一种板坯结晶器电磁搅拌装置的制作方法

一种板坯结晶器电磁搅拌装置
1.技术领域
2.本发明涉及连续铸造技术领域，具体来说，涉及一种板坯结晶器电磁搅拌装置。


背景技术：

3.为了获得较好表面质量和内部质量的连铸板坯，在炼钢精炼过程中要减少夹杂物的含量，在连续铸造过程中要控制各工艺参数，同时引入电磁搅拌这一工艺装备，在金属凝固的不同时机进行干预，以改变液态金属的流动形态，减少夹杂物和气泡在凝固前沿被捕获的机会，提高凝固坯壳的均匀性，增加等轴晶率，改善中心偏析。
4.现有技术中板坯结晶器电磁搅拌装置的工业应用如图1所示，在板坯结晶器的内弧侧和外弧侧，各设置一台板坯结晶器电磁搅拌装置，每台板坯结晶器电磁搅拌装置在输入一定频率的交变电流时，产生一个行波磁场，内弧侧和外弧侧电磁搅拌装置产生的行波磁场方向相反，磁场通过电磁力作用在钢液上，带动钢液形成一个旋转运动，有利于夹杂物和气泡的上浮，有利于凝固坯壳的均匀。
5.图1所示板坯结晶器电磁搅拌装置存在的一个问题是非工作面的漏磁问题。漏磁导致电磁搅拌系统输出功率的利用率下降，同时会对周边检测装置或检测元件造成干扰，为此，宝钢股份发明了一种带磁屏蔽结构的板坯连铸结晶器电磁搅拌装置，其在铁芯线圈的外面增设了一个开口的磁屏蔽罩，如图2所示。
6.随着连铸装备工业的发展以及下游大型装备对连铸坯要求的变化，连铸板坯的宽度、厚度不断加大，连铸板坯宽度从大约1000mm
‑
1600mm逐步扩展至3000mm左右；连铸板坯的厚度从大约230mm左右逐步加厚至500mm左右；面对这种更加宽、厚的板坯，现有板坯结晶器电磁搅拌装置的单一旋转搅拌方式已不能满足高质量连铸坯的需求，必须采用新的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

7.针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种板坯结晶器电磁搅拌装置，能够克服现有技术的上述不足。
8.为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种板坯结晶器电磁搅拌装置，包括多段线性磁场发生器，所述线性磁场发生器包括有铁芯，所述铁芯包括铁芯叠片，所述铁芯叠片外侧设有铁芯压板，所述铁芯外部绕制有多个线圈，所述线圈的个数为2或3的倍数，所述线圈由空心的铜管绕制而成，所述铜管外侧包裹有绝缘层一，所述铁芯和所述线圈之间设有绝缘层二，所述线圈非工作面外侧设有屏蔽体，多段所述线性磁场发生器通过壳体框架连接在一起，所述壳体框架穿设有电连接盒及冷却液连接管，所述铁芯压板穿设有冷却水路一，所述屏蔽体穿设有冷却水路二，所述冷却液连接管一端分别与所述冷却水路一及所述冷却水路二连接，所述冷却液连接管另一
端与冷却液循环系统连接，所述板坯结晶器电磁搅拌装置设置在板坯结晶器的宽边处，所述板坯结晶器的内弧侧和外弧侧对称设置有两台所述板坯结晶器电磁搅拌装置，每台所述板坯结晶器电磁搅拌装置的线圈工作面均朝向所述板坯结晶器。
9.优选地，所述电连接盒的数量为一个或多个。
10.优选地，每台所述板坯结晶器电磁搅拌装置包含2段所述线性磁场发生器。
11.优选地，每台所述板坯结晶器电磁搅拌装置包含3段所述线性磁场发生器。
12.优选地，所述铁芯、所述线圈、所述屏蔽体彼此之间填充有导热固定胶。
13.优选地，所述导热固定胶为有机硅灌封胶。
14.优选地，所述铁芯叠片由硅钢片或电工纯铁叠压而成。
15.优选地，所述屏蔽体为高电导率屏蔽体。
16.优选地，所述所述屏蔽体为紫铜板。
17.优选地，所述屏蔽体为铝板或铝合金板。
18.本发明的有益效果：板坯结晶器电磁搅拌装置是提高连铸板坯表面和内部质量的重要工艺装备，而搅拌方式对连铸板坯的冶金效果有直接的影响。对于较宽的连铸板坯，宽度大约从1650mm
‑
3500mm的连铸金属板坯，采用常规的板坯结晶器电磁搅拌装置时，其搅拌方式为内弧侧和外弧侧电磁搅拌的磁场运行方向相反，从而使结晶器中内弧侧和外弧侧钢液受到方向相反的电磁力，推动钢液做旋转运动，对较宽的连铸板坯而言，单一的旋转搅拌已不能满足连铸板坯对表面质量和内部质量的要求，现有技术已经难以解决这一问题。
19.采用本发明的技术方案则可以解决上述技术问题。随着板坯宽度的增加，本发明可以在板坯结晶器的内弧侧和外弧侧各布置2段、3段或n段线性磁场发生器，每段线性磁场发生器的非工作面方向设置有高电导率屏蔽体，屏蔽体的设置减少了非工作面的漏磁，提高了系统的能源利用率；而多段线性磁场发生器的设置，为搅拌方式的精细化控制提供了基础，以内弧侧和外弧侧相对的两个线性磁场发生器设为一组，各组的磁场方向、搅拌强度均可独立控制，从而可形成多个区域的局部搅拌，根据搅拌方式、搅拌参数与冶金工艺效果的试验比对，找出最佳的搅拌方式和搅拌参数，以最大限度的发挥板坯结晶器电磁搅拌装置的作用，得到满意的连铸坯冶金效果。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是现有板坯结晶器电磁搅拌装置的结构和使用状态示意图；图2是现有带磁屏蔽结构的板坯结晶器电磁搅拌装置的结构和使用状态示意图；图3是本发明实施例一的板坯结晶器电磁搅拌装置的结构示意图；图4是本发明实施例的线性磁场发生器的结构示意图；图5是本发明实施例的线性磁场发生器的剖面结构示意图；图6是本发明实施例一的板坯结晶器电磁搅拌装置的旋转搅拌示意图；
图7是本发明实施例一的板坯结晶器电磁搅拌装置的区域搅拌示意图；图8是本发明实施例二的板坯结晶器电磁搅拌装置的结构示意图；图9是本发明实施例二的板坯结晶器电磁搅拌装置的旋转搅拌示意图；图10是本发明实施例二的板坯结晶器电磁搅拌装置的区域搅拌示意图。
22.图中：1、线性磁场发生器；11、铁芯；111、铁芯叠片；112、铁芯压板；113、绝缘层二；12、线圈；121、铜管；122、绝缘层一；13、屏蔽体；14、导热固定胶；2、壳体框架；3、电连接盒；4、冷却液连接管；41、冷却水路一；42、冷却水路二；5、板坯结晶器。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明主要适用于较宽的连铸板坯，大约从1650mm
‑
3500mm宽度的连铸金属板坯。
25.如图3
‑
10所示，根据本发明实施例的板坯结晶器电磁搅拌装置，包括多段线性磁场发生器1，线性磁场发生器1包括有铁芯11，铁芯11包括铁芯叠片111，铁芯叠片111外侧设有铁芯压板112，铁芯11外部绕制有多个线圈12，线圈12的个数为2或3的倍数，线圈12由空心的铜管121绕制而成，铜管121外侧包裹有绝缘层一122，铁芯11和线圈12之间设有绝缘层二113，线圈12非工作面外侧设有屏蔽体13，多段线性磁场发生器1通过壳体框架2连接在一起，壳体框架2穿设有电连接盒3及冷却液连接管4，铁芯压板112穿设有冷却水路一41，屏蔽体13穿设有冷却水路二42，冷却液连接管4一端分别与冷却水路一41及冷却水路二42连接，冷却液连接管4另一端与冷却液循环系统连接，板坯结晶器电磁搅拌装置设置在板坯结晶器5的宽边处，板坯结晶器5的内弧侧和外弧侧对称设置有两台板坯结晶器电磁搅拌装置（这样也就是沿板坯宽度方向各布置n段线性磁场发生器），每台板坯结晶器电磁搅拌装置的线圈12工作面均朝向板坯结晶器5；电连接盒3的数量为一个或多个，电连接盒3用于外接电源的接入。
26.如图3、6
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7所示，每台板坯结晶器电磁搅拌装置包含2段线性磁场发生器1。
27.如图8
‑
10所示，每台板坯结晶器电磁搅拌装置包含3段线性磁场发生器1。
28.如图5所示，铁芯11、线圈12、屏蔽体13彼此之间填充有导热固定胶14；导热固定胶14为有机硅灌封胶。
29.如图6
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7、9
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10所示，分别输入一定形式的交变电流后，在板坯结晶器5内可以形成旋转搅拌、或者形成多区域的搅拌。
30.在本发明一具体实施例中，铁芯叠片111由硅钢片或电工纯铁叠压而成。
31.在本发明一具体实施例中，屏蔽体13为高电导率屏蔽体。
32.在本发明一具体实施例中，屏蔽体13为紫铜板。
33.在本发明一具体实施例中，屏蔽体13为铝板或铝合金板。
34.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
35.现有板坯结晶器电磁搅拌装置的结构如图1所示，每台板坯结晶器电磁搅拌装置
只有一段线性磁场发生器，每个线性磁场发生器包含有一个铁芯11，和绕在铁芯上的多个线圈12；应用时，在板坯结晶器5的内弧侧和外弧侧各设置一台板坯结晶器电磁搅拌装置，在给线圈12输入一定形式的交变电流后，使板坯结晶器5的内弧侧和外弧侧电磁搅拌的磁场运行方向相反，从而使结晶器中内弧侧和外弧侧钢液受到方向相反的电磁力，推动钢液做旋转运动，有利于钢液夹杂物和气泡的上浮，有利于凝固坯壳的均匀。
36.图2是一种带磁屏蔽结构的板坯结晶器电磁搅拌装置，它主要是在图1所示结构的基础上，在铁芯线圈的外面增设了一个开口的磁屏蔽罩，以解决图1所示板坯结晶器电磁搅拌装置存在的非工作面的漏磁问题。
37.如图3所示，本发明实施例一，提供一种包含2段线性磁场发生器1的板坯结晶器电磁搅拌装置，它包含2段线性磁场发生器1、壳体框架2、电连接盒3、冷却液连接管4等四部分，冷却液连接管4用于循环冷却液的接入。
38.如图6所示，本发明实施例一，包含2段线性磁场发生器1的板坯结晶器电磁搅拌装置设置在板坯结晶器5的宽边，内弧侧和外弧侧各一台，相对安装，这样也就是沿板坯宽度方向各布置有2段线性磁场发生器1。给各线性磁场发生器1，分别输入一定形式的交变电流，保证板坯结晶器5内弧侧两个线性磁场发生器1磁场方向一致，外弧侧两个线性磁场发生器1磁场方向同时朝向另一边，则在板坯结晶器5内形成与现有板坯结晶器搅拌相同的旋转搅拌。
39.如图7所示，本发明实施例一，包含2段线性磁场发生器1的板坯结晶器电磁搅拌装置设置在板坯结晶器5的宽边，内弧侧和外弧侧各一台，相对安装，以板坯结晶器5内弧侧和外弧侧相对的两个线性磁场发生器1设为一组，共2组，2组的磁场方向、搅拌强度均可独立控制，分别输入一定形式的交变电流后，在板坯结晶器5内可以形成多个区域的局部搅拌。
40.如图8所示，本发明实施例二，提供一种包含3段线性磁场发生器1的板坯结晶器电磁搅拌装置，它包含3段线性磁场发生器1、壳体框架2、电连接盒3、冷却液连接管4等四部分。3段线性磁场发生器1通过壳体框架2连接在一起。
41.如图9所示，本发明实施例二，包含3段线性磁场发生器1的板坯结晶器电磁搅拌装置设置在板坯结晶器5的宽边，内弧侧和外弧侧各一台，相对安装，这样也就是沿板坯宽度方向各布置有3段线性磁场发生器1。给各线性磁场发生器1，分别输入一定形式的交变电流，保证板坯结晶器5内弧侧三个线性磁场发生器1磁场方向一致，外弧侧三个线性磁场发生器1磁场方向同时朝向另一边，则在板坯结晶器5内形成与现有板坯结晶器搅拌相同的旋转搅拌。
42.如图10所示，本发明实施例二，包含3段线性磁场发生器1的板坯结晶器电磁搅拌装置设置在板坯结晶器5的宽边，内弧侧和外弧侧各一台，相对安装，以板坯结晶器5内弧侧和外弧侧相对的两个线性磁场发生器1设为一组，共3组，3组的磁场方向、搅拌强度均可独立控制，分别输入一定形式的交变电流后，在板坯结晶器5内可以形成多个区域的局部搅拌。
43.综上所述，本发明适用于宽度从1650mm
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3500mm连铸金属板坯的制备，能够为连铸金属板坯搅拌方式的精细化控制提供基础，既可以形成大范围的旋转搅拌，也可以形成多个强度、多个区域的局部搅拌。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。