一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置及方法与流程

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置及方法。

背景技术：

随着钢铁行业竞争的加剧，市场对于钢材的需求越来越高。由于板坯连铸的过程中容易出现偏析、疏松和缩孔等问题，严重影响了板坯的质量，使板坯合格率难以提高。为了提高板坯的质量，满足市场的需求，一般采用电磁搅拌的方式来提高钢材的质量。

连铸二冷区电磁搅拌技术是通过通电线圈产生交变磁场，在钢液中感生出感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，电磁力作用在钢液上，从而强化铸坯内钢液运动。由于电磁力可以改变在连铸过程中钢液的流动、传热以及各种元素的分布，从而实现了扩大等轴晶区、改善成分偏析、降低疏松和缩孔等质量问题的目标。但是，通过此技术搅拌存在一定的弊端，即搅拌后的产品易产生“白亮带”现象，影响了板坯质量。

技术实现要素：

本发明目的就是为了解决现有电磁搅拌技术易使板坯产生“白亮带”的问题，提供了一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，直接在现有装置的基础上进行改造，无需重新购买设备，操作方法简单，减小了铸坯中碳偏析程度，避免了白亮带现象，提高了板坯的质量。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，包括搅拌本体，搅拌本体内连有两个电磁搅拌辊，每个电磁搅拌辊的中部设有一对铁芯，两个铁芯之间设有一定的距离且二者的轴线位于同一水平线上，每个铁芯外缠绕一组螺旋状的线圈，线圈与铁芯的轴线相同，且线圈与一个冷却装置相连，以用于对线圈降温、防止过热；

线圈外包覆一个磁屏蔽环，磁屏蔽环为圆筒状，且其上设有一个平行于轴线的长条形缺口，缺口朝向连铸坯面，线圈与连铸坯之间设有一定的距离。

进一步地，所述铁芯为圆柱体。

进一步地，每组线圈采用不同绕组方式缠绕于铁芯外。

为了进一步实现本发明的目的，还提供了一种使用上述装置进行电磁搅拌的方法，包括以下步骤：

（1）浇铸：搅拌本体内流入连铸坯，连铸坯通过电磁搅拌辊的工作区域：

（2）通电：将线圈中通入交变电流，每组线圈中的不同绕组采用不同的电流初始相位，通电电流频率相同，通电方式采用脉冲方式进行；

（3）冷却：打开冷却装置，对线圈进行降温处理，防止线圈过热；

（4）断电：浇铸完成后，先停止给线圈供电，再关闭冷却装置及其他设备。

本发明的技术方案中，通过将电磁搅拌辊的铁芯分为两节，并在线圈中通入交变电流，利用电生磁的原理，使得左右两根电磁辊、上下两根电磁辊分别产生方向相反的电磁力，从而利用磁力对周围的钢液进行搅拌，减轻了电磁搅拌产生的“白亮带”现象，减小了铸坯中碳偏析程度，提高了搅拌的效率和板坯的质量。

附图说明

图1为本发明的连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置的结构示意图；

图2为本发明的电磁搅拌辊的水平横向截面图；

图3为本发明的电磁搅拌辊的垂直纵向截面图；

图4为本发明的实施例一所采用的通电方式图；

图5为本发明的第一对电磁搅拌辊的线圈初始电流相位分布图；

图6为本发明的第二对电磁搅拌辊的线圈初始电流相位分布图；

图7为本发明的装置在通电时的电磁力及钢液流向示意图。

具体实施方式

实施例1

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置及方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图7所示，一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，包括搅拌本体1，搅拌本体1内连有两个电磁搅拌辊2，其特征在于：

参见图1、图2和图3，每个电磁搅拌辊2的中部设有一对圆柱体的铁芯3，两个铁芯3之间设有一定的间距且二者的轴线位于同一水平线上，每个铁芯3外缠绕一组螺旋状的线圈4，每组线圈4采用不同绕组方式缠绕于铁芯3外，线圈4与铁芯3的轴线相同，且线圈4与一个冷却装置6相连，以用于对线圈4降温、防止过热；

线圈4外包覆一个磁屏蔽环5，磁屏蔽环5为圆筒状，且其上设有一个平行于轴线的长条形缺口5a，缺口5a朝向连铸坯面，线圈4与连铸坯之间设有一定的距离。

使用上述装置进行电磁搅拌的方法，包括以下步骤，其特征在于：

（1）浇铸：搅拌本体内流入连铸坯，连铸坯通过电磁搅拌辊2的工作区域：

（2）通电：将线圈4中通入如图4所示的交变电流，每组线圈4中的不同绕组采用不同的电流初始相位，具体参见图5和图6的初始电流相位分布表，通电电流频率相同，通电方式采用脉冲方式进行；

（3）冷却：打开冷却装置6，对线圈4进行降温处理，防止线圈4过热；

（4）断电：浇铸完成后，先停止给线圈4供电，再关闭冷却装置6及其他设备。

本发明中，将电磁搅拌辊2的铁芯3分为两节，并在线圈4中通入交变电流，利用电生磁的原理，使得左右两根电磁辊、上下两根电磁辊分别产生方向相反的电磁力，从而利用磁力对周围的钢液进行搅拌，减轻了电磁搅拌产生的“白亮带”现象，减小了铸坯中碳偏析程度，提高了搅拌的效率和板坯的质量。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

技术特征：

1.一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，包括搅拌本体（1），搅拌本体（1）内连有两个电磁搅拌辊（2），其特征在于：

每个电磁搅拌辊（2）的中部设有一对铁芯（3），两个铁芯（3）之间设有一定的距离且二者的轴线位于同一水平线上，每个铁芯（3）外缠绕一组螺旋状的线圈（4），线圈（4）与铁芯（2）的轴线相同，且线圈（4）与一个冷却装置（6）相连；

线圈（4）外包覆一个磁屏蔽环（5），磁屏蔽环（5）为圆筒状，且其上设有一个平行于轴线的长条形缺口（5a），缺口（5a）朝向待搅拌的连铸坯面。

2.根据权利要求1所述的连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，其特征在于：

每组线圈（4）采用不同绕组方式缠绕于铁芯（2）外。

3.根据权利要求1或2所述的连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，其特征在于：

所述铁芯（2）为圆柱体。

4.一种使用如权利要求1或2所述的装置进行电磁搅拌的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

（1）浇铸：搅拌本体内流入连铸坯，连铸坯通过电磁搅拌辊的工作区域：

（2）通电：将线圈中通入交变电流，每组线圈中的不同绕组采用不同的电流初始相位，通电电流频率相同，通电方式采用脉冲方式进行；

（3）冷却：打开冷却装置，对线圈进行降温处理，防止线圈过热；

（4）断电：浇铸完成后，先停止给线圈供电，再关闭冷却装置及其他设备。

技术总结
本发明公开了一种连铸二冷区分节辊式脉冲电流电磁搅拌装置，包括两个电磁搅拌辊（2），每个电磁搅拌辊（2）的中部设有一对铁芯（3），两个铁芯（3）之间设有一定的距离且二者的轴线位于同一水平线上，每个铁芯（3）外缠绕一组螺旋状的线圈（4），线圈（4）与铁芯（2）的轴线相同，且线圈（4）与一个冷却装置（6）相连；线圈（4）外包覆一个磁屏蔽环（5），磁屏蔽环（5）为圆筒状，且其上设有一个平行于轴线的长条形缺口（5a），缺口（5a）朝向待搅拌的连铸坯面。本发明的优点是直接在现有装置的基础上进行改造，无需重新购买设备，操作方法简单，减小了铸坯中碳偏析程度，避免了白亮带现象，提高了板坯的质量。

技术研发人员：方磊;雷洪;吴伟勤;刘天宇;冯巍;张开;陈从俊
受保护的技术使用者：南京钢铁股份有限公司;东北大学
技术研发日：2020.03.13
技术公布日：2020.06.19