CN205008548U - 方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，包括具有正多边形环形截面的铁芯、分别绕在所述铁芯每一条边上的多组线圈、设置在铁芯上下及外侧的磁屏蔽装置、以及内筒体和外筒体；内筒体和外筒体分别设置在所述铁芯的内侧和磁屏蔽装置的外侧，内筒体和外筒体构成封闭结构；所述每组线圈上通过的电流大小范围为：1500-4000A；每组线圈上通过的电流频率为范围为：0-5Hz。本实用新型搅拌强度高、不会引起钢水液面波动、制作简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及冶金连铸用电磁控流器，更具体地涉及一种方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器。
背景技术
在连铸生产过程中，结晶器内钢水的流动支配着夹杂物和气泡的上浮分离，弯月面附近的钢水流动又支配着保护渣熔融、铺展和卷吸，因此，钢液在结晶器内的行为对铸坯品质具有决定性的影响。从20世纪80年代起，人们就已意识到有效控制结晶器内钢水的流动是现实连铸机的高质量和高生产率的关键。常规的控流技术，如：优化侵入式水口的形状、内径、侧孔大小、倾角和侵入深度及钢水液面控制、结晶器振动等，虽然有成效，但效果不尽人意。利用电磁力控制结晶器内钢水流动的电磁控流技术因为非接触不污染钢水、控制方式多样等优点而被人们广泛深入的研究和开发。
电磁连铸控流技术主要分为制动磁场和搅拌磁场。电磁制动技术，利用流动的金属熔体在磁场中受力的原理，使从浸入式水口侧孔喷出的钢液流股受到的电磁力与流股运动方向相反，从达到制动钢液流股，减缓液面波动的目的。电磁搅拌技术是利用搅拌器激发的交变磁场在钢水中感生起感应电流，感应电流与搅拌器在当地激发的磁场相互作用产生电磁力，从而驱动钢液旋转运动以达到搅拌的作用。目前，这两种控流技术在板坯连铸结晶器工业生产中都已有应用，而在方圆坯连铸上，受铸坯形状、设备造价、运行维护难度等客观因素的制约，电磁制动无工业化应用案例，多采用的是电磁搅拌技术。
用于方圆坯结晶器的电磁搅拌，主要是为了加速钢水的周向运动。如果搅拌强度过高，会影响液面的波动，导致空气和其他一些氧化夹杂物卷入钢液，对钢液造成污染；如果搅拌强度过低，则无法达到改善结晶器内部钢水传质传热的要求。因此，现有的电磁搅拌器一般尽量选择安装在结晶器下部，以减少电磁搅拌对钢水液面波动的影响，但搅拌器的冶金效果受到影响。
发明内容
本实用新型所解决的技术问题是，针对现有技术存在的问题，提供一种方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，搅拌强度高、不会引起钢水液面波动、制作简单。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，包括具有正多边形环形截面的铁芯5、分别绕在所述铁芯5每一条边上的多组线圈4，线圈的个数与所叙的多边形铁芯结构的边数一致、设置在铁芯5非工作面上下及外侧的磁屏蔽装置3、以及内筒体1和外筒体2；内筒体1和外筒体2分别设置在所述铁芯5的内侧和磁屏蔽装置3的外侧，内筒1体和外筒体2构成封闭结构，对设备起结构防护作用；钢液从所述内筒体的内侧流过；
所述每组线圈上通有以一定相位交变的大电流，电流大小范围为：1500-4000A；每组线圈上通过的电流频率为超低频，频率范围为：0-5Hz。
所述内筒体1为横截面为圆环形的空腔结构，空腔结构中循环有冷却水。
所述铁芯5为高导磁材料的带状硅钢片或硅钢叠片串接而成的正多边形环状结构。
所述的线圈4为扁铜带状线圈，水外冷结构。所述的磁屏蔽装置3由厚度为10-30mm的高电导率金属材料，如：铜或铝制成。
所述的磁屏蔽装置的内部为空腔结构，空腔内循环有冷却水。
所述磁屏蔽装置的截面形状为与铁芯5大小匹配的正多边形；与铁芯5的形状大小配合，设置在铁芯5的外侧，加强了冷却效果。
电磁连铸控流技术通过控制结晶器内钢水流动，成为获得高品质纯净钢的一种关键技术。在方圆坯连铸上，本实用新型的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，旨在用一种简单的方式结合利用制动磁场和搅拌磁场各自优势，其工作原理为：
在方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器的线圈内通以一定相位的大电流，使本实用新型的作用区域产生较大的搅拌电磁力，在装置内磁感应强度呈径向高梯度分布，在内筒体轴线上磁感应强度最高，在靠近内筒体筒壁的位置磁感应强度低。同时给定电源的频率为超低频率，使其产生的磁感应强度类似于静磁场。钢液流股从侵入式水口流入结晶器内，被高梯度磁场电磁控流器产生的旋转磁场搅拌后碰到结晶器壁面，由于钢液流体惯性形成向上的回流，回流切割了当地的磁感应强度，产生一个相反的电磁力，从而抑制钢液流体向上的回流，达到既能有效控制钢水液面波动，从而又有效搅拌钢水的目的。
有益效果：
1)铁芯和磁屏蔽装置都采用正多边形结构，既方便线圈的绕制，又方便工艺制作；
2)在线圈内通以一定相位的大电流，搅拌强度高。同时给定电源的频率为超低频率，使其产生的磁感应强度类似于静磁场，不会引起钢水液面波动，使得本实用新型可以安装在结晶器上的任意位置；
3)铁芯表面安装有高电导率磁屏蔽装置，有效的集中了作用区域的磁力线分布，加大有效电磁搅拌范围；
4)布置水内冷的磁屏蔽装置和内筒体直接与铁芯和线圈绕组接触，大大的提高了整个装置的散热效果；
5)本实用新型多组线圈采用扁铜带状结构，有利于降低整个装置的高度，减少漏磁，提高磁场的有效利用率。
附图说明
图1为本实用新型的纵向截面图。
图2是本实用新型的横截面图。
图3为本实用新型铁芯的结构示意图；
附图标记说明：
1—内筒体、2—外筒体、3—磁屏蔽装置、4—线圈、5—铁芯。
具体实施方式
下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
参见附图1-3，本实用新型的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，包括具有正多边形环形截面的铁芯5、分别绕在所述铁芯5每一条边上的多组线圈4，线圈的个数与所叙的多边形铁芯结构的边数一致、设置在铁芯5非工作面上下及外侧的磁屏蔽装置3、以及内筒体1和外筒体2；内筒体1和外筒体2分别设置在所述铁芯5的内侧和磁屏蔽装置3的外侧，内筒1体和外筒体2构成封闭结构，对设备起结构防护作用；钢液从所述内筒体的内侧流过；
所述每组线圈上通有以一定相位交变的大电流，电流大小范围为：1500-4000A；每组线圈上通过的电流频率为超低频，频率范围为：0-5Hz。
所述内筒体1为横截面为圆环形的空腔结构，空腔结构中循环有冷却水。
所述铁芯5为高导磁材料的带状硅钢片或硅钢叠片串接而成的正多边形环状结构。
所述的线圈4为扁铜带状线圈，水外冷结构。
所述的磁屏蔽装置3由厚度为10-30mm的高电导率金属材料，如：铜或铝制成。
所述的磁屏蔽装置的内部为空腔结构，空腔内循环有冷却水。
所述磁屏蔽装置的截面形式与所述铁芯截面形式一致，都为正多边形；与铁芯5的形状大小配合，设置在铁芯5的外侧，加强了冷却效果。
本实用新型的铁芯和磁屏蔽装置都采用正多边形结构，既方便线圈的绕制，又方便工艺制作；同时铁芯表面安装有高电导率磁屏蔽装置，有效的集中了作用区域的磁力线分布，加大有效电磁搅拌范围；另外，布置水内冷的磁屏蔽装置直接与铁芯和线圈绕组接触，大大的提高了整个装置的散热效果；此外，本实用新型多组线圈采用扁铜带状结构，有利于降低整个装置的高度，减少漏磁，提高磁场的有效利用率。
本实用新型所述的实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做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 (7)
1.一种方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，包括具有正多边形环形截面的铁芯(5)、分别绕在所述铁芯(5)每一条边上的多组线圈(4)、设置在铁芯(5)上下及外侧的磁屏蔽装置(3)、以及内筒体(1)和外筒体(2)；内筒体(1)和外筒体(2)分别设置在所述铁芯(5)的内侧和磁屏蔽装置(3)的外侧，内筒(1)体和外筒体(2)构成封闭结构，钢液从所述内筒体的内侧流过；
所述每组线圈上通过的电流大小范围为：1500-4000A；每组线圈上通过的电流频率为范围为：0-5Hz。
2.根据权利要求1所述的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，所述内筒体(1)为横截面为圆环形的空腔结构，空腔结构中循环有冷却水。
3.根据权利要求1所述的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，所述铁芯(5)为带状硅钢片或硅钢叠片串接而成的正多边形环状结构。
4.根据权利要求1所述的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，所述的线圈(4)为扁铜带状线圈。
5.根据权利要求1所述的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，所述磁屏蔽装置(3)由厚度为10-30mm的铜或铝制成。
6.根据权利要求1所述的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，所述磁屏蔽装置的截面形状为与铁芯(5)大小匹配的正多边形。
7.根据权利要求1所述的方圆坯连铸高梯度磁场电磁控流器，其特征在于，所述,磁屏蔽装置的内部为空腔结构，空腔内循环有冷却水。
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|---|---|---|---|---|
| CN105728679A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-06 | 湖南中科电气股份有限公司 | 具有磁屏蔽和多模式的方圆坯连铸弯月面电磁搅拌系统及方法 |
| CN108526424A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-14 | 上海大学 | 一种双频电磁搅拌的磁场发生器 |
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| CN105728679B (zh) * | 2016-04-26 | 2017-05-03 | 湖南中科电气股份有限公司 | 具有磁屏蔽和多模式的方圆坯连铸弯月面电磁搅拌系统及方法 |
| CN108526424A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-14 | 上海大学 | 一种双频电磁搅拌的磁场发生器 |
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