一種浸入式水口電磁攪拌裝置及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浸入式水口電磁攪拌裝置及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼的連鑄過(guò)程中，浸入式水口的偏流是不可避免的，且對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布以及液面波動(dòng)等都有影響，最終影響連鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量及連鑄的拉速。而在水口內(nèi)使鋼水產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)流動(dòng)是抑制偏流產(chǎn)生的有效手段。早在19世界末期，日本住友金屬公司等就在浸入式水口頸部放置旋轉(zhuǎn)葉片來(lái)產(chǎn)生旋流，其研究表明，通過(guò)在水口內(nèi)部產(chǎn)生旋流能進(jìn)一步改善結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)和溫度的均勻分布，并且明顯降低液面的波動(dòng)；但這種方法存在著明顯的不足:一是耐火材料旋轉(zhuǎn)葉片由于鋼液的沖刷壽命短，并且?jiàn)A雜物吸附在葉片上容易發(fā)生堵塞，經(jīng)常更換葉片不僅成本提高，更嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率；二是這種葉片產(chǎn)生的旋流主要受鋼水靜水壓力的推動(dòng)作用，并不能主動(dòng)調(diào)節(jié)鋼水產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度，難以適用不同工藝要求，因此應(yīng)用受到限制。
[0003]基于電磁力產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)雖有效地避免了傳統(tǒng)機(jī)械式旋流的不足，但是，如果想在浸入式水口區(qū)域安裝電磁旋流裝置，其安裝方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝操作等產(chǎn)生的負(fù)面影響則需特別考慮。以專(zhuān)利CN203956040U提到的一種兩瓣式浸入式水口電磁旋流裝置，雖在一定程度上，解決了開(kāi)澆初期和末期電磁旋流裝置的安裝與拆卸問(wèn)題，但對(duì)于運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)的緊急情況，無(wú)法方便及時(shí)的應(yīng)對(duì)，另外此裝置所占空間比較大，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)液面的人工檢查及保護(hù)渣的添加帶來(lái)了諸多不便，同時(shí)，由于采用的開(kāi)瓣驅(qū)動(dòng)裝置采用的是電動(dòng)方式，在如此惡劣的工況下，其驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生的機(jī)械失效難以避免，若運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，更是難以應(yīng)對(duì)。另外，專(zhuān)利CN203956039U提到的一種單側(cè)開(kāi)口的電磁旋流裝置，如U字型電磁旋流裝置，但由于浸入式水口直徑一般在100?180_左右，這樣在感應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，弧形部分的繞線空間受到很大的限制，很難達(dá)到產(chǎn)生所需電磁力要求下線圈的匝數(shù)，同時(shí)，磁場(chǎng)利用率非常低，并且由于電磁力沿周向分布不均勻勢(shì)必會(huì)造成浸入式水口內(nèi)鋼水的偏流。目前，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)行存在的主要問(wèn)題一是結(jié)晶器上端面到中間包包底空間、浸入式水口與擺流槽之間安裝距離非常有限；二是浸入式水口直徑比較小且磁場(chǎng)有效作用距離比較短，其內(nèi)鋼水流速比較大，要在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)水口內(nèi)鋼水旋流，對(duì)磁場(chǎng)形式和性能要求極尚O
[0004]基于上述原因，必須對(duì)水口電磁攪拌裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，既能滿(mǎn)足連鑄電磁旋流的性能要求，又不對(duì)現(xiàn)有的連鑄工藝產(chǎn)生較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有電磁旋流水口在實(shí)用技術(shù)上存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種浸入式水口電磁攪拌裝置及其安裝方法，在不改變連鑄裝置的條件下，在浸入式水口兩側(cè)采用一對(duì)相反行波磁場(chǎng)感應(yīng)裝置，并采用傳動(dòng)裝置懸掛在中間包包底進(jìn)行純機(jī)械移動(dòng)安裝定位與拆卸，可在線方便的進(jìn)行人工液面檢測(cè)及保護(hù)渣的添加。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種浸入式水口電磁攪拌裝置，浸入式水口安裝在中間包底部并插入結(jié)晶器鋼液面以下，包括平行對(duì)稱(chēng)安裝于浸入式水口左右兩側(cè)的兩臺(tái)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向相反的行波電磁感應(yīng)裝置，以及傳動(dòng)裝置；
[0008]所述行波電磁感應(yīng)裝置包括外殼、設(shè)置于外殼內(nèi)的鐵芯和多組線圈；記線圈總組數(shù)為麗，M、N均為大于等于2的正整數(shù)；
[0009]所述每組線圈上各通有一定相位、頻率和電流強(qiáng)度的交流電流，其中的相位滿(mǎn)足如下關(guān)系:
[0010]每組相鄰線圈分別通以不同相位的電流，且各組相鄰線圈之間所通電流的相位差相同，N組線圈形成一個(gè)完整的相位周期，一個(gè)相位周期形成一個(gè)磁極；每臺(tái)行波電磁感應(yīng)裝置在鐵芯長(zhǎng)度方向上形成有M個(gè)磁極；并且相鄰磁極為異性磁極；外殼上正對(duì)相鄰磁極的分界線處設(shè)置有分界標(biāo)志；每臺(tái)行波電磁感應(yīng)裝置必須具備兩個(gè)以上相位周期的線圈，即M大于等于2 ;浸入式水口位置必須正對(duì)在兩個(gè)相位周期分界處，即浸入式水口的中心軸線與分界標(biāo)志(相鄰磁極的分界線)對(duì)齊。
[0011]所述傳動(dòng)裝置包括平行橫向設(shè)置于中間包底部的兩條包底導(dǎo)軌、沿鐵芯長(zhǎng)度方向(縱向)設(shè)置在行波電磁感應(yīng)裝置上方的箱體導(dǎo)軌以及四個(gè)連接支架；
[0012]所述連接支架的上方和下方均設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；上方的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能沿包底導(dǎo)軌橫向移動(dòng)，下方的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能沿箱體導(dǎo)軌縱向移動(dòng)；
[0013]每臺(tái)行波電磁感應(yīng)裝置均通過(guò)兩個(gè)連接支架懸掛在包底導(dǎo)軌上；兩臺(tái)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向相反的行波電磁感應(yīng)裝置平行對(duì)稱(chēng)安裝于浸入式水口左右，且浸入式水口的中心軸線與分界標(biāo)志(相鄰磁極的分界線)對(duì)齊。
[0014]所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為滾動(dòng)軸承、滾輪或滑塊。
[0015]優(yōu)選的，所述連接支架的上方和下方各設(shè)有一對(duì)滾動(dòng)軸承；上方的一對(duì)滾動(dòng)軸承能沿包底導(dǎo)軌橫向滾動(dòng)，下方的一對(duì)滾動(dòng)軸承能沿箱體導(dǎo)軌縱向滾動(dòng)；采用滾動(dòng)軸承，能減少與導(dǎo)軌之間的摩擦，使運(yùn)行更加順暢，同時(shí)也降低運(yùn)行過(guò)程中的噪音。
[0016]所述的浸入式水口電磁攪拌裝置，還設(shè)置有U型屏蔽罩，U型屏蔽罩緊貼鐵芯外表面安裝，或安裝在線圈外側(cè)，鐵芯未被屏蔽的面(即U型屏蔽罩的開(kāi)口方向)為磁場(chǎng)工作面(面對(duì)浸入式水口)。
[0017]所述線圈總組數(shù)MN可以取6η，并使每3組線圈形成一個(gè)完整的相位周期，即N =3，Μ= 2η，其中η為大于等于I的正整數(shù)；考慮到空間和長(zhǎng)度的限制，取η = 1，即所述線圈總組數(shù)麗=6，每3組線圈形成一個(gè)完整的相位周期，即N = 3，M = 2。
[0018]所述鐵芯，由條形或弧形的硅鋼片或電工純鐵疊置而成，硅鋼片或電工純鐵之間及鐵芯外側(cè)設(shè)有絕緣層；所述多組線圈按克萊姆繞線形式繞置于條形或弧形鐵芯外面，各組線圈的匝數(shù)相同。
[0019]所述鐵芯的尺寸為:
[0020]寬度K 滿(mǎn)足:30mm〈K〈10mm ；
[0021]高度G 滿(mǎn)足:150mm〈G〈270mm ;
[0022]長(zhǎng)度L 滿(mǎn)足:300mm〈L〈700mm。
[0023]所述多組線圈的采用內(nèi)冷結(jié)構(gòu)或外冷結(jié)構(gòu)；冷卻可采用外冷或內(nèi)冷方式。
[0024]所述線圈由銅管制成，其中循環(huán)有冷卻水。
[0025]所述每組線圈共有18?50 IM線圈。
[0026]一種浸入式水口電磁攪拌裝置的安裝方法，所述浸入式水口電磁攪拌裝置為上述的浸入式水口電磁攪拌裝置，安裝方法為:
[0027]a):將兩個(gè)連接支架下方的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)箱體導(dǎo)軌一端的開(kāi)口縱向送入箱體導(dǎo)軌；將兩個(gè)連接支架上方的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別通過(guò)兩條包底導(dǎo)軌一端的開(kāi)口橫向送入兩條箱體導(dǎo)軌；重復(fù)上述操作，將兩臺(tái)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向相反的行波電磁感應(yīng)裝置都懸掛在包底導(dǎo)軌上;
[0028]b):通過(guò)連接支架下方的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與箱體導(dǎo)軌配合，使行波電磁感應(yīng)裝置相對(duì)于中間包縱向移動(dòng)，至浸入式水口的中心軸線與分界標(biāo)志(相鄰磁極的分界線)對(duì)齊；
[0029]c):通過(guò)連接支架上方的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與包底導(dǎo)軌配合，使行波電磁感應(yīng)裝置相對(duì)于中間包橫向移動(dòng)，調(diào)節(jié)兩臺(tái)行波電磁感應(yīng)裝置的相隔距離。
[0030]行波電磁感應(yīng)裝置通過(guò)連接支架懸掛在中間包底部的包底導(dǎo)軌上，在安裝或拆卸過(guò)程中，可手動(dòng)的推動(dòng)行波電磁感應(yīng)裝置直至行波電磁感應(yīng)裝置外殼上的分界標(biāo)志(相鄰磁極的分界線)與浸入式水口的中心軸線對(duì)齊，然后采用卡銷(xiāo)將運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定；采用純機(jī)械手動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，可靠性更高。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0032]1、通過(guò)本發(fā)明的磁路設(shè)計(jì)，在浸入式水口中產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)且穿透水口內(nèi)的鋼水；而類(lèi)似結(jié)構(gòu)采用其它的磁路設(shè)計(jì)，只是在正對(duì)電磁攪拌的鋼水區(qū)域才存在一對(duì)相反運(yùn)動(dòng)的行波磁場(chǎng)，中心并沒(méi)有磁力線通過(guò)，磁場(chǎng)利用率低，在直徑為80_的浸入式水口內(nèi)作用的區(qū)域則更加有限，這種磁路產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度不足以推動(dòng)水口中鋼水短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)旋流；而通過(guò)本發(fā)明的磁路設(shè)計(jì)，提供的電磁力較大，大大改善了小直徑下水口內(nèi)鋼水的磁場(chǎng)利用率。
[0033]2、本發(fā)明可以通過(guò)縱向和橫向?qū)к壙梢詫?shí)現(xiàn)行波電磁感應(yīng)裝置的快速縱向、橫向推拉，在不改變連鑄裝置的條件下，操作方便、快捷，而且所采用的傳動(dòng)裝置避免了電動(dòng)或液壓傳動(dòng)裝置的失效帶來(lái)的負(fù)面影響，同時(shí)，不影響水口的在線更換等操作，可以最大限度的保證電磁旋流連鑄的順暢運(yùn)行。采用純機(jī)械手動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，可靠性更高。
[0034]3、本發(fā)明的一對(duì)行波電磁感應(yīng)裝置平行設(shè)置在浸入式水口的左右兩側(cè)，浸入式水口的前后兩側(cè)兩均開(kāi)口，給現(xiàn)場(chǎng)工人進(jìn)行結(jié)晶器液面檢查、挑渣以及添加保護(hù)渣等帶來(lái)了方便，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝改動(dòng)極小，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝操作產(chǎn)生影響，可最大限度的保證電磁旋流連鑄的順暢運(yùn)行；且采用一對(duì)條形行波磁場(chǎng)感應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)，避免了開(kāi)口型U型或C型電磁旋流裝置由于力矩不對(duì)稱(chēng)而對(duì)鋼水造成的偏流。在受局限的現(xiàn)場(chǎng)安裝空間內(nèi)可完全取代圓形電磁旋流裝置帶來(lái)的有益效果。
[0035]4、本發(fā)明鐵芯外設(shè)置有屏蔽罩，一方面加大了工作區(qū)域一一浸入式水口中磁場(chǎng)強(qiáng)度以及磁路的磁場(chǎng)利用率，另一方面，也降低了其它非工作面區(qū)域內(nèi)感應(yīng)電流對(duì)中間包包底的渦流發(fā)熱及其造成的負(fù)面變形，提高了設(shè)備的可靠性。
[0036]5、本發(fā)明繞線采用克萊姆繞組形式，較帶齒的電磁攪拌裝置，在有限的空間內(nèi)，產(chǎn)生同樣的磁場(chǎng)所需的安裝尺寸小，并且，采用本發(fā)明的繞線形式和鐵芯結(jié)構(gòu)，其浸入式水口中心磁場(chǎng)分布比較均勻，通過(guò)兩組繞組共同形成的磁極(N或S極)，在工作區(qū)域內(nèi)的磁通密度強(qiáng)度為疊加形式，更適合于浸入式水口電磁旋流裝置的使用工況的要求。
[0037]綜上所述，本發(fā)明的前后兩側(cè)開(kāi)口的浸入式水口電磁攪拌裝置及其支撐