一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器

本发明涉及连铸电磁搅拌器，尤其是涉及到一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器。

背景技术：

1、在金属熔液凝固过程中，电磁搅拌技术主要是利用电磁搅拌器产生的电磁力强化铸坯内高温钢液的对流、传热和传质，从而达到改善连铸坯内部质量的一项技术手段。电磁搅拌技术因其在连铸操作过程中性能稳定，金属收得率高，连铸坯质量改善效果显著，且增加等轴晶率和减少中心偏析等方面具有不可替代的作用，在连铸工业生产中得到了广泛的应用。

2、连铸行波线性电磁搅拌器由于其绕组形式与旋转型电磁搅拌器不同，因而对应的磁场分布也不同，通常搅拌效果及其铸坯冶金效果的好坏在很大程度上取决于搅拌器所产生的磁场分布及电磁力的强弱。行波线性电磁搅拌器通过纵向电磁力驱动铸坯液穴内熔体作强制对流，改善铸坯凝固过程中的熔体流动、传热和传质条件，细化晶粒、增加等轴晶率、减轻中心缩孔和偏析、减少夹杂及气孔，从而达到提高铸坯质量的目的。但是现行的连铸行波线性电磁搅拌器仍存在以下几点不足：

3、(1)由于现行的行波线性电磁搅拌器磁路为开路，搅拌器与铸坯之间空气域体积大，漏磁率大，再加上钢液在高温下电阻也较大，导致在铸坯内产生的电磁感应与相应电磁力衰减较快，一般在使用时需要降低频率加大电流强度，造成电力资源浪费。

4、(2)由于现行的行波线性电磁搅拌器电磁场使用效率较低，大大降低了电磁力的强度，为此通常增加线圈的线包匝数与线圈体积，这导致了连铸行波线性电磁搅拌器体积较大，在连铸机上安装与使用不便。

5、(3)由于现行的行波线性电磁搅拌器体积大、漏磁率大及线圈发热量大，通常为使行波线性电磁搅拌器正常运行，需要加大线圈的冷却水量，导致水资源浪费，同时也会导致电磁搅拌器线圈及负载的电器设备使用寿命降低。

6、因此，现行的连铸行波线性电磁搅拌器一般安装于连铸机的结晶器及二冷区等液相率高、固相率低的区域。而在凝固末端区域由于钢液粘度高、静压力大及固相率高等原因，行波线性电磁搅拌器无法达到良好的搅拌效果，因此对改善铸坯内部质量效果不佳。

7、中国专利cn117282316a公开了一种斜磁轭型行波电磁搅拌器及其使用方法，该类型搅拌器磁轭与绕组结构复杂，体积大，因此该类电磁搅拌器在连铸生产中的实际应用不便，并且该类电磁搅拌器匹配电气、水冷却等辅助系统设备结构特殊，安装与维护不便。中国专利cn105935752a公开了一种控制铸坯中心质量的立式电磁搅拌方法，其在铸坯内所产生的电磁力的总体方向平行于铸坯中心线方向，强化铸坯中心区域的上部高温熔体区与下部低温熔体区的混合，提高铸坯中心区域的上部熔体对下部熔体凝固时的补缩能力，促进铸坯内部的温度和溶质分布的均匀化，但是该专利并没有给出电磁搅拌器铁芯、线圈、绕组等具体电磁装置结构等设计参数。中国专利cn101700477a公开了一种多模式磁场电磁搅拌器，该搅拌器结构是由旋转型磁场与行波线性磁场复合构成，但是此类电磁搅拌器磁场结构复杂，旋转磁场与行波磁场相互干扰性大，使得旋转磁场与行波磁场有效使用率都偏低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，能够提高电磁场使用效率，降低电磁搅拌器的发热量，增加工作面的电磁密度，提高对金属熔液的搅拌力强度，从而扩大铸坯的等轴晶区，降低偏析，提高铸坯的内部质量。

2、本发明的实施例，提供了一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，包括磁轭、异形铁芯和感应线圈，磁轭为圆筒形结构；多个异形铁芯焊接于磁轭内侧，异形铁芯沿磁轭的轴线方向分层设置，每层异形铁芯沿磁轭的圆周均匀分布，异形铁芯上套设有铁芯环；感应线圈水平绕设于相邻两层异形铁芯之间。

3、进一步地，异形铁芯的剖面为缺角矩形，铁芯环为直角方形铁芯环；其中，缺角矩形的缺角面方向、直角铁芯环的开口方向与电磁搅拌器的电磁场行进方向一致。

4、进一步地，异形铁芯的剖面为凸字形，铁芯环为直角铁芯环；其中，凸字形的凸出面方向、直角铁芯环的开口方向与电磁搅拌器的电磁场行进方向一致。

5、进一步地，异形铁芯的剖面为梯形，铁芯环为直角铁芯环；其中，梯形的上底方向、直角铁芯环的开口方向与电磁搅拌器的电磁场行进方向一致。

6、进一步地，异形铁芯的剖面为带有凸出的半圆形，铁芯环为c形铁芯环；其中，半圆形的凸出面方向、c形铁芯环的开口方向与电磁搅拌器的电磁场行进方向一致。

7、进一步地，直角铁芯环的底部厚度为侧边厚度的1.2至2倍。

8、进一步地，c形铁芯环的厚度由中部向形成缺口的两端逐渐递减。

9、进一步地，异形铁芯与铁芯环之间为无间隙配合；或异形铁芯与铁芯环之间为1至10mm间隙配合。

10、进一步地，磁轭的高度为800mm至1500mm；磁轭的内径为铸坯横截面当量直径的1.5倍。

11、进一步地，感应线圈的数量为1至12个，每个感应线圈的匝数为88至120匝；感应线圈的内径为铸坯横截面当量直径的1.2倍。

12、本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，包括磁轭和绕组，磁轭为圆筒形结构；多组绕组位于磁轭内侧，绕组沿磁轭的轴线方向均匀设置；其中，绕组包括异形铁芯、铁芯环和感应线圈，多个异形铁芯沿磁轭的圆周方向均匀设置，异形铁芯焊接于磁轭，铁芯环套设于异形铁芯，感应线圈水平绕设于异形铁芯的上方。由此，能够提高电磁场使用效率，降低电磁搅拌器的发热量，增加工作面的电磁密度，提高对金属熔液的搅拌力强度，从而扩大铸坯的等轴晶区，降低偏析，提高铸坯的内部质量。

13、其中，本发明提供的异形铁芯可以是剖面为缺角矩形、凸字形、梯形或带有凸出的半圆形的形状，异形铁芯能够在电磁感应现象中起到强化的作用，使得电磁搅拌器内部通过电磁感应产生的电磁场更好地覆盖并穿透铸坯固相，有效作用于内部钢液，从而最小化漏钢的危险。

14、另一方面，由于电磁感应现象的加强，使得电磁搅拌器能够适当减小体积，降低资源浪费。并且，本发明提供的电磁搅拌器能够最大程度地防止行波磁场在不做功的方向上泄露，提高了能源使用效率以及能效比。

15、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

6.根据权利要求2至4任一所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，其特征在于：

技术总结本发明涉及连铸电磁搅拌器技术领域，具体公开了一种异形铁芯式高能连铸行波线性电磁搅拌器，包括磁轭、异形铁芯和感应线圈，磁轭为圆筒形结构；多个异形铁芯焊接于磁轭内侧，异形铁芯沿磁轭的轴线方向分层设置，每层异形铁芯沿磁轭的圆周均匀分布，异形铁芯上套设有铁芯环；感应线圈水平绕设于相邻两层异形铁芯之间。由此，能够提高电磁场使用效率，降低电磁搅拌器的发热量，增加工作面的电磁密度，提高对金属熔液的搅拌力强度，从而扩大铸坯的等轴晶区，降低偏析，提高铸坯的内部质量。技术研发人员：罗森,杨宇威,王卫领,朱苗勇受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5