專利名稱:連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器的制作方法
本發(fā)明是一種用于連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器，發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域：
是金屬鑄造。
連續(xù)鑄造設(shè)備中常用的電磁攪拌器往往有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式和移動(dòng)磁場(chǎng)式兩類。圖5就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式電磁攪拌器的平面視圖。圖6是圖5所示攪拌器的立體透視圖，它表示了一個(gè)中空?qǐng)A柱鐵心和一個(gè)鼓型繞組(只畫(huà)了一個(gè)U相繞組)。常規(guī)的電磁攪拌器包括一個(gè)中空?qǐng)A柱鐵心1，一個(gè)繞在該鐵心上的、由三相繞組U、V、W組成的環(huán)狀鼓型線圈2和一個(gè)其中攪拌著鋼水的模子或結(jié)晶器4。見(jiàn)圖5和圖6。當(dāng)三相平衡的交流電按圖示方向流經(jīng)三相繞組2時(shí)，就產(chǎn)生出具有兩個(gè)不同極性的兩條磁力線(如圖中5所示的點(diǎn)劃線)。而當(dāng)U相中的電流最大時(shí)，這種雙極性磁力線5就代表了主磁力線的瞬時(shí)分布狀態(tài)。雙極性磁力線5所形成的雙極性旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就圍繞攪拌器的中心0、按三相交流電的周期為周期、并以箭頭6所示的方向旋轉(zhuǎn)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在鋼水3中感應(yīng)出渦流來(lái)，于是鋼水即受到旋轉(zhuǎn)力的作用而旋轉(zhuǎn)和攪拌。鋼水3的旋轉(zhuǎn)方向是和磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，即箭頭6的方向，相一致的。
圖7表示了常規(guī)的移動(dòng)磁場(chǎng)式電磁攪拌器的平面視圖。這種攪拌器包括一個(gè)鐵心7，兩組或兩組以上的、繞在鐵心7上的、U、V、W三相繞組8，和一個(gè)其中攪拌著鋼水9的模子或結(jié)晶器10。當(dāng)三相交流電流經(jīng)三相繞組8時(shí)，鋼水中即形成一個(gè)移動(dòng)磁場(chǎng)，并按箭頭11所示的方向，隨著三相電流的周期所代表著的速度移動(dòng)。圖中所示的電流方向就是當(dāng)U相中的瞬時(shí)電流為最大值時(shí)的繞組中的電流分布狀態(tài)。移動(dòng)磁場(chǎng)在鋼水中感應(yīng)出渦流來(lái)，并因此而生成推動(dòng)力，力的方向和移動(dòng)磁場(chǎng)的方向相一致。
圖8表示了移動(dòng)磁場(chǎng)式電磁攪拌器的一個(gè)實(shí)施例，電流在線圈中的流動(dòng)方向沒(méi)有在圖中加以表示。這種攪拌器有兩組依對(duì)角線相對(duì)安置的線圈和鐵心。如圖所示，兩組線圈所形成的移動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生方向相反的兩個(gè)力。由于這一對(duì)力的相對(duì)作用，使鋼水依虛線所示的方向A→B→C→D→A旋轉(zhuǎn)，而達(dá)到攪拌的目的。
由于上述這種常規(guī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式電磁攪拌器具有環(huán)狀線圈布置在模子或結(jié)晶器的周圍，所以，這類結(jié)構(gòu)的電磁攪拌器存在下列若干問(wèn)題a)當(dāng)檢修蓋板時(shí)，必須將整個(gè)攪拌器拆開(kāi)，以便騰出檢修空間，所以工作效率很低。
b)為了在運(yùn)行時(shí)更換不同尺寸的結(jié)晶器，必須準(zhǔn)備一個(gè)內(nèi)徑適合于相應(yīng)結(jié)晶器尺寸的器具。每一種規(guī)格的結(jié)晶器都必須有一套備件。
c)整個(gè)攪拌器必須安置在一個(gè)用于振動(dòng)結(jié)晶器的臺(tái)架上，使臺(tái)架的承重量很大，因此必須有一個(gè)大功率的振動(dòng)裝置。
d)因?yàn)榻Y(jié)晶器的四周被攪拌器包圍著，所以伽馬探測(cè)儀就難于安置。
常規(guī)的移動(dòng)磁場(chǎng)式電磁攪拌器雖然具有分離型攪拌器的優(yōu)點(diǎn)，但卻存在下列主要問(wèn)題由于采用了移動(dòng)磁場(chǎng)，鋼水上作用著很強(qiáng)的直線方向的力，它是作用在沿著靠近線圈兩邊的A和C上的，而在鋼水中的B和D這兩邊上，并沒(méi)有直接作用什么力。所以，鋼水是依靠沿著A和C這兩邊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起旋轉(zhuǎn)的。于是，旋轉(zhuǎn)力很弱，攪拌作用較差。
本發(fā)明的目的，本發(fā)明就是要解決上述存在的問(wèn)題，避免常規(guī)的電磁攪拌器所具有的結(jié)構(gòu)上的缺陷，而提出一種攪拌效果很優(yōu)越的連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)成如下所述。
(1)按照第一發(fā)明方案，一種用于連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器，其特征在于具有兩個(gè)以固定間距隔離的、相對(duì)配置的鐵心，和以環(huán)型繞組形式分別繞在這兩個(gè)鐵心上的多相線圈，以便在兩個(gè)鐵心之間的中間部位產(chǎn)生不同極性的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
(Ⅱ)按照第二發(fā)明方案，用于連續(xù)鑄造設(shè)備中的一種電磁攪拌器，其特征在于具有兩個(gè)以固定間距隔離的、相對(duì)配置的鐵心，和以環(huán)型繞組形式分別繞在這兩個(gè)鐵心上的多相線圈，而每相線圈的安匝數(shù)可按要求加以調(diào)整，以便在兩個(gè)鐵心之間的中間部位產(chǎn)生不同極性的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明可以達(dá)到下列效果。
(a)按上述第一發(fā)明方案構(gòu)成的攪拌器具有兩個(gè)隔離的、相對(duì)配置鐵心，每個(gè)鐵心上分別繞有環(huán)型繞組，兩鐵心之間有一個(gè)模子或結(jié)晶器;由此可產(chǎn)生兩個(gè)不同極性的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
按上述第二發(fā)明方案構(gòu)成的本攪拌器具有兩個(gè)隔離的、相對(duì)配置的鐵心，每個(gè)鐵心上分別繞有環(huán)型繞組，兩鐵心之間有一個(gè)用于攪拌的模子或結(jié)晶器，而每個(gè)線圈的安匝數(shù)可以調(diào)整到所要求的數(shù)值。
本攪拌器的這種優(yōu)良結(jié)構(gòu)可以達(dá)到下列效果(a-1)攪拌器可以與結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)架無(wú)關(guān)而單獨(dú)安裝，并固定在振動(dòng)部件上。因此沒(méi)有額外的振動(dòng)負(fù)荷。
(a-2)伽馬探測(cè)儀的伽馬源和傳感器可以固定在攪拌器內(nèi)鑄模的側(cè)面部位。
(b)由于在兩個(gè)鐵心上分別具備簡(jiǎn)單的磁場(chǎng)移動(dòng)機(jī)制，因此可以達(dá)到下列效果。
(b-1)檢修蓋板的操作很方便。
(b-2)更換不同尺寸的結(jié)晶器也很方便。
因?yàn)楸景l(fā)明采用了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的工作原理，所以加在鋼水上的旋轉(zhuǎn)力就很大，其攪拌效率也比已有的移動(dòng)磁場(chǎng)式的電磁攪拌器要高。
圖1是本發(fā)明的電磁攪拌器的平面視圖;
圖2是圖1的實(shí)施例中的兩個(gè)分離鐵心和環(huán)型繞組(只表示了U相繞組)的立體透視圖;
圖3(A)至圖3(D)是圖1實(shí)施例中在半個(gè)周期內(nèi)、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情況的示意圖;
圖4(A)和圖4(B)是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在結(jié)晶器中生成的旋轉(zhuǎn)力的示意圖;
圖5是常規(guī)的電磁攪拌器的平面視圖;
圖6是圖5中的鼓型繞組(只有U相繞組)和中空?qǐng)A柱鐵心的立體透視圖;
圖7是常規(guī)的移動(dòng)磁場(chǎng)式電磁攪拌器的平面視圖;
圖8是圖7所示的電磁攪拌器的一個(gè)實(shí)施例;
圖9是本發(fā)明的電磁攪拌器和常規(guī)的(移動(dòng)攪拌式的)電磁攪拌器的攪拌性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
現(xiàn)將本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例結(jié)合附圖加以詳細(xì)描述。本發(fā)明的電磁攪拌器的平面視圖如圖1所示。圖2是圖1所示磁拌器的分離鐵心和環(huán)型繞組(只表示了U相繞組)的立體透視圖。圖1和圖2表示了本發(fā)明的電磁攪拌器的一個(gè)實(shí)施例，它包括兩個(gè)隔離的、相對(duì)配置的鐵心1a和1b。這兩個(gè)鐵心實(shí)際就是將圖5中常規(guī)的、可以產(chǎn)生兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的、電磁攪拌器，沿著Ⅰ-Ⅰ線把鐵心連同在它上面的環(huán)型線圈一起剖開(kāi)，分成兩個(gè)半圓形鐵心，然后再加以展伸拉直而形成的。于是兩組分開(kāi)了的線圈2a和2b各自包含了一組三相繞組U、V、和W，并分別按環(huán)型線組的形式繞在鐵心上。鋼水3a即在模子或結(jié)晶器4a中加以攪拌。三相繞組2a與三相交流電源相聯(lián)，而每相的安匝數(shù)A、T，可以根據(jù)需要加以調(diào)整。即使圖5中的中空?qǐng)A柱鐵心1并非沿Ⅰ-Ⅰ線剖開(kāi)也無(wú)關(guān)緊要，只要三相繞組2a和2b是以結(jié)晶器4a的中心點(diǎn)0為對(duì)稱中心將線圈剖成兩半就可以。
圖中分離鐵心1a和1b的外形通常是長(zhǎng)方形的。但是，分離鐵心的形狀并未加以詳細(xì)描述。因?yàn)楸景l(fā)明的要點(diǎn)是將常規(guī)攪拌器的中空?qǐng)A柱鐵心分割而產(chǎn)生兩個(gè)極性相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。而分離鐵心的形狀，如果需要的話，即使是任何形狀也都沒(méi)有關(guān)系。
現(xiàn)在敘述該實(shí)施例的運(yùn)行情況。
當(dāng)三相交流電源接到三相繞組2a和2b的U、V、和W上，使其中電流按圖所示的方向流動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生如點(diǎn)劃線所示的兩個(gè)不同極性的磁力線5a。這就是當(dāng)U相中的瞬時(shí)電流為最大值時(shí)，主磁力線的分布狀態(tài)。由于磁力線5a的存在就形成一個(gè)圍繞攪拌器中心點(diǎn)0′、以箭頭6a所表示的方向、并按三相交流源的周期旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。圖3表示了這種雙極性旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在半個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)狀態(tài)。圖3中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的這幾個(gè)狀態(tài)是按下列順序變化的(A)U相電流處于正向最大值，(B)W相電流處于反向最大值，(C)V相電流處于正向最大值，(D)U相電流處于反向最大值。在三相交流電的一個(gè)整周期內(nèi)，這種雙極性旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就旋轉(zhuǎn)一周。只要改變?nèi)嘟涣麟娏髦腥我舛嗟南嘈?，就可以使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按圖1中6a的相反方向旋轉(zhuǎn)。
上述方法所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可在鋼水3a中感應(yīng)出渦流來(lái)，并迫使鋼水旋轉(zhuǎn)和產(chǎn)生攪拌作用。鋼水的旋轉(zhuǎn)方向是和磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相一致的。
將本發(fā)明的攪拌器中的雙極性旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線與常規(guī)攪拌器的雙極性旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線(由圖5中的5所代表)作對(duì)比，可從圖中顯示出它們的分布狀態(tài)有著顯著的不同。因此它們?cè)诮Y(jié)晶器中的分布狀態(tài)也是有所差別的。圖4(A)和圖4(B)表示了雙極性旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在結(jié)晶器中所生成的力的分布狀態(tài)是十分相似的。圖4(A)是常規(guī)攪拌器中力的分布圖;圖4(B)則是本發(fā)明的攪拌器中力的分布圖。圖4(A)中力的分布圖是圓形的;而圖4(B)中力的分布圖則是卵形的。但是力的大小(原矢量的長(zhǎng)度來(lái)表示)卻沒(méi)有很大的區(qū)別?？梢?jiàn)本發(fā)明的攪拌器具有與常規(guī)攪拌器相類似的攪拌作用。圖4(A)和4(B)中，當(dāng)在模擬條件下，使用三相電源時(shí)總的安匝數(shù)A、T是彼此相等的。
本發(fā)明的攪拌器中的結(jié)晶器可以很方便地用不同尺寸的結(jié)晶器加以置換。此時(shí)，結(jié)晶器4a中的磁力線分布狀態(tài)將會(huì)有所差別，這是由于鐵心1a和1b，分離線圈2a和2b，以及結(jié)晶器4a之間的相對(duì)位置都會(huì)有所變化而造成的。在本發(fā)明中，為了獲得與不同尺寸的結(jié)晶器相適應(yīng)的最佳的力的分布圖，三相交流電中每相的安匝數(shù)A、T可以根據(jù)需要加以整定。每相安匝數(shù)的調(diào)整方法是可以采用改變?nèi)嘟涣麟娫粗性撓嘀械碾娏髦礎(chǔ)來(lái)達(dá)到;也可以采用換接該相中的線圈抽頭的方法來(lái)達(dá)到。而線圈抽頭與抽頭之間的匝數(shù)可以制成任何圈數(shù)。
圖9表示了本發(fā)明的攪拌器和具有相同鐵心尺寸的常規(guī)攪拌器之間的攪拌特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中橫座標(biāo)上表示了線圈的電流值;縱座標(biāo)上表示了鋼水的流動(dòng)速度(指旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的周邊線速度)。用特性曲線a所代表的本發(fā)明的攪拌器的鋼水流動(dòng)速度差不多是以特性曲線b所代表的常規(guī)攪拌器的鋼水流動(dòng)速度的兩倍，因此可見(jiàn)，本發(fā)明具有很高的攪拌效率。而且當(dāng)采用不同尺寸的結(jié)晶器加以置換時(shí)，還可以調(diào)整三相交流電流中各相的安匝數(shù)至任何數(shù)值，以便獲得最佳的攪拌效果。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器，其特征在于具有兩個(gè)以固定間距隔離的、相對(duì)配置的鐵心，以及按環(huán)型繞組形式分別繞在所說(shuō)的兩個(gè)鐵心上的多相線圈，并由此而在所說(shuō)的兩組線圈之間的中心部位產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
2.一種用于連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器，其特征在于具有兩個(gè)以固定間距隔離的、相對(duì)配置的鐵心，以及按環(huán)型繞組形式分別繞在所說(shuō)的兩個(gè)鐵心上的多相線圈，并由此而在所說(shuō)的兩組線圈之間的中心部位產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所說(shuō)的多相線圈的安匝數(shù)是可以每相各別調(diào)整的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所說(shuō)的攪拌器，其特征在于其中所說(shuō)的多相線圈是三相線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所說(shuō)的攪拌器，其特征在于其中所說(shuō)的兩個(gè)鐵心是分離鐵心。
專利摘要
連續(xù)鑄造設(shè)備中的電磁攪拌器具有兩個(gè)以固定間距分離并相對(duì)配置的鐵心，兩個(gè)鐵心上繞有多相環(huán)型線圈，以便在兩鐵心之間產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。與常規(guī)的同類攪拌器相比，本發(fā)明的攪拌器可對(duì)熔融的鋼水施以較大的旋轉(zhuǎn)力，并有很好的攪拌效果。
文檔編號(hào)B22D11/10GK86101657SQ86101657
公開(kāi)日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1986年3月14日
發(fā)明者角井洵, 藤井總一郎, 關(guān)口保明, 井石章夫, 佐佐木邦政, 中前榮八朗, 森田猛 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan