一种两瓣式浸入式水口电磁旋流装置及其支撑装置

摘要

一种两瓣式浸入式水口电磁旋流装置及其支撑装置，属于连续铸造技术领域。本发明包括电磁旋流装置本体和开合控制机构，在本体内设置有绕阻；本体由左半壳体和右半壳体组成，左半壳体和右半壳体为两个对称的半圆环形结构，在左半壳体和右半壳体上分别设置有进水口、出水口和接线柱，左半壳体和右半壳体的一端通过铰连接相连，另一端相对的侧壁上分别开有左半通槽和右半通槽；左半壳体与右半壳体闭合后，电磁旋流装置本体呈圆环形，左半通槽和右半通槽形成一通孔，即保护渣添加口；左半壳体和右半壳体的非铰连接处分别与开合控制机构相连接。支撑装置由支撑杆组成，支撑杆的一端固定在铰连接上，另一端与中间包横梁固定连接。

说明书

技术领域

本发明属于连续铸造技术领域，具体涉及一种两瓣式浸入式水口电磁旋流装置及其支撑 装置。

背景技术

随着连铸技术的发展，高质量铸坯已成为当今钢铁企业追求的目标。需要不断发展能够 稳定结晶器内钢液流动、提高铸坯质量的板坯连铸新技术。结晶器内钢液的流动状态直接影 响着铸坯的质量及非金属夹杂物的含量和分布。目前，改善结晶器内钢液流动状态的方式主 要是结晶器电磁搅拌、电磁制动等技术，但是由于结晶器是由通水的铜板制成，磁场受到铜 板的屏蔽，会产生很大的衰减，严重影响电磁场的作用和效率。并且，由于结晶器尺寸的原 因，结晶器电磁设备同样尺寸很大，造价较高。

浸入式水口内钢液的旋转流动可有效地提高水口出流的均匀性和稳定性，改善结晶器内 钢液的流动状态和温度分布，降低结晶器内弯月面液面波动。日本在浸入式水口内安放转子 的工业试验表明：对于圆坯，显著提高了弯月面的钢液温度和铸坯的等轴晶率；对于大板坯， 有效地提高了铸坯表面和内部质量以及生产效率，大幅减少了皮下针孔、皮下夹渣及线状缺 陷等等。其获得的冶金效果与结晶器电磁搅拌、电磁制动、电磁控流等获得的冶金效果相当。 但安装在水口内的转子易损且容易造成水口堵塞，并且旋流强度也无法随工艺调节，因此很 难在中国大面积推广。而水口内电磁旋流技术可以起到机械旋流同样的效果，可以避免水口 堵塞，使旋流连铸得以应用。由于水口的材质对磁场没有屏蔽效果，磁场利用率高；设备尺 寸小，有利于控制成本；并且可以在更大范围内对旋流水口进行优化设计，可以同时起到减 少弯月面波动、提高铸坯等轴晶率、减少铸坯缺陷等作用。

目前，已有的电磁旋流水口专利是东北大学赫冀成等人于2005年申请的申请号为 200510047290.6的中国发明专利“电磁旋流水口”，其中，电磁旋流装置采用360度整体环 型结构、180度半圆环型结构或360度分体环型结构。但是，如果想在浸入式水口区域采用 电磁旋流技术，由于经常有水口在线更换等工艺操作，并且有时为了应对突发事件，需要特 别考虑。采用常用的360度整体环型结构的电磁旋流装置对现有的连铸工艺会造成非常大的 影响；采用180度半圆环型结构的电磁旋流装置磁场效率非常低；采用360度分体环型结构 的电磁旋流装置，需要充分考虑现场添加保护渣等频繁的操作，如果总是打开添加保护渣的 话，一是对设备容易造成影响；二是对旋流效果会造成中断影响；对现场连铸的操作也带来 很多不便。

基于上述原因，要对电磁旋流装置进行重新设计，使其既能满足电磁旋流连铸的要求， 又能利于添加保护渣等频繁操作，不对现有的连铸工艺造成很大的影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种两瓣式浸入式水口电磁旋流装置及其支撑装 置。本发明能够使浸入式水口内钢液产生较强旋转，提高水口出流的均匀性和稳定性，均匀 结晶器内流场、温度场，进而提高铸坯质量；并且尽量不影响现有的连铸工艺，利用现有的 添加保护渣等现场操作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种两瓣式浸入式水口电磁旋流装置， 包括电磁旋流装置本体和开合控制机构，在电磁旋流装置本体内设置有绕阻；所述电磁旋流 装置本体由左半壳体和右半壳体组成，左半壳体和右半壳体为两个对称的半圆环形结构，在 左半壳体上设置有左半壳体的进水口、出水口和接线柱，在右半壳体上设置有右半壳体的进 水口、出水口和接线柱，左半壳体和右半壳体的一端通过铰连接相连，另一端相对的侧壁上 分别开有左半通槽和右半通槽；左半壳体与右半壳体闭合后，电磁旋流装置本体呈圆环形， 左半通槽和右半通槽形成一通孔，即保护渣添加口；左半壳体和右半壳体的非铰连接处分别 与开合控制机构相连接。

在所述左半壳体和右半壳体上分别设置有耳板，开合控制机构通过耳板与左半壳体和右 半壳体相连。

所述电磁旋流装置本体内的绕阻采用齿槽型集中绕阻或环形绕组。

所述开合控制机构由第一连杆、第二连杆及第三连杆组成，所述第一连杆、第二连杆和 第三连杆的内端相铰接，第一连杆的外端与左半壳体的耳板相铰接，第三连杆的外端与右半 壳体的耳板相铰接。

所述的两瓣式浸入式水口电磁旋流装置的支撑装置，由支撑杆组成，支撑杆的一端固定 在铰连接上，另一端与中间包横梁固定连接。

所述支撑杆为可伸缩结构。

所述支撑杆与中间包横梁之间通过中间包横梁的固定钢板固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、由于本发明采用了两瓣式的电磁旋流装置，就最大限度的保证了磁场回路的闭合，在 浸入式水口内可产生较强磁场，可以使钢液在浸入式水口内产生较强旋转；可有效提高水口 出流的均匀性和稳定性，进而提高结晶器内钢液流动及传热行为，提高连铸坯质量；

2、本发明可以在不使用时收回，并在使用时移出，不影响水口的在线更换等操作，可以 最大限度的保证电磁旋流连铸的顺畅运行；

3、由于结晶器铜板对磁场有屏蔽作用，因此结晶器内磁场频率普遍较低，只有几Hz； 而本发明的两瓣式浸入式水口电磁旋流装置作用于水口区域，水口的材质对磁场没有屏蔽效 果，磁场利用率高，因此水口内磁场频率最高能达到800Hz；

4、高频率可以用较小的电流就达到很强的旋流效果，因此本发明可以减少能源投入；

综上所述，本发明的两瓣式浸入式水口电磁旋流装置及其支撑装置既不影响现有的连铸 工艺，又能有效的控制水口及结晶器内钢液流动，有效提高了铸坯的质量；本发明可普遍适 用于现有的方坯、圆坯及板坯连铸机，可以使钢液在浸入式水口内产生顺时针或逆时针的旋 转流动。

附图说明

图1是本发明的电磁旋流装置本体和耳板连接后的结构示意图；

图2是本发明的两瓣式浸入式水口电磁旋流装置与支撑装置连接后的俯视图；

图3是本发明的两瓣式浸入式水口电磁旋流装置与支撑装置连接后的侧视图；

图4是本发明的左半壳体和右半壳体的结构示意图；

其中：1.电磁旋流装置本体；2.开合控制机构；3.支撑装置；4.中间包横梁的固定钢板； 5.中间包横梁；6.铰连接；7.左半壳体；8.右半壳体；9.右半通槽；10.左半通槽；11.第一 连杆；12.第二连杆；13.第三连杆；14.耳板；15.支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～图4所示，一种两瓣式浸入式水口电磁旋流装置，包括电磁旋流装置本体1和 开合控制机构2，在电磁旋流装置本体1内设置有绕阻，所述绕阻采用齿槽型集中绕阻或环 形(克莱姆)绕组；所述电磁旋流装置本体1由左半壳体7和右半壳体8组成，左半壳体7和 右半壳体8为两个对称的半圆环形结构，在左半壳体7上设置有左半壳体7的进水口、出水 口和接线柱，在右半壳体8上设置有右半壳体8的进水口、出水口和接线柱，左半壳体7和 右半壳体8的一端通过铰连接6相连，另一端相对的侧壁上分别开有左半通槽10和右半通槽 9；左半壳体7与右半壳体8闭合后，电磁旋流装置本体1呈圆环形，左半通槽10和右半通 槽9形成一通孔，即保护渣添加口，方便在此添加保护渣；左半壳体7和右半壳体8的非铰 连接处分别与开合控制机构2相连接。

在所述左半壳体7和右半壳体8上分别设置有耳板14，开合控制机构2通过耳板14与 左半壳体7和右半壳体8相连。

所述开合控制机构2由第一连杆11、第二连杆12及第三连杆13组成，所述第一连杆11、 第二连杆12和第三连杆13的内端相铰接，第一连杆11的外端与左半壳体7的耳板相铰接， 第三连杆13的外端与右半壳体8的耳板相铰接。电磁旋流装置本体1的开合由开合控制机构 2来控制，开合控制机构2可以采用气动方式，也可以采用机械或齿轮的方式，开合控制机 构2的控制端的长度x3为200～500mm。

所述的两瓣式浸入式水口电磁旋流装置的支撑装置，由支撑杆15组成，支撑杆15的一 端固定在铰连接6上，另一端与中间包横梁5固定连接。所述支撑杆15可以是固定长度的， 也可以是可伸缩结构的，若为可伸缩结构，则采用气动或机械等方式传动均可，其长度x2由 中间包横梁5与浸入式水口之间的距离确定，为600～2000mm。支撑杆15与中间包横梁5之 间通过中间包横梁的固定钢板4固定连接，即：支撑杆15通过固定在中间包横梁5上的中间 包横梁的固定钢板4悬挂在中间包横梁5上；中间包横梁的固定钢板4的尺寸由中间包横梁 5的尺寸决定，中间包横梁的固定钢板4可以采用焊接或者螺栓连接的方式固定在中间包横 梁5上。支撑杆15与中间包横梁的固定钢板4之间采用螺栓连接的方式固定连接。

本发明的电磁旋流装置由电源柜供电，所述的电源柜可以提供0～800Hz，0～1000A的电 流，可使磁场产生顺时针或逆时针旋转。所述电磁旋流装置本体1的高度h为80～500mm； 内径r为25～150mm；外径R为80～500mm；其开合角度α为10°～180°，由电磁旋流装置 本体1中心处到耳板14最下端的距离x1为100～1000mm。

实施例一

本实施例中，电源柜可提供8Hz，1000A的电流，可使磁场产生顺时针旋转。电磁旋流装 置本体1内的绕阻采用齿槽型集中绕阻，电磁旋流装置本体1的高度h为80mm，内径r为25mm， 外径R为80mm，开合角度α为10°。由电磁旋流装置本体1中心处到耳板14最下端的距离 x1为100mm。开合控制机构2采用气动方式，开合控制机构2的控制端的长度x3为200mm。 支撑杆15为可伸缩结构，采用气动方式传动，其定位后的长度x2为600mm。中间包横梁的 固定钢板4采用焊接的方式固定在中间包横梁5上。支撑杆15与中间包横梁的固定钢板4之 间采用螺栓连接的方式固定连接。

实施例二

本实施例中，电源柜可提供100Hz，500A的电流，可使磁场产生逆时针旋转。电磁旋流 装置本体1内的绕阻采用环形(克莱姆)绕组，电磁旋流装置本体1的高度h为300mm，内径r 为100mm，外径R为300mm，开合角度α为90°。由电磁旋流装置本体1中心处到耳板14最 下端的距离x1为600mm。开合控制机构2采用机械方式，开合控制机构2的控制端的长度x3 为300mm。支撑杆15为可伸缩结构，采用机械方式传动，其定位后的长度x2为1200mm。中 间包横梁的固定钢板4采用螺栓连接的方式固定在中间包横梁5上。支撑杆15与中间包横梁 的固定钢板4之间采用螺栓连接的方式固定连接。

实施例三

本实施例中，电源柜可提供800Hz，200A的电流，可使磁场产生顺时针旋转。电磁旋流 装置本体1内的绕阻采用齿槽型集中绕阻。电磁旋流装置本体1的高度h为500mm，内径r 为150mm，外径R为500mm，开合角度α为180°。由电磁旋流装置本体1中心处到耳板14 最下端的距离x1为1000mm。开合控制机构2采用气动方式，开合控制机构2的控制端的长 度x3为500mm。支撑杆15为固定长度的，其长度x2为2000mm。中间包横梁的固定钢板4采 用焊接的方式固定在中间包横梁5上。支撑杆15与中间包横梁的固定钢板4之间采用螺栓连 接的方式固定连接。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

如图1～图4所示，本发明在使用时，首先通过拉动开合控制机构2的第二连杆12使左 半壳体7和右半壳体8打开；然后，调节支撑杆15的长度，将本发明的电磁旋流装置本体1 设置在浸入式水口中部区域的外侧；最后，通过推动开合控制机构2的第二连杆12使左半壳 体7和右半壳体8闭合，形成闭合的磁场回路。

本发明可以在不使用时收回到中间包横梁5附近，不影响水口的在线更换等操作。两瓣 式的电磁旋流装置最大限度的保证了磁场回路的闭合，可以在浸入式水口内使钢液产生较强 旋转，可有效提高连铸坯质量，并最大限度的保证电磁旋流连铸的顺畅运行。