[发明专利]一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置及方法

权利要求书

1.一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置，包括钢包(1)，其特征在于：还包括旋转机构，所述的旋转机构包括动力齿轮(21)、旋转轴(22)以及转盘基座(23)，其中，钢包(1)通过旋转轴(22)与转盘基座(23)相连接，钢包(1)外壁上设有与动力齿轮(21)相互啮合的从动齿轮(24)，动力齿轮(21)的驱动力通过从动齿轮(24)传递给钢包(1)，钢包(1)带动钢液进行转动。

2.根据权利要求1所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置，其特征在于：所述的动力齿轮(21)连接有升降机构和控制器(3)，其中，升降机构通过升降轴(4)带动动力齿轮(21)进行升降，控制器(3)用于控制动力齿轮(21)的转速及方向。

3.根据权利要求2所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置，其特征在于：所述的钢包(1)外周设有上部支撑轴承(5)和底端支撑轴承(6)，该上部支撑轴承(5)设置高度为0.95-1.05H，底端支撑轴承(6)设置高度为0.1-0.2H，从动齿轮(24)的设置高度为0.3-0.4H，其中，H为钢包(1)正常工作液面高度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置，其特征在于：还包括旋转磁场发生机构，所述的旋转磁场发生机构包括多组磁场搅拌器(7)，该磁场搅拌器(7)包括环形轭铁(71)、绕组线圈(72)以及壳体(73)，其中，环形轭铁(71)套设在钢包(1)的外周，绕组线圈(72)缠绕在环形轭铁(71)上。

5.根据权利要求4所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置，其特征在于：所述的绕组线圈(72)为铜管线圈，且采用芯克兰姆绕组法，该铜管线圈中通有冷却水。

6.根据权利要求5所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的装置，其特征在于：所述的磁场搅拌器(7)设置有三组，且沿竖直方向上下分布，三组磁场搅拌器(7)采用三相对称交流电。

7.利用权利要求1-6任一项所述的装置抑制汇流旋涡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据长水口(12)的直径和偏心率计算漩涡形成的临界高度，上升动力齿轮(21)，使动力齿轮(21)与从动齿轮(24)保持啮合状态，同时，将上部磁场搅拌器(7)设置在临界高度位置处；

步骤二、根据漩涡形成的临界高度，计算出钢包内开始卷渣的临界总质量；

步骤三、实时记录钢包(1)的质量，当钢包质量达到卷渣的临界总质量时，打开电机电源，并通过控制器控制钢包进行旋转，带动钢水运动；同时接通磁场搅拌器(7)的三相对称正弦交流电，对钢水施加电磁力使钢水顺、逆时针间歇运动抑制漩涡的形成；

步骤四、钢包浇注结束后，关闭电机电源，断开旋转磁场发生装置电源。

8.根据权利要求7所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的方法，其特征在于：所述的步骤一中，利用公式(1)计算得出漩涡形成的临界高度，

H₀＝65.276+1.427d-76.778ε (1)

其中，H₀为临界高度，d为长水口(12)直径，ε为长水口(12)偏心率。

9.根据权利要求8所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的方法，其特征在于：所述的步骤二中，利用公式(2)、(3)计算得出钢包临界总质量，

M₀＝Vρ+m (2)

V＝1/3πH₀[r²+(r+H₀cotθ)²+r(r+H₀cotθ)] (3)

其中，M₀为临界总质量；V为临界高度下的钢液总体积；r为钢包下底半径；ρ为钢液密度；m为空包质量；θ为钢包侧壁面和底面的倾角。

10.根据权利要求9所述的一种通过旋转抑制汇流漩涡的方法，其特征在于：所述的步骤三中，利用公式(4)、(5)、(6)计算得出钢水中的产生电磁力，

其中，B为磁感应强度；B₀为搅拌器内腔的磁感应强度幅值；r为钢包内腔半径；r₀为搅拌器内腔的半径；p为极对数；为电流密度；σ为钢水电导率；为感应电势；为滑差速度，即磁场与钢水相对运动的速度；为电磁力。