[发明专利]一种通过加入电磁场抑制钢包水口形成旋涡的装置及方法

权利要求书

1.一种通过加入电磁场抑制钢包水口形成旋涡的装置，包括钢包(1)，其特征在于：还包括电磁机构，所述的电磁机构包括第一电磁线圈(71)、第一电源(73)、第二电磁线圈(74)和第二电源(76)；所述的第一电磁线圈(71)和第二电磁线圈(74)沿钢包(1)周向环绕，第一电磁线圈(71)和第二电磁线圈(74)沿竖直方向上下分布；第一电磁线圈(71)与第一电源(73)连接，第二电磁线圈(74)与第二电源(76)连接；该装置还包括底座(6)，所述的钢包(1)安放在底座(6)上；所述的底座(6)上设置有升降机构，该升降机构固定端与底座(6)连接，移动端与第一电磁线圈(71)和第二电磁线圈(74)连接。

2.根据权利要求1所述的一种通过加入电磁场抑制钢包水口形成旋涡的装置，其特征在于：所述的钢包(1)外侧设置有隔热板(5)，该隔热板(5)外侧包裹有保温棉(4)，所述的第一电磁线圈(71)和第二电磁线圈(74)环绕在保温棉(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种通过加入电磁场抑制钢包水口形成旋涡的装置，其特征在于：所述的隔热板(5)设置在底座(6)上部。

4.根据权利要求3所述的一种通过加入电磁场抑制钢包水口形成旋涡的装置，其特征在于：所述的隔热板(5)与底座(6)之间设置有间隙，该间隙内通入冷却水(3)。

5.根据权利要求4所述的一种通过加入电磁场抑制钢包水口形成旋涡的装置，其特征在于：所述的第一电磁线圈(71)和第一电源(73)之间设置有第一开关(72)；第二电磁线圈(74)和第二电源(76)之间设置有第二开关(75)；所述的钢包(1)外表面包裹一层无磁性钢(2)。

6.利用权利要求1-5任一项所述的装置抑制钢包水口形成旋涡的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、根据水口(12)的直径和偏心率计算旋涡形成的临界高度，并将钢包(1)放置于电磁线圈中，可调节电磁线圈高度，使其上部线圈位于旋涡形成的临界高度处；

步骤二、实时记录钢包(1)质量，并计算出钢液液面高度；

步骤三、当钢液液面达到临界高度时，打开第一开关(72)和第二开关(75)，使第一电磁线圈(71)和第二电磁线圈(74)通电，产生洛伦兹力使钢水运动；

步骤四、钢包(1)浇注结束后，断开第一开关(72)和第二开关(75)。

7.根据权利要求6所述的利用装置抑制钢包水口形成旋涡的方法，其特征在于：所述的步骤一中，利用式(5)计算得出旋涡形成的临界高度，

h＝65.276+1.427d-76.778ε (5)

式中，h为临界高度，d为水口(12)直径，ε为水口(12)偏心率。

8.根据权利要求7所述的利用装置抑制钢包水口形成旋涡的方法，其特征在于：所述的步骤二中，利用公式(3)计算钢液液面高度，

其中，M为钢包(1)整体质量，m为空包质量，r为钢包(1)下底半径，ρ为钢液密度，h为钢液液面高度。

9.根据权利要求8所述的利用装置抑制钢包水口形成旋涡的方法，其特征在于：所述的步骤三中，调节两电磁线圈功率，对钢液施加径向电磁力F_r，径向电磁力F_r通过式(4)计算，

其中，I为施加的交变电流，μ_e为磁导率，r为距径向距离，R为无量纲径向距离，f(ξ，R)是关联函数；

同时，利用电磁线圈产生的热能对浇注末期的温降进行补偿，感应加热的电功率根据式(6)进行计算，

P＝λ·f²·B_m·V₂ (6)

其中，P为涡流功率，f为电流频率，B_m为最大磁感应强度，λ为铁芯材料的电阻系数，V₂为铁芯材料的体积。