[其他]组合式多功能液态金属电磁搅拌器

说明书

本发明是一种用于冶金工业和铸造行业的组合式多功能的液态金属电磁搅拌器。

目前在冶金工业和铸造行业用于液态金属搅拌的电磁搅拌器通常有三种形式：一种是基于普通异步电机原理的旋转磁场搅拌器;一种是基于直线电机原理的行波磁场搅拌器;还有一种是产生螺旋磁场的电磁搅拌器。目前旋转磁场和行波磁场电磁搅拌器在结构和工艺上都比较成熟，并已在金属熔炼和钢水连铸上得到应用。螺旋磁场电磁搅拌器目前还在发展中，在欧洲专利0005676和0014636中公布了二种螺旋磁场电磁搅拌器，其结构基本特征是，由圆环形铁芯和条形铁芯组合成磁路，嵌上彼此独立的两套绕组，其中一套激发旋转磁场，另一套激发行波磁场，两者在圆形内腔中迭加成螺旋磁场，两套绕组分别由两个电源馈给。上述螺旋磁场电磁搅拌器的不足之处在于，它们都组装成一个整体，难于适应连铸中铸坯断面变化的要求;另外，结构较复杂，维护也不方便，特别是绕组的更换，而且需要二套电源，因而使用上受到一定限制。

本发明的目的在于提供一种通用性强，适用范围广，便于维修、装配、并适合于系列化生产的电磁搅拌器。

本发明所涉及的电磁搅拌器是由多块平面感应器采用不同的连接方法所组成的，平面感应器采用由T形铁芯和O形绕组组成的独立的磁极元件组成，可以根据实际需要的不同选定磁极元件的个数，及各个磁极元件之间的连接方式，经过连接方式的变换，可分别激励旋转、行波、螺旋三种形式的磁场。并可根据铸坯形状的不同，安装成多种形状，如U形、四边形、三角形、多边形。下面结合附图1、2、3、就本发明内容加以详细介绍。

图1是电磁搅拌器的纵剖图。

图2是图1所示电磁搅拌器的横剖图。

图3是平面感应器的铁芯和磁极元件铁芯示意图。

附图1中平面感应器〔15〕由磁极元件〔22〕、压铁板〔19〕、端板〔21〕、底板〔9〕组成。磁极元件〔22〕由一个T形铁芯〔25〕和一个O形绕组〔17〕组成。组成该搅拌器的平面感应器〔15〕数量及每块平面感应器上磁极元件〔22〕的个数，根据电源条件应保证能激发所需形态的磁场。例如采用三相电源通常使用三块平面感应器，每块平面感应器配置三个磁极元件;对两相电源通常使用四块平面感应器，每块感应器上配置四个磁极元件。感应器〔15〕的几个磁极元件〔22〕的T形铁芯〔25〕通过镶拼槽连接成一体，（见附图3），或将几个T形铁芯制成一个整体，在其两侧粘接普通碳钢的压铁板〔19〕，两端用不导磁的不锈钢端板〔21〕通过镶拼槽与T形铁芯〔25〕连接，并与压铁板〔19〕焊接，使由T形铁芯组成的平面感应器铁芯成为一个整体。使用不导磁不锈钢端板，一是为了减小端部磁短路，增强端部上方的气隙磁场;二是夹紧镶拼成的T形铁芯以及固定两端绕组;三是便于安装;采用压铁板与端板焊接工艺，省掉了螺杆等紧固件，不仅使组装工艺简化，而且可以减少使用螺栓造成的涡流损失。平面感应器〔15〕装有不导磁不锈钢外壳〔10〕，底板〔9〕上装有连接固定用的框架〔30〕，〔31〕是固定用槽楔。

用于激励三种形态磁场的搅拌器电路连接方式是：

a、激发旋转磁场的绕组连接法：将同一感应器〔15〕上的所有绕组〔17〕的接线端头尾分别并接或头尾顺序串接组成一相绕组，相邻相绕组采用不同相供电，如采用三相交流电源时，相邻感应器电源相位差为120度，如采用两相交流电源时相邻感应器电源相位差为90度，构成旋转磁场。

b、激发行波磁场的绕组连接法：将各平面感应器〔15〕上处于同一位置上的所有绕组〔17〕头尾分别并接或头尾顺序串接，组成一相绕组，相邻相绕组间采用不同相供电。如采用三相电源时，每相绕组间相位差为120度;如采用两相电源时，每一绕组间相位差为90度。

c、激发螺旋磁场的绕组连接法：将各平面感应器〔15〕上的绕组〔17〕，沿螺旋线方向头尾并接或头尾顺序串接组成一相绕组，相邻绕组采用不同相供电。如采用三相电时，每相绕组间相位差为120度;采用两相电时，每相绕组间相位差为90度。

本发明与现有技术相比优点在于：电磁搅拌器由分立的磁极元件镶拼成的平面感应器组成，各平面感应器彼此独立，因此可根据铸坯的大小、形状及对坯料搅拌程度的要求进行组装，达到功耗低、效率高、且使用维修方便。平面感应器本身结构制造工艺简单，适用范围广，易于系列化生产。同一搅拌器在不变换任何参数的情况下，可分别激发三种形式的磁场。并能根据使用现场电源供给方式的不同进行连接。

现参考图1，图2介绍本发明的一个实施例：以断面120～150mm²的方坯〔1〕为例，搅拌器结构按最小断面，而功率按最大断面设计。采用三相电源，由三个平面感应器〔15〕置于铸坯的三个侧面，组成U形，每个感应器各有一个冷却水套。每个平面感应器〔15〕由三个磁极元件〔22〕组成，每个磁极元件〔22〕的T形铁芯〔25〕由矽钢片迭成，其尺寸为：齿宽40mm，两侧槽宽各45mm，槽深100mm，磁轭高50mm。为使平面感应器〔15〕尽量靠近铸坯〔1〕表面，考虑到搅拌器安装位置处的坯壳厚度及冷却水套等要求，铸坯〔1〕和平面感应器〔15〕间距离为40mm。三个磁极元件〔22〕通过自身镶拼槽拼接，两侧各有一块10mm厚压铁板〔19〕用环氧树脂与铁芯〔25〕粘接，两端各有厚为10mm的不导磁不锈钢端板〔21〕，组装成的整体外形尺寸为410×80×150mm，在其上嵌以三个O形绕组〔17〕，每个绕组接电源的一相。每个绕组的串联匝数为66匝，由此构成行波磁场的一对极。绕组由尼龙护套耐水绕组线绕制，最大外径为φ8mm，其铜面积为19mm²，冷却水套由不锈钢焊接而成，分内外两层水通道，外层冷却来自铸坯的辐射热及外壁不锈钢板中的焦耳热;内层冷却绕组焦耳热及内壁不锈钢板中的焦耳热。