[实用新型]一种液芯电磁搅拌装置及圆坯电磁搅拌系统

说明书

本实用新型提供一种液芯电磁搅拌装置，液芯电磁搅拌装置包括铁芯、2N组环状线圈；铁芯包括套筒、在第一方向上依次间隔设置且相互平行的2N+1层圆环部，2≤N≤12，各层圆环部均与套筒接触，各层圆环部与套筒固定连接或为一体结构；各层圆环部开口在第一方向上形成被加工圆坯的通道，第1层圆环部、第2N+1层圆环部分别位于套筒两端开口位置且分别位于通道入口位置、通道出口位置；第i层圆环部、第i+1层圆环部、套筒内壁围成的环形凹槽中容纳有第i组环状线圈，相邻两组环状线圈的绕制方向相反，i=1,2,……,2N，各组环状线圈独立供电。

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金连铸生产控制领域，具体涉及一种液芯电磁搅拌装置及圆坯电磁搅拌系统。

背景技术

连铸是钢铁生产过程中起承上启下的关键工艺环节，也是大断面特殊钢棒材生产的基础工序。连铸过程的冶金效果对铸坯凝固与质量控制至关重要。利用非接触式的电磁搅拌技术，在钢水中感生电磁力来控制钢水的流动与凝固，已成为连铸生产的重要工艺手段。根据安装位置的不同，电磁搅拌器可分为：结晶器、二冷区和凝固末端电磁搅拌器。

根据连铸过程钢液的凝固状态不同，安装在不同位置的电磁搅拌器需要解决的冶金问题也不同。结晶器电磁搅拌器主要解决铸坯表面质量问题，二冷区电磁搅拌器解决铸坯内部质量问题，而凝固末端电磁搅拌器则解决铸坯凝固组织中心的质量问题。另外电磁搅拌器根据激发的磁场形态不同，其磁场类型大致可以分为：旋转磁场型、行波磁场型、螺旋磁场型。不论何种磁场形态都有一个特点，即：磁场它不能在中途再生也不能断开，而一定要在空间形成闭合回路。

电磁搅拌是提高连铸大圆坯质量的重要手段，在一些特殊钢连铸棒材的生产过程中必须使用电磁搅拌装置。而电磁搅拌工艺在大圆坯及特大圆坯连铸过程中，采用常用的电磁搅拌装置和搅拌工艺效果一直不佳，影响最终铸坯的质量。

目前在方圆坯连铸上广泛使用的电磁搅拌器，均安装在铸坯外侧，产生的低频旋转磁场穿透坯壳对钢液实施搅拌作用。因此，搅拌器内径随着铸坯尺寸增大而增大，磁场随着离搅拌器表面距离的增加呈指数规律衰减。对连铸大圆坯（直径＞600mm），搅拌器内径更大，磁场在长距离空气中衰减后，搅拌器中心的磁感应强度通常都较小。对1米及以上直径的铸坯，搅拌器中心的磁感应强度几乎为零。

现有大圆坯电磁搅拌工艺不论结晶器区、二冷区还是凝固末端，安装在铸坯外侧的电磁搅拌都采用旋转磁场进行搅拌，在液芯为铸坯体积40%~60%s时的半凝固状态（二冷区）或液芯为10~40%s时的凝固状态（凝固末端），由于磁场在铸坯中的衰减作用，旋转磁场的电磁搅拌对铸坯内部及中频液芯的作用很小或很弱，从而对铸坯质量的改善作用有限。虽然旋转过程中，靠外圆周流动的液体也会带动靠内圆周流动，但由于旋转过程中受到阻力，使得越靠近铸坯中心的流动越小，速度越慢，搅拌效果越差；如果圆坯半径较大，例如600mm，甚至2米，则基本无法对铸坯液芯中心液体起到作用。因此，现有二冷区、凝固末端的电磁搅拌装置只能对大圆坯芯部的钢液只能实施弱搅拌或无搅拌，导致铸坯芯部的过热度不能有效耗散、溶质元素不能充分混合，而易导致铸坯中心疏松、中心偏析和中心缩孔等冶金质量问题。因此，针对大圆坯的连铸生产，电磁搅拌的搅拌工艺及冶金效果都有待改善。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有半径较大的大圆坯电磁搅拌中二冷区、凝固末端区域采用的旋转磁场电磁搅拌对铸坯内部及液芯的作用很弱的问题，提供一种液芯电磁搅拌装置及圆坯电磁搅拌系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种液芯电磁搅拌装置，所述液芯电磁搅拌装置包括铁芯、2N组环状线圈；

所述铁芯包括套筒，定义套筒高度方向为第一方向，所述套筒内腔筒壁设有沿径向伸出的2N+1层圆环部，所述2N+1层圆环部在第一方向上依次间隔设置且相互平行，N≥2，各层圆环部均与套筒接触，各层圆环部外侧与套筒固定连接或为一体结构；