专利名称：一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属连续铸造领域，尤其涉及一种供给或处理熔融金属或用于在现场对铸造坯料进行处理或加工的辊式电磁搅拌器。所述辊式电磁搅拌器带齿槽式铁芯， 可以在同等的电源输出功率条件下产生最大的电磁搅拌力。
背景技术：
辊式电磁搅拌器适用于连铸生产过程中的板坯连铸，一般用于对等轴晶率有较高要求的钢种，如硅钢、不锈钢等的板坯连铸。在使用过程中将搅拌辊安装于如图4所示的位置，搅拌辊直径略大于普通连铸辊，在对钢液进行搅拌的过程中同时起到支撑铸坯的作用。电磁搅拌器(Electromagnetic stirring :EMS)的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，电磁搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力， 作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。现有技术下的电磁搅拌装置根据安装位置的不同，主要分为结晶器电磁搅拌器(Mold Electromagnetic stirring,简称MEMS)、二冷区电磁搅拌器(Strand Electromagnetic Stirring,简称SEMS)及末端电磁搅拌器(Final Electromagaticstirring，简称FEMS)三种类型。上述3种电磁搅拌器安装和使用效果各有不同，具体为1.结晶器电磁搅拌器MEMS 其搅拌器安装在结晶器铜管外面，用来增加等轴晶率减少表面和皮下的气孔和针孔，减少表面和皮下的夹杂物、使坯壳均勻化并能改善中心偏析，适用于低合金钢、弹簧钢、冷轧钢和中高碳钢等。2. 二冷区电磁搅拌器SEMS 其搅拌器安装在铸坯外面，用来扩大和提高等轴晶率、减少内裂、改善中心偏析和减少中心疏松，适用于不锈钢和工具钢等。3.末端电磁搅拌器FEMS 主要用于方/圆坯连铸搅拌器安装在铸坯外面，用来细化等轴晶、能有效地改善中心偏析，并且也能有效地改善中心缩孔和疏松，适用于弹簧钢、 轴承钢、特殊高碳钢等。电磁搅拌装置作为连铸过程中提高组织性能的一个重要装备，具有非接触、无污染的优点，因而得到了广泛的应用。其中广泛应用于各家钢铁生产厂家的连铸二冷区使用的SEMS的一个重要作用就是提高铸坯的等轴晶率，等轴晶率除了与浇注温度、拉坯速度、 冷却强度等有关以外，电磁力的大小至关重要。这是由于电磁力的大小决定了电磁搅拌引起的钢液流速和流场范围。而SEMS目前在国际上主要由三家世界著名的厂家设计制造，分别是法国Rotelec、日本新日铁NSC，瑞典ABB。根据生产过程中需要根据不同企业的钢种范围、铸机类型、生产习惯以及改造或新建生产线的不同特点选择不同的SEMS，但现有技术下的SEMS各具有一定的缺点，具体如下瑞典ABB的箱式SEMS安装在支撑辊的后面，要求靠近SEMS的支撑辊为非磁不锈钢辊。搅拌器尺寸可以做的很大，搅拌区域和强度都很大。由于SEMS距离铸坯表面很远，要达到一定的搅拌强度，搅拌器的电消耗比较大；日本新日铁NSC的DKS SEMS为插入对极式安装，并必须去掉连铸机原有的2对支撑辊，换成2对小分节辊。靠近铸坯很近，是几种搅拌器中电磁力最大的一种。但同时也存在安装复杂、制造周期长、扇形段改造大、投资大的缺点；法国Rotelec的辊式SEMS的线圈被安装在非磁性耐热不锈钢的空心辊套内部，直接放置在铸坯表面。辊式搅拌器一方面起到支撑铸坯的作用，另一方面对铸坯内钢液产生搅拌。工作时辊套随着铸坯移动而转动。辊式搅拌器由于与铸坯直接接触，可以在同等的电源输出功率条件下产生最大的电磁搅拌力，改善液穴温度均勻性和提高等轴晶率。但是由于受辊套空间的限制，最终的磁场强度往往偏小。近年来，辊式电磁搅拌器由于具有安装简便，不需太多改动扇形段，投资相对较小，制造周期短等优点，越来越受到各大钢厂关注。但是其最大的不足是由于受空间所限， 搅拌力相对较小，虽然现有技术一直对其做出了改进，但效果却一直不尽如人意，或存在电磁性能低，电磁力偏小、或存在本身占用了一定的搅拌辊内部有限空间，也同时在一定程度上影响了冷却水循环流动、或仅仅对搅拌器内部材料的选择以及搅拌器端部的密封做了改进，对于提高搅拌器的实际电磁性能意义不大。另一方面，电磁搅拌装置一般功率因数都比较低，特别是行波磁场更低，因此使用电流都非常大，位于线圈中心的铁芯非常很容易达到磁饱和。因此，通过结构设计优化，改变铁芯结构，充分利用搅拌器的空间，最终提高电磁力是非常必要的。所以对这一问题的改进也是本领域研究难题之一。
实用新型内容为了解决现有技术下的电磁搅拌器电磁性能低，电磁力偏小造成的搅拌力较小的问题，本实用新型提供了一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，通过设计一种新型的铁芯结构，最大程度利用辊式搅拌器内部空间，改变搅拌器产生的空间磁力线走向，在同样的电参数条件下，可以取得比同类设备更高的电磁力。本实用新型的具体结构如下所述一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，用于连铸生产过程中的板坯连铸，其特征在于，所述搅拌器的感应器部分由带齿槽的铁芯及线圈组成。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述辊式电磁搅拌器的铁芯主体部分为半径为Rl的圆柱形，铁芯齿为外半径为R2、 高h的圆环形，铁芯的几何尺寸满足如下关系式
_9] R2“Rl2 +h2。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器，其特征在于，所述铁芯齿在宽度方向上为矩形或梯形。根据本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，所述铁芯的存在大大增强了磁感应强度，当线圈中通过低频电流的时候，铁芯凸起的齿部分改变了磁力线走向，在其表面形成的磁感应强度要远大于反面的磁感应强度，实际使用过程中铁芯齿部分面向被搅拌区域，大大增强了搅拌器的效率。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述搅拌辊直径略大于普通连铸辊。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述线圈共有5-7个。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述线圈的中间线圈长度为L3，两端的2-3个线圈长度各为L3/2。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器，其特征在于，所述线圈共有5个。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述搅拌器总长度为Ll为1500-1700_。如本实用新型所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述铁芯齿宽Ll为120-180mm、半径R2为75_90mm，两端的铁芯齿宽度为60_90mm。 铁芯主体部分半径Rl为55-70mm。这是因为，除了铁芯与线圈之间的几何尺寸对应关系之外，产生的磁感应强度最终还取决于齿相对铁芯的高度及宽度。另一方面，为了降低涡流损耗，提高工搅拌辊工作面上的电磁力，铁芯采用硅钢片叠制而成，叠制方向如图2所示。根据本实用新型的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器，通过设计一种新型的铁芯结构，最大程度利用辊式搅拌器内部空间，改变搅拌器产生的空间磁力线走向，在同样的电参数条件下，可以取得比同类设备更高的电磁力。本实用新型辊式电磁搅拌器适用于板坯连铸，一般用于对等轴晶率有较高要求的钢种，如硅钢、不锈钢等。
图1是带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的铁芯结构示意图。图2是本实用新型的带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器铁芯内部硅钢片叠片结构示意图。图3是带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器一个实施例。图4是本实用新型的带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器铁芯内部硅钢片横截面结构示意图。图5是带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器一个实施例。图6是带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器一个实施例。图7是带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器搅拌辊安装位置示意图。图中，1是铁芯主体部分，为圆柱型；铁芯主体部分的直径为D1，铁芯总长度为L2。2是铁芯齿；铁芯齿的宽度为Li，高度为h，外半径为R2。3，4，5，6，7为线圈，中间线圈长度为L3，两端的两个线圈长度各为L3/2。8是连铸辊，9是搅拌辊，10是连铸坯。
具体实施方式
以下，参照附图，以实施例具体说明本实用新型的辊式电磁搅拌器。实施例1搅拌器总长度为1600mm，中间部分线圈长度为200mm，两端的线圈长度为100mm。铁芯齿宽Ll为150mm、半径R2为85mm，两端的铁芯齿宽度为75mm。铁芯主体部分半径Rl 为65mm。3，4，5，6，7是线圈；其中线圈3，5，7为一相；4，6为另一相。为了保证使用过程中的相平衡，线圈3、7的匝数为线圈5匝数的一半，线圈4，5，6匝数相同。利用本发明的新型结构，当线圈中通有400A、5Hz的电流时，搅拌器表面可以产生 IOOOGs左右的磁感应强度。辊式电磁搅拌器适用于板坯连铸，一般用于对等轴晶率有较高要求的钢种，如硅钢、不锈钢等。在使用过程中将搅拌辊安装于如图4所示的位置，搅拌辊直径略大于普通连铸辊，在搅拌钢液的过程中同时起到支撑铸坯的作用。根据本实用新型的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器，通过设计一种新型的铁芯结构，最大程度利用辊式搅拌器内部空间，改变搅拌器产生的空间磁力线走向，在同样的电参数条件下，可以取得比同类设备更高的电磁力。本实用新型辊式电磁搅拌器适用于板坯连铸，一般用于对等轴晶率有较高要求的钢种，如硅钢、不锈钢等。
权利要求1.一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，所述辊式电磁搅拌器用于连铸生产过程中的板坯连铸，其特征在于，所述搅拌器的感应器结构由带齿槽的铁芯及线圈组成。
2.如权利要求1所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述带齿槽的铁芯主体部分为半径为Rl的圆柱形，铁芯齿为外半径为R2、高h的圆环形，铁芯的几何尺寸满足如下关系式R2 = ^}R\2 +h1 ο
3.如权利要求1所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述铁芯齿在宽度方向上为矩形或梯形。
4.如权利要求1所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述线圈共有5-7个。
5.如权利要求1所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述线圈的中间线圈长度为L3，两端的2-3个线圈长度各为L3/2。
6.如权利要求1所述的一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，其特征在于，所述铁芯齿宽Ll为120-180mm、半径R2为75_90mm，两端的铁芯齿宽度为60-90mm。铁芯主体部分半径Rl为55-70mm。
专利摘要一种带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器的感应器结构，所述辊式电磁搅拌器用于连铸生产过程中的板坯连铸，其特征在于，所述搅拌器的感应器结构由带齿槽的铁芯及线圈组成。所述带齿槽式的铁芯主体部分为半径为R1的圆柱形，铁芯齿为外半径为R2、高h的圆环形，铁芯的几何尺寸满足如下关系式根据本实用新型所述的带齿槽式铁芯的辊式电磁搅拌器，所述铁芯的存在大大增强了磁感应强度，当线圈中通过低频电流的时候，铁芯凸起的齿部分改变了磁力线走向，在其表面形成的磁感应强度要远大于反面的磁感应强度，实际使用过程中铁芯齿部分面向被搅拌区域，大大增强了搅拌器的效率。
文档编号B01F13/08GK201978700SQ20092021128
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者吴存有, 周月明, 朱克强 申请人:宝山钢铁股份有限公司