專利名稱：一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬連續(xù)鑄造領域，尤其涉及一種供給或處理熔融金屬或用于在現場對鑄造坯料進行處理或加工的輥式電磁攪拌器。所述輥式電磁攪拌器帶齒槽式鐵芯， 可以在同等的電源輸出功率條件下產生最大的電磁攪拌力。
背景技術：
輥式電磁攪拌器適用于連鑄生產過程中的板坯連鑄，一般用于對等軸晶率有較高要求的鋼種，如硅鋼、不銹鋼等的板坯連鑄。在使用過程中將攪拌輥安裝于如圖4所示的位置，攪拌輥直徑略大于普通連鑄輥，在對鋼液進行攪拌的過程中同時起到支撐鑄坯的作用。電磁攪拌器(Electromagnetic stirring :EMS)的實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強化鋼水的運動。具體地說，電磁攪拌器激發(fā)的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，電磁力是體積力， 作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動?，F有技術下的電磁攪拌裝置根據安裝位置的不同，主要分為結晶器電磁攪拌器(Mold Electromagnetic stirring,簡稱MEMS)、二冷區(qū)電磁攪拌器(Strand Electromagnetic Stirring,簡稱SEMS)及末端電磁攪拌器(Final Electromagaticstirring，簡稱FEMS)三種類型。上述3種電磁攪拌器安裝和使用效果各有不同，具體為1.結晶器電磁攪拌器MEMS 其攪拌器安裝在結晶器銅管外面，用來增加等軸晶率減少表面和皮下的氣孔和針孔，減少表面和皮下的夾雜物、使坯殼均勻化并能改善中心偏析，適用于低合金鋼、彈簧鋼、冷軋鋼和中高碳鋼等。2. 二冷區(qū)電磁攪拌器SEMS 其攪拌器安裝在鑄坯外面，用來擴大和提高等軸晶率、減少內裂、改善中心偏析和減少中心疏松，適用于不銹鋼和工具鋼等。3.末端電磁攪拌器FEMS 主要用于方/圓坯連鑄攪拌器安裝在鑄坯外面，用來細化等軸晶、能有效地改善中心偏析，并且也能有效地改善中心縮孔和疏松，適用于彈簧鋼、 軸承鋼、特殊高碳鋼等。電磁攪拌裝置作為連鑄過程中提高組織性能的一個重要裝備，具有非接觸、無污染的優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。其中廣泛應用于各家鋼鐵生產廠家的連鑄二冷區(qū)使用的SEMS的一個重要作用就是提高鑄坯的等軸晶率，等軸晶率除了與澆注溫度、拉坯速度、 冷卻強度等有關以外，電磁力的大小至關重要。這是由于電磁力的大小決定了電磁攪拌引起的鋼液流速和流場范圍。而SEMS目前在國際上主要由三家世界著名的廠家設計制造，分別是法國Rotelec、日本新日鐵NSC，瑞典ABB。根據生產過程中需要根據不同企業(yè)的鋼種范圍、鑄機類型、生產習慣以及改造或新建生產線的不同特點選擇不同的SEMS，但現有技術下的SEMS各具有一定的缺點，具體如下瑞典ABB的箱式SEMS安裝在支撐輥的后面，要求靠近SEMS的支撐輥為非磁不銹鋼輥。攪拌器尺寸可以做的很大，攪拌區(qū)域和強度都很大。由于SEMS距離鑄坯表面很遠，要達到一定的攪拌強度，攪拌器的電消耗比較大；日本新日鐵NSC的DKS SEMS為插入對極式安裝，并必須去掉連鑄機原有的2對支撐輥，換成2對小分節(jié)輥?？拷T坯很近，是幾種攪拌器中電磁力最大的一種。但同時也存在安裝復雜、制造周期長、扇形段改造大、投資大的缺點；法國Rotelec的輥式SEMS的線圈被安裝在非磁性耐熱不銹鋼的空心輥套內部，直接放置在鑄坯表面。輥式攪拌器一方面起到支撐鑄坯的作用，另一方面對鑄坯內鋼液產生攪拌。工作時輥套隨著鑄坯移動而轉動。輥式攪拌器由于與鑄坯直接接觸，可以在同等的電源輸出功率條件下產生最大的電磁攪拌力，改善液穴溫度均勻性和提高等軸晶率。但是由于受輥套空間的限制，最終的磁場強度往往偏小。近年來，輥式電磁攪拌器由于具有安裝簡便，不需太多改動扇形段，投資相對較小，制造周期短等優(yōu)點，越來越受到各大鋼廠關注。但是其最大的不足是由于受空間所限， 攪拌力相對較小，雖然現有技術一直對其做出了改進，但效果卻一直不盡如人意，或存在電磁性能低，電磁力偏小、或存在本身占用了一定的攪拌輥內部有限空間，也同時在一定程度上影響了冷卻水循環(huán)流動、或僅僅對攪拌器內部材料的選擇以及攪拌器端部的密封做了改進，對于提高攪拌器的實際電磁性能意義不大。另一方面，電磁攪拌裝置一般功率因數都比較低，特別是行波磁場更低，因此使用電流都非常大，位于線圈中心的鐵芯非常很容易達到磁飽和。因此，通過結構設計優(yōu)化，改變鐵芯結構，充分利用攪拌器的空間，最終提高電磁力是非常必要的。所以對這一問題的改進也是本領域研究難題之一。

實用新型內容為了解決現有技術下的電磁攪拌器電磁性能低，電磁力偏小造成的攪拌力較小的問題，本實用新型提供了一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，通過設計一種新型的鐵芯結構，最大程度利用輥式攪拌器內部空間，改變攪拌器產生的空間磁力線走向，在同樣的電參數條件下，可以取得比同類設備更高的電磁力。本實用新型的具體結構如下所述一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，用于連鑄生產過程中的板坯連鑄，其特征在于，所述攪拌器的感應器部分由帶齒槽的鐵芯及線圈組成。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述輥式電磁攪拌器的鐵芯主體部分為半徑為Rl的圓柱形，鐵芯齒為外半徑為R2、 高h的圓環(huán)形，鐵芯的幾何尺寸滿足如下關系式
_9] R2“Rl2 +h2。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器，其特征在于，所述鐵芯齒在寬度方向上為矩形或梯形。根據本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，所述鐵芯的存在大大增強了磁感應強度，當線圈中通過低頻電流的時候，鐵芯凸起的齒部分改變了磁力線走向，在其表面形成的磁感應強度要遠大于反面的磁感應強度，實際使用過程中鐵芯齒部分面向被攪拌區(qū)域，大大增強了攪拌器的效率。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述攪拌輥直徑略大于普通連鑄輥。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述線圈共有5-7個。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述線圈的中間線圈長度為L3，兩端的2-3個線圈長度各為L3/2。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器，其特征在于，所述線圈共有5個。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述攪拌器總長度為Ll為1500-1700_。如本實用新型所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述鐵芯齒寬Ll為120-180mm、半徑R2為75_90mm，兩端的鐵芯齒寬度為60_90mm。 鐵芯主體部分半徑Rl為55-70mm。這是因為，除了鐵芯與線圈之間的幾何尺寸對應關系之外，產生的磁感應強度最終還取決于齒相對鐵芯的高度及寬度。另一方面，為了降低渦流損耗，提高工攪拌輥工作面上的電磁力，鐵芯采用硅鋼片疊制而成，疊制方向如圖2所示。根據本實用新型的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器，通過設計一種新型的鐵芯結構，最大程度利用輥式攪拌器內部空間，改變攪拌器產生的空間磁力線走向，在同樣的電參數條件下，可以取得比同類設備更高的電磁力。本實用新型輥式電磁攪拌器適用于板坯連鑄，一般用于對等軸晶率有較高要求的鋼種，如硅鋼、不銹鋼等。

圖1是帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的鐵芯結構示意圖。圖2是本實用新型的帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器鐵芯內部硅鋼片疊片結構示意圖。圖3是帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器一個實施例。圖4是本實用新型的帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器鐵芯內部硅鋼片橫截面結構示意圖。圖5是帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器一個實施例。圖6是帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器一個實施例。圖7是帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器攪拌輥安裝位置示意圖。圖中，1是鐵芯主體部分，為圓柱型；鐵芯主體部分的直徑為D1，鐵芯總長度為L2。2是鐵芯齒；鐵芯齒的寬度為Li，高度為h，外半徑為R2。3，4，5，6，7為線圈，中間線圈長度為L3，兩端的兩個線圈長度各為L3/2。8是連鑄輥，9是攪拌輥，10是連鑄坯。
具體實施方式
以下，參照附圖，以實施例具體說明本實用新型的輥式電磁攪拌器。實施例1攪拌器總長度為1600mm，中間部分線圈長度為200mm，兩端的線圈長度為100mm。鐵芯齒寬Ll為150mm、半徑R2為85mm，兩端的鐵芯齒寬度為75mm。鐵芯主體部分半徑Rl 為65mm。3，4，5，6，7是線圈；其中線圈3，5，7為一相；4，6為另一相。為了保證使用過程中的相平衡，線圈3、7的匝數為線圈5匝數的一半，線圈4，5，6匝數相同。利用本發(fā)明的新型結構，當線圈中通有400A、5Hz的電流時，攪拌器表面可以產生 IOOOGs左右的磁感應強度。輥式電磁攪拌器適用于板坯連鑄，一般用于對等軸晶率有較高要求的鋼種，如硅鋼、不銹鋼等。在使用過程中將攪拌輥安裝于如圖4所示的位置，攪拌輥直徑略大于普通連鑄輥，在攪拌鋼液的過程中同時起到支撐鑄坯的作用。根據本實用新型的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器，通過設計一種新型的鐵芯結構，最大程度利用輥式攪拌器內部空間，改變攪拌器產生的空間磁力線走向，在同樣的電參數條件下，可以取得比同類設備更高的電磁力。本實用新型輥式電磁攪拌器適用于板坯連鑄，一般用于對等軸晶率有較高要求的鋼種，如硅鋼、不銹鋼等。
權利要求1.一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，所述輥式電磁攪拌器用于連鑄生產過程中的板坯連鑄，其特征在于，所述攪拌器的感應器結構由帶齒槽的鐵芯及線圈組成。
2.如權利要求1所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述帶齒槽的鐵芯主體部分為半徑為Rl的圓柱形，鐵芯齒為外半徑為R2、高h的圓環(huán)形，鐵芯的幾何尺寸滿足如下關系式R2 = ^}R\2 +h1 ο
3.如權利要求1所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述鐵芯齒在寬度方向上為矩形或梯形。
4.如權利要求1所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述線圈共有5-7個。
5.如權利要求1所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述線圈的中間線圈長度為L3，兩端的2-3個線圈長度各為L3/2。
6.如權利要求1所述的一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，其特征在于，所述鐵芯齒寬Ll為120-180mm、半徑R2為75_90mm，兩端的鐵芯齒寬度為60-90mm。鐵芯主體部分半徑Rl為55-70mm。
專利摘要一種帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器的感應器結構，所述輥式電磁攪拌器用于連鑄生產過程中的板坯連鑄，其特征在于，所述攪拌器的感應器結構由帶齒槽的鐵芯及線圈組成。所述帶齒槽式的鐵芯主體部分為半徑為R1的圓柱形，鐵芯齒為外半徑為R2、高h的圓環(huán)形，鐵芯的幾何尺寸滿足如下關系式根據本實用新型所述的帶齒槽式鐵芯的輥式電磁攪拌器，所述鐵芯的存在大大增強了磁感應強度，當線圈中通過低頻電流的時候，鐵芯凸起的齒部分改變了磁力線走向，在其表面形成的磁感應強度要遠大于反面的磁感應強度，實際使用過程中鐵芯齒部分面向被攪拌區(qū)域，大大增強了攪拌器的效率。
文檔編號B01F13/08GK201978700SQ20092021128
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權日2009年10月26日
發(fā)明者吳存有, 周月明, 朱克強 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司