动，其中，至少一个循环运动具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向。

本发明还涉及一种金属材料的熔化炉1，其中，该炉1包括电磁搅拌装置2，该电磁搅拌装置相对于熔化炉1的底部处的壁7放置在下方，其方式为使得电磁搅拌装置2的力场9至少部分地位于熔化炉1内部，以用于对在熔化炉1内部所容纳的熔化金属的电磁搅拌作用，其中，根据如所描述进行的电磁搅拌装置2的控制方法来控制电磁搅拌装置2。

产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19可以由电流驱动，借助于控制信号控制所述电流，所述控制信号可以是纯正弦曲线(图17)或非正弦曲线(图18、图19、图20、图21)。例如，产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19可以由电流驱动，借助于是规则的方波的控制信号来控制电流(图18)。例如，产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19可以由借助于控制信号所控制的电流驱动，该控制信号是通常以修改的正弦曲线波表示的方波类型(图19)，修改的正弦曲线波是设置有与纯正弦曲线波具有相似特性的阶梯的波形，方波的正部分借助于没有电流供应的间隙被方波的负部分分开。例如，产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19可以由电流驱动，借助于是振幅调制的正弦曲线波的控制信号来控制该电流(图20)。例如，产生力场9的元件11、12、13、14、15、16、19可以由电流驱动，借助于是调制频率的正弦曲线波的控制信号来控制该电流(图21)。因此，通常，提供的是该装置包括产生力场9的元件11、12、13、14、15、16，19的电流控制系统，其中该电流控制系统提供电流，该电流与在纯正弦曲线波形式的控制信号与非纯的正弦曲线波形式的控制信号之间选择的控制信号成比例。关于本发明的方法，以类似的方式，借助于产生力场9的元件11、12、13、14、15、16，19的电流控制系统，提供控制阶段，其中，控制阶段控制所提供的电流，其方式为使得其是与控制信号成比例的电流，该控制信号在纯正弦曲线波形式的控制信号与非纯的正弦波形式的控制信号之间进行选择。这样的解决方案是有利的，因为借助于与纯正弦曲线不同的波形，可以通过获得与纯正弦曲线形状所获得的相同的混合效果来获得更低的能量消耗。

已经参考附图对本发明的优选实施方式之一进行了描述，但很明显，根据前面的描述，本领域技术人员可立即清楚许多可能的改变、修改和变化。因此，必须强调的是，本发明不限于先前的描述，而是包括根据所附权利要求的所有改变、修改和变化。

所使用的命名

参考附图中的标识号，使用以下命名：

1.炉 2.搅拌装置或搅拌器 3.控制单元 4.电极 5.熔化金属 6.运动方向 7.壁8.耐火 9.力场 10.放出口 11.第一部件 12.第二部件 13.第三部件 14.第四部件 15.第五部件 16.第六部件 17.炉的纵向轴线 18.炉的中心轴线 19.第七部件 20.支撑件 21.周边部分 22.中心部分 23.壳体 24.绕组 25.芯 26.导体 27.搅拌装置或搅拌器的中心轴线 28组装平面 29.第一系列 30.第二系列 31.八个部件 32.炉的横向轴线

Claims

1.一种用于金属材料的熔化炉(1)的电磁搅拌装置(2)，其中，搅拌装置(2)旨在安装在熔化炉(1)的下方，其中，所述下方相对于重力方向而言，搅拌装置(2)旨在安装在熔化炉(1)的底部，其方式为使得电磁搅拌装置(2)的力场(9)至少部分地位于熔化炉(1)内部，用于对在熔化炉(1)内部所容纳的熔化金属的电磁搅拌作用，其中，该搅拌装置(2)包括元件(11、12、13、14、15、16，19、31)，其中，每个元件(11、12、13、14、15、16，19、31)被构造成用于产生相应的电磁场，其中，元件(11、12、13、14、15、16，19、31)由磁芯(25)组成，在磁芯上存在绕组(24)，用于电流通过和产生相应的磁场，搅拌装置(2)包括用于控制搅拌装置(2)的控制单元(3)，其中，电磁搅拌装置(2)包括产生力场(9)的第一元件(11、12、13、14、15、16)的至少一个第一系列(29)，第一系列(29)根据第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)一个接一个地放置在组装平面(28)上的形状而被放置，其中，当电磁搅拌装置(2)处于安装在熔化炉(1)的底部的状态下，组装平面(28)旨在平行于熔化炉(1)的底部，第一元件(11、12、13、14、15、16)围绕搅拌装置的中心轴线(27)放置，所述中心轴线是相对于组装平面(28)正交的中心轴线，其特征在于，

第一元件(11、12、13、14、15、16)沿着在组装平面(28)上延伸的闭合路径被放置，并且电磁搅动装置(2)进一步包括进一步相对于第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)产生力场(9)的一个或多个另外的第二内部元件(19、31)，其中，所述一个或多个第二内部元件(19、31)相对于第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)的整体被放置在内部。

2.根据前述权利要求所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，根据相对于搅拌装置的中心轴线(27)的中心对称布置，第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)放置在组装平面(28)上，其中，中心轴线相对于闭合路径居中地穿过，第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)沿着闭合路径被放置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)中的每个根据以下布置被放置在组装平面(28)上：第一元件(11、12、13、14、15、16)中的每个被定向成使得磁芯(25)的四边形形状的主轴相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的第一系列(29)的闭合路径布置被切向地放置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，电磁搅拌装置包括第一系列(29)的所述第一元件(11、12、13、14、15、16)中的四个，其中，四个第一元件(11、12、13、14、)根据十字形布置被放置在组装平面(28)上，其中，第一对(11、13)的第一元件被放置在十字形布置的第一臂的相对端部处，并且第二对(12、14)的第一元件被放置在十字形布置的第二臂的相对端部处。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，十字形布置的第一臂与第二臂之间的十字形中心与搅拌装置的中心轴线(27)重合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，电磁搅拌装置包括第一系列(29)的所述第一元件(11、12、13、14、15、16)中的六个，其中，六个第一元件(11、12、13、14、15、16)根据六边形布置被放置在组装平面(28)上，其中，第一对(11、14)的第一元件被放置在六边形布置的第一对相对侧上，第二对(12、15)的第一元件被放置在六边形布置的第二对相对侧上，第三对(13、16)的第一元件被放置在六边形布置的第三对相对侧上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)由控制单元(3)以彼此独立的方式控制，以施加往复位移的交流电，所述交流电用于产生力场(9)，其方式为使得力场(9)引起在熔化炉(1)内部所容纳的金属材料上的运动，根据独立地施加在第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)上的往复位移的交流电的不同施加顺序，所述运动是可配置的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，电磁搅拌装置(2)包括产生力场(9)一个以上的所述另外的第二内部元件(19、31)，其中，所述另外的第二内部元件(19、31)形成产生力场(9)的第二内部元件(19、31)的第二系列(30)，所述第二系列根据第二系列(30)的第二内部元件(19、31)相对于第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)的整体放置在内部的形状而被放置。

9.根据前述权利要求所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，第二系列(30)的第二元件(19、31)由控制单元(3)以彼此独立的方式控制，以施加往复位移的交流电，以产生力场(9)，其方式为使得力场(9)引起在熔化炉(1)内所容纳的金属材料上的运动，根据独立地施加在第二系列(30)的第二元件(19、31)上的往复位移的交流电的不同施加顺序，所述运动是可配置的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，一个或多个另外的第二内部元件(19、31)由控制单元(3)相对于第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)独立地控制。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，一个或多个另外的第二内部元件(19、31)由控制单元(3)与第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)一起以协调的方式控制，用于施加往复位移的交流电，以产生力场(9)，其方式为使得力场(9)引起对熔化炉(1)内所容纳的金属材料的运动，根据以协调的方式在第二系列(30)的一个或多个另外的元件(19，31)上和在第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)上施加的往复位移的交流电的不同的施加顺序，所述运动是可配置的；

12.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，控制单元(3)包括在电磁搅拌装置(2)的至少两个操作模式之间的换向系统，在所述换向系统中：

-第一操作模式是旋转操作模式，其中，一个或多个第二内部元件(19、31)处于停用状态，并且第一元件(11、12、13、14、15、16)根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，由相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的另外的先前元件或下一个元件的相应的位移电流，驱动第一元件(11、12、13、14、15、16)中的每个，其中，先前元件或下一个元件指的是相对于组装平面28上的元件的布置顺序，其方式为使得熔化金属根据第一旋转方向围绕炉的中心轴线18处于旋转状态；

-第二操作模式是线性操作模式，其中，一个或多个第二内部元件(19、31)与第一元件(11、12、13、14、15、16)一起处于激活状态，一个或多个第二内部元件(19、31)和第一元件(11、12、13、14、15、16)根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，一个或多个第二内部元件(19)中的至少一个由相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的第一系列(29)的一个或多个元件的相应的驱动电流的各自位移电流驱动，其方式为使得熔化金属围绕不同的旋转区域处于旋转状态中，其中，在炉内产生一个以上的不同循环运动，其中，每个循环运动具有第一旋转方向。

13.根据前述权利要求所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，换向系统包括第一旋转操作模式的运动的反向旋转系统，其中，运动的反向旋转系统控制第一元件(11、12、13、14、15、16)的位移的驱动状态，其方式为使得熔化金属根据第二旋转方向围绕炉的该中心轴线(18)处于旋转状态，第二旋转方向相对于第一旋转方向相反。

14.根据权利要求12所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，换向系统包括第二线性操作模式的运动的线性反向的系统，其中，运动的线性反向的系统控制第一元件(11、12、13、14、15、16)和一个或多个第二元件(19，31)的位移的驱动状态，其方式为使得熔化金属围绕所述不同旋转区域处于旋转状态，其中，在炉内产生一个以上的不同循环运动，其中，至少一个循环运动具有相对于第一旋转方向相反的第二旋转方向。

15.根据前述权利要求中任一项所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，所述电磁搅拌装置包括产生力场(9)的元件(11、12、13、14、15、16、19)的电流控制系统，其中，电流控制系统提供电流，所述电流与在纯正弦曲线波形式的控制信号与非纯的正弦曲线波形式的控制信号之间所选择的控制信号成比例。

16.根据前述权利要求中所述的电磁搅拌装置(2)，其特征在于，在规则的方波、通常用修改的正弦曲线波所表示类型的方波、振幅调制的正弦曲线波和频率调制的正弦曲线波之间选择非纯的正弦曲线波形式的控制信号，所述用修改的正弦曲线波所表示类型的方波是设置有阶梯的波形，具有借助于没有电流供应的间隙由方波的负部分所分来的方波的正部分。

17.一种金属材料的熔化炉(1)，其中，熔化炉(1)包括放置在熔化炉(1)下方的电磁搅拌装置(2)，其中，所述下方相对于重力方向而言，搅拌装置(2)旨在安装在熔化炉(1)的底部，其方式为使得电磁搅拌装置(2)的力场(9)至少部分地位于熔化炉(1)内部，用于对在熔化炉(1)内部所容纳的熔化金属的电磁搅拌作用，其特征在于，根据前述权利要求1至16中任一项所述制成电磁搅拌装置(2)。

18.一种用于金属材料的熔化炉(1)的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其中，搅拌装置(2)旨在安装在熔化炉(1)下方，其中，所述下方相对于重力方向而言，搅拌装置(2)旨在安装在熔化炉(1)的底部处，其方式为使得电磁搅拌装置(2)的力场(9)至少部分地位于熔化炉(1)内部，用于对在该熔化炉(1)内部所容纳的熔化金属的电磁搅拌作用，其中，搅拌装置(2)包括元件(11、12、13、14、15、16，19，31)，其中，每个元件(11、12、13、14、15、16，19，31)被构造成用于产生相应的电磁场，其中，元件(11、12、13、14、15、16，19，31)由磁芯(25)组成，在磁芯上存在绕组(24)，用于电流的通过和产生相应的磁场，搅拌装置(2)包括用于控制搅拌装置(2)的控制单元(3)，其中，电磁搅拌装置(2)包括产生力场(9)的第一元件(11、12、13、14、15、16)的至少一个第一系列(29)，第一系列(29)根据第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)一个接一个地放置在组装平面(28)上的形状而被放置，其中，当电磁搅拌装置(2)处于熔化炉(1)的底部的安装状态时，组装平面(28)旨在平行于熔化炉(1)的底部，第一元件(11、12、13、14、15、16)围绕搅拌装置的中心轴线(27)放置，所述中心轴线是相对于组装平面(28)正交的中心轴线，其中，所述方法包括第一元件(11、12、13、14、15、16)的控制阶段，其中，第一元件(11、12、13、14、15、16)根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，由相对于组装平面28上的元件的布置顺序，相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的另外的先前元件或下一个元件的相应的位移电流，驱动第一元件(11、12、13、14、15、16)中的每个，其特征在于，电磁搅拌装置(2)包括进一步相对于第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)产生力场(9)的一个或多个另外的第二内部元件(19、31)，其中，一个或多个第二内部元件(19、31)相对于第一系列(29)的第一元件(11、12、13、14、15、16)的整体被放置在内部，其中，所述方法包括第一元件(11、12、13、14、15、16)和一个或多个第二内部元件(19，31)的协调控制阶段，其中，一个或多个第二内部元件(19、31)和第一元件(11、12、13、14、15、16)根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，由相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的第一系列(29)的一个或多个元件的相应的驱动电流的各自位移电流，驱动一个或多个第二内部元件(19、31))中的至少一个。

19.根据前述权利要求所述的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其特征在于，根据前述权利要求1至16中的任一项制成电磁搅拌装置(2)。

20.根据前述权利要求18至19中任一项所述的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其特征在于，所述电磁搅拌装置包括在电磁搅拌装置(2)的至少两个操作模式之间的换向阶段，在所述换向阶段中：

21.根据前述权利要求所述的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其特征在于，所述电磁搅拌装置包括旋转操作模式的反向阶段，其中第一元件(11、12、13、14、15、16)根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，由相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的另外的先前元件或下一个元件的相应的位移电流，驱动第一元件(11、12、13、14、15、16)中的每个，其中，先前元件或下一个元件指的是相对于组装平面28上的元件的布置顺序，其方式为使得熔化金属根据第二旋转方向围绕炉的中心轴线18处于旋转状态，所述第二旋转方向相对于第一旋转方向相反。

22.根据前述权利要求20至21中任一项所述的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其特征在于，所述电磁搅拌装置包括线性操作模式的反向阶段，其中，一个或多个第二内部元件(19、31)和第一元件(11、12、13、14、15、16)根据构造由三个一组的三相电流驱动，在所述构造中，一个或多个第二内部元件(19)中的至少一个由相对于第一元件(11、12、13、14、15、16)的第一系列(29)的一个或多个元件的相应的驱动电流的各自位移电流驱动，其方式为使得熔化金属围绕不同的旋转区域处于旋转状态中，其中，在炉内产生一个以上的不同循环运动，其中，至少一个循环运动具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向。

23.根据前述权利要求18至22中任一项所述的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其特征在于，所述电磁搅拌装置包括借助于产生力场(9)的元件(11、12、13、14、15、16、19)的电流控制系统的控制阶段，其中，控制阶段控制所供应的电流，这样使得所述电流是与控制信号成比例的电流，在纯正弦曲线波形式与非纯的正弦曲线波形式的控制信号之间选择所述控制信号。

24.根据前述权利要求所述的电磁搅拌装置(2)的控制方法，其特征在于，在规则的方波、通常用修改的正弦曲线波所表示类型的方波、振幅调制的正弦曲线波和频率调制的正弦曲线波之间选择非纯的正弦曲线波形式的控制信号，所述用修改的正弦曲线波所表示类型的方波是设置有阶梯的波形，具有借助于没有电流供应的间隙由方波的负部分所分开的方波的正部分。

25.金属材料的熔化炉(1)，其中，熔化炉(1)包括放置在熔化炉(1)下方的电磁搅拌装置(2)，其中，所述下方相对于重力方向而言，搅拌装置(2)被安装在熔化炉(1)的底部，其方式为使得电磁搅拌装置(2)的力场(9)至少部分地位于熔化炉(1)内部，用于对在该熔化炉(1)内所容纳的熔化金属的电磁搅拌作用，其特征

在于，根据前述权利要求18至24中任一项制成的电磁搅拌装置(2)的控制方法，

控制电磁搅拌装置(2)。