[发明专利]带复合磁场的连铸结晶器电磁搅拌器

说明书

本申请属于连铸设备技术领域，公开了一种带复合磁场的连铸结晶器电磁搅拌器，包括：环形轭铁、多个行波磁场生成装置和多个旋转磁场生成装置；环形轭铁位于结晶器外部，在环形轭铁内壁和结晶器外壁之间安装有行波磁场生成装置和旋转磁场生成装置；行波磁场生成装置包括C型磁芯和行波磁场线圈，行波磁场线圈的绕制方向与连铸结晶器的浸入式水口出口射流方向垂直；旋转磁场生成装置包括矩形铁芯和旋转磁场线圈，旋转磁场线圈缠绕方向平行于钢液流动方向。采用复合磁场，能够集旋转磁场与行波磁场各自优点于一体，改善铸坯凝固过程中夹杂物和气泡的上浮环境，提高钢液的洁净度。

技术领域

本发明属于钢铁连铸设备技术领域，具体地涉及一种带复合磁场的连铸结晶器电磁搅拌器。

背景技术

随着现代工业的高速发展，人们对优质钢制品的需求量越来越大，对品质要求逐步提高。目前电磁搅拌技术已被广泛应用于连铸生产中，对提高铸坯质量有着重要的影响，并已成为得到高品质铸坯必不可少的环节，电磁搅拌器已成为高效连铸的标配。

电磁搅拌的实质是借助电磁场在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢液的运动，由此强化钢液的对流、传热和传质过程，产生抑制柱状晶发展、促进成分均匀、夹杂物上浮细化、分布均匀的热力学和动力学条件，进而控制铸坯凝固组织改善铸坯质量。

有关铸坯连铸生产的设计研究很多，各个的侧重点不同：线圈外侧加C行护罩，防止漏磁以及保证电磁搅拌效率；设置可移动线圈，保证多部位搅拌；可调节多搅拌区域搅拌器，等等。在方坯的连铸生产过程中，方坯角部存在搅拌死区，搅拌不均匀，影响铸坯整体质量，钢液在结晶器中开始冷却凝固，形成薄薄的一层凝固坯壳，浸入式水口出口射流速度过大，加大冲击深度，不利于夹杂物和气泡的上浮，且过高的射流速度会破坏刚刚凝固形成的铸坯坯壳，严重影响铸坯质量。

目前工业连铸生产中应用结晶器电磁搅拌普遍采用旋转电磁场，旋转电磁场对钢液进行横向搅拌，使结晶器内钢液温度分布更加均匀，破坏凝固组织柱状晶，增加等轴晶率，减少铸坯偏析程度，但是旋转磁场对结晶器内钢液非金属夹杂物和气泡的上浮效果甚微，行波磁场方向与水口射流方向相反，可以对结晶器内钢液进行纵向搅拌，对降低浸入式水口出口射流流速以及降低水口出口冲击深度有显著的影响。此外，行波磁场可以促进夹杂物和气泡的上浮，提高铸坯的纯净度，但是行波磁场在提高等轴晶率，减少铸坯偏析方面差强人意。

发明内容

采用复合磁场，能够集旋转磁场与行波磁场各自优点于一体，对结晶器内钢液进行搅拌，在保证铸坯等轴晶率以及偏析标准的前提下，改善铸坯凝固过程中夹杂物和气泡的上浮环境，提高钢液的洁净度。

为了保证铸坯等轴晶率以及较低的偏析程度同时兼顾促使结晶器内钢液非金属夹杂物和气泡的上浮，得到优质洁净钢坯，更好突出结晶器电磁搅拌器的效果，本申请提出了一种带复合磁场的结晶器电磁搅拌器，该复合磁场由行波磁场以及旋转磁场组成，行波磁场方向与浸入式水口出口射流方向相反，钢液在结晶器内开始冷却凝固，在结晶器壁面形成薄层坯壳，行波磁场的存在可以减少水口出口射流对壁面的冲刷，避免破坏刚刚凝固成的薄坯层，影响钢水洁净度，且降低出口钢液的冲击深度，而行波磁场对提高铸坯等轴晶率效果甚微，相反旋转磁场可以提高铸坯的等轴晶率但是不能保证很好的夹杂物以及气泡上浮条件。故取行波磁场以及旋转磁场各自优点，共同作用于结晶器，为得到优质洁净钢保驾护航，其具体结构包括：

环形轭铁、N个行波磁场生成装置和N个旋转磁场生成装置，N为大于等于4并且小于等于10的正整数；

环形轭铁位于结晶器外部，在环形轭铁内壁和结晶器外壁之间安装有行波磁场生成装置和旋转磁场生成装置，所述N个行波磁场生成装置围绕环形轭铁中轴线呈中心对称分布安装在环形轭铁内壁上，每个行波磁场生成装置的下部对应一个旋转磁场生成装置，所述N个旋转磁场生成装置也呈中心对称分布安装在环形轭铁内壁上；