CN201511110U - 板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置。本实用新型包括空心辊、辊端轴、导流阻磁环、铁芯轴、线圈绕组和组合铁芯的电磁搅拌装置，其特点是：所述的组合铁芯由主铁芯、次铁芯、阻磁C形环及附加磁极组成，位于空心辊内工作时与空心辊相对作旋转运动；线圈绕组分段间隙地绕制在组合铁芯外表，线圈绕组与组合铁芯间有一定的水隙；铁芯轴装于组合铁芯两端，铁芯轴插装于辊端轴中心，辊端轴装于空心辊两端并支撑其旋转；铁芯轴、线圈绕组与组合铁芯位于空心辊内中心，导流阻磁环位于线圈绕组两端并装于辊端轴内端。本实用新型有效地解决了现存技术中有功磁场效率低、电磁搅拌力小、非工作区域磁泄露大的问题。

Description

板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置

技术领域

本实用新型涉及冶金板坯连铸工艺设备技术领域，特别指一种板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置。

背景技术

目前，有各种各样的板坯S-EMS结构形式。主要有：箱式电磁搅拌装置、磁极插入式电磁搅拌装置和辊式电磁搅拌装置。辊式电磁搅拌装置具有特殊的结构，它利用装在空心辊(功能类似于板坯连铸机支撑导向辊)内、采用特殊设计、结构非常紧凑的电磁感应线圈(行波磁场感应器)对金属坯壳内的液芯进行电磁搅拌。近年来，辊式电磁搅拌装置，因其便于安装(不用改变连铸机的结构，可直接替代相同位置的支撑导向辊)，越来越多地在板坯S-EMS中被采用，成为一种趋势。但现有的辊式电磁搅拌装置，存在如下缺陷和不足：1、在线圈绕组外层套装磁屏蔽环，因有效的磁屏蔽，其屏蔽层必有一定厚度，在相同的空间(与无屏蔽层比较)这势必要大大减小了线圈绕组和铁芯的截面积，即大大地减少了辊式电磁搅拌装置的安匝数和导磁面积，也就减少了电磁搅拌力；同时磁屏蔽层的存在，大大地增加了涡流热损耗，增加了无用功所占的比例，耗能低效。2、无屏蔽层的辊式电磁搅拌装置，磁场沿铁芯径向均匀发散分布，漏磁大，工作磁场小，有用功所占的比例小，同样耗能低效。3、线圈全绕式圆柱形铁芯，其线圈相当于磁屏蔽层，在提高绕组空间利用率的同时，屏蔽了一部分有效工作磁场，使其封闭在铁芯内部而损耗，有功磁场效率低下。

发明内容

本实用新型的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进、创新，提供一种既增加了辊式电磁搅拌装置工作区域的磁通密度，同时减少了辊式电磁搅拌装置非工作区域漏磁的板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置。

本实用新型的技术方案是构造一种包括空心辊、辊端轴、导流阻磁环、铁芯轴、线圈绕组和组合铁芯的电磁搅拌装置，其特点是：

所述的组合铁芯由主铁芯、次铁芯、阻磁C形环及附加磁极组成，位于空心辊内工作时与空心辊相对作旋转运动；

线圈绕组分段间隙地绕制在组合铁芯外表，线圈绕组与组合铁芯间有一定的水隙；

铁芯轴装于组合铁芯两端，铁芯轴插装于辊端轴中心，辊端轴装于空心辊两端并支撑其旋转；

铁芯轴、线圈绕组与组合铁芯位于空心辊内中心，导流阻磁环位于线圈绕组两端并装于辊端轴内端。

本实用新型的有益效果：

本实用新型组合铁芯改善了磁场的分布，使绝大部分磁场通过主铁芯的齿流向工作表面，极大地提高了辊式电磁搅拌装置的有功效率；通过非工作表面的小部分磁场经阻磁C形环损耗，大大降低了非工作表面方向的磁泄露，大大减少了磁泄露对周边设备的影响。另外，位于线圈绕组两端并装于辊端轴内端、空心辊内的导流阻磁环，消耗了高效辊式电磁搅拌装置两端部的磁泄露，更好地保护了两端的轴承。本实用新型因而解决了以往电磁搅拌装置非工作区域磁泄露大的问题，提高了辊式电磁搅拌装置的功效。本实用新型去掉了现有技术中的磁屏蔽环，因而在同样的空间中，大大增加了铁芯的导磁面积，增加了磁场强度，增加了电磁搅拌力，大大减少了磁场通过磁屏蔽环而产生的涡流损耗，节能。解决了以往辊式电磁搅拌装置电磁搅拌力不足和低效的问题。本实用新型采用的空心辊是高温机械性能特优的非磁性高温合金，外表面开有的消除高温热应力的螺旋槽，所述的螺旋槽截面由三段圆弧圆滑过渡。增加了辊式电磁搅拌装置的高温机械强度，其外表圆滑过渡的螺旋槽消除了辊式电磁搅拌装置工作中热应力集中，提高了辊式电磁搅拌装置的疲劳强度，延长了使用寿命。本实用新型有效地解决了现存技术中有功磁场效率低、电磁搅拌力小、非工作区域磁泄露大的问题，是一种板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为图1在线圈绕组处截面示意图

图3为图1在主铁芯齿处截面示意图

图4为空心辊外表面消除热应力的螺旋槽截面示意图

具体实施方式

本实用新型的原理：

本实用新型内部的行波磁场感应器(组合铁芯+线圈绕组4)是一个线性感应发动机：辊式电磁搅拌装置产生磁场B，磁场运动速度是v(B取决于线圈电流，v取决于频率)。磁场在液体金属里面产生涡流。B和I产生了体积力F(F∧B，I)F＝σ.v.B²。体积力产生了金属液流动，即对金属液实现搅拌。

由图1至4可知，本实用新型包括空心辊3、辊端轴2、导流阻磁环8、铁芯轴1、线圈绕组4和组合铁芯，其特点是：

所述的组合铁芯由主铁芯5、次铁芯6、阻磁C形环7及附加磁极9组成，位于空心辊3内并与空心辊3相对作旋转运动；

线圈绕组4分段间隙地绕制在组合铁芯外表，线圈绕组4与组合铁芯间有一定的水隙；

铁芯轴1装于组合铁芯两端，铁芯轴1插装于辊端轴2中心，辊端轴2装于空心辊3两端并支撑其旋转；

铁芯轴1、线圈绕组4与组合铁芯位于空心辊3内中心，导流阻磁环8位于线圈绕组4两端并装于辊端轴2内端。

本实用新型所述的组合铁芯由主铁芯5、次铁芯6、阻磁C形环7及附加磁极9组成，主铁芯5和次铁芯6具有不同的导磁特性，主铁芯5由有优异导磁特性的冷轧硅钢片叠压成，主铁芯5带齿，主铁芯5截面为对称的阶梯状多边形，次铁芯6为磁特性稳定的低导磁材料，次铁芯6不带齿，次铁芯6开槽，主铁芯5嵌装于次铁芯6中，附加磁极9为导磁材料，其装于主铁芯5齿的两侧，阻磁C形环7采用阻磁材料，其与主铁芯5的齿同宽并装于齿的对面、次铁芯6的外围，主铁芯露出的面为工作面。所述的主铁芯5的齿、阻磁C形环7和附加磁极9位于两段线圈绕组4间隙的中间，线圈绕组4与空心辊3间存在间隙，线圈绕组4外层无磁屏蔽环。所述的铁芯轴1是非磁性不锈钢材料，外形像喇叭，装于组合铁芯两端，支撑并固定组合铁芯和线圈绕组4，使其静止于空心辊内中心，保持组合铁芯和线圈绕组4的工作面始终平行于板坯。所述的空心辊3是高温机械性能特优的非磁性高温合金，其外表面开有消除高温热应力的螺旋槽，所述的螺旋槽，截面由三段园弧圆滑过渡，所述的辊端轴2是非磁性不锈钢材料，内空像喇叭、与铁芯轴1相配合旋转。所述的导流阻磁环8是阻磁材料，位于辊端轴2内端空心辊3内。

本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置，包括空心辊(3)、辊端轴(2)、导流阻磁环(8)、铁芯轴(1)、线圈绕组(4)和组合铁芯，其特征在于：

所述的组合铁芯由主铁芯(5)、次铁芯(6)、阻磁C形环(7)及附加磁极(9)组成，位于空心辊(3)内、工作时与空心辊(3)相对作旋转运动；

线圈绕组(4)分段间隙地绕制在组合铁芯外表，线圈绕组(4)与组合铁芯间有一定的水隙；

铁芯轴(1)装于组合铁芯两端，铁芯轴(1)插装于辊端轴(2)中心，辊端轴(2)装于空心辊(3)两端并支撑其旋转；

铁芯轴(1)、线圈绕组(4)与组合铁芯位于空心辊(3)内中心，导流阻磁环(8)位于线圈绕组(4)两端并装于辊端轴(2)内端。

2.根据权利要求1所述的板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置，其特征在于所述的组合铁芯由主铁芯(5)、次铁芯(6)、阻磁C形环(7)及附加磁极(9)组成，主铁芯(5)和次铁芯(6)具有不同的导磁特性，主铁芯(5)由有优异导磁特性的冷轧硅钢片叠压成，主铁芯(5)带齿，主铁芯(5)截面为对称的阶梯状多边形，次铁芯(6)为磁特性稳定的低导磁材料，次铁芯(6)不带齿，次铁芯(6)开槽，主铁芯(5)嵌装于次铁芯(6)中，附加磁极(9)为导磁材料，其装于主铁芯(5)齿的两侧，阻磁C形环(7)采用阻磁材料，其与主铁芯(5)的齿同宽并装于齿的对面、次铁芯(6)的外围，主铁芯露出的面为工作面。

3.根据权利要求1所述的板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置，其特征在于所述的主铁芯(5)的齿、阻磁C形环(7)和附加磁极(9)位于两段线圈绕组(4)间隙的中间，线圈绕组(4)与空心辊(3)间存在间隙，线圈绕组(4)外层无磁屏蔽环。

4.根据权利要求1所述的板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置，其特征在于所述的铁芯轴(1)是非磁性不锈钢材料，外形像喇叭，装于组合铁芯两端，支撑并固定组合铁芯和线圈绕组(4)，使其静止于空心辊(3)内中心，保持组合铁芯和线圈绕组(4)的工作面始终平行于板坯。

5.根据权利要求1所述的板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置，其特征在于所述的空心辊(3)是高温机械性能特优的非磁性高温合金，其外表面开有消除高温热应力的螺旋槽，所述的螺旋槽，截面由三段园弧圆滑过渡，所述的辊端轴(2)是非磁性不锈钢材料，内空像喇叭、与铁芯轴(1)相配合，辊端轴(2)装于空心辊(3)两端并支撑其旋转。

6.根据权利要求1所述的板坯连铸高效辊式电磁搅拌装置，其特征在于所述的导流阻磁环(8)是阻磁材料，位于线圈绕组(4)两端并安装于辊端轴(2)内端、空心辊(3)内。

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