專利名稱：板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金板坯連鑄工藝設備技術領域，特別指一種板坯連鑄高效輥式
電磁攪拌裝置。
背景技術：
目前，有各種各樣的板坯S-EMS結構形式。主要有箱式電磁攪拌裝置、磁極插入 式電磁攪拌裝置和輥式電磁攪拌裝置。輥式電磁攪拌裝置具有特殊的結構，它利用裝在空 心輥(功能類似于板坯連鑄機支撐導向輥)內、采用特殊設計、結構非常緊湊的電磁感應線 圈(行波磁場感應器)對金屬坯殼內的液芯進行電磁攪拌。近年來，輥式電磁攪拌裝置，因 其便于安裝(不用改變連鑄機的結構，可直接替代相同位置的支撐導向輥)，越來越多地在 板坯S-EMS中被采用，成為一種趨勢。但現有的輥式電磁攪拌裝置，存在如下缺陷和不足 1、在線圈繞組外層套裝磁屏蔽環，因有效的磁屏蔽，其屏蔽層必有一定厚度，在相同的空間 (與無屏蔽層比較)這勢必要大大減小了線圈繞組和鐵芯的截面積，即大大地減少了輥式 電磁攪拌裝置的安匝數和導磁面積，也就減少了電磁攪拌力；同時磁屏蔽層的存在，大大地 增加了渦流熱損耗，增加了無用功所占的比例，耗能低效。2、無屏蔽層的輥式電磁攪拌裝 置，磁場沿鐵芯徑向均勻發散分布，漏磁大，工作磁場小，有用功所占的比例小，同樣耗能低 效。3、線圈全繞式圓柱形鐵芯，其線圈相當于磁屏蔽層，在提高繞組空間利用率的同時，屏 蔽了一部分有效工作磁場，使其封閉在鐵芯內部而損耗，有功磁場效率低下。
發明內容本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進、創新，提供一 種既增加了輥式電磁攪拌裝置工作區域的磁通密度，同時減少了輥式電磁攪拌裝置非工作 區域漏磁的板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置。 本實用新型的技術方案是構造一種包括空心輥、輥端軸、導流阻磁環、鐵芯軸、線 圈繞組和組合鐵芯的電磁攪拌裝置，其特點是 所述的組合鐵芯由主鐵芯、次鐵芯、阻磁C形環及附加磁極組成，位于空心輥內工 作時與空心輥相對作旋轉運動； 線圈繞組分段間隙地繞制在組合鐵芯外表，線圈繞組與組合鐵芯間有一定的水 隙； 鐵芯軸裝于組合鐵芯兩端，鐵芯軸插裝于輥端軸中心，輥端軸裝于空心輥兩端并 支撐其旋轉； 鐵芯軸、線圈繞組與組合鐵芯位于空心輥內中心，導流阻磁環位于線圈繞組兩端
并裝于輥端軸內端。 本實用新型的有益效果 本實用新型組合鐵芯改善了磁場的分布，使絕大部分磁場通過主鐵芯的齒流向工 作表面，極大地提高了輥式電磁攪拌裝置的有功效率；通過非工作表面的小部分磁場經阻磁C形環損耗，大大降低了非工作表面方向的磁泄露，大大減少了磁泄露對周邊設備的影 響。另外，位于線圈繞組兩端并裝于輥端軸內端、空心輥內的導流阻磁環，消耗了高效輥式 電磁攪拌裝置兩端部的磁泄露，更好地保護了兩端的軸承。本實用新型因而解決了以往電 磁攪拌裝置非工作區域磁泄露大的問題，提高了輥式電磁攪拌裝置的功效。本實用新型去 掉了現有技術中的磁屏蔽環，因而在同樣的空間中，大大增加了鐵芯的導磁面積，增加了磁 場強度，增加了電磁攪拌力，大大減少了磁場通過磁屏蔽環而產生的渦流損耗，節能。解決 了以往輥式電磁攪拌裝置電磁攪拌力不足和低效的問題。本實用新型采用的空心輥是高 溫機械性能特優的非磁性高溫合金，外表面開有的消除高溫熱應力的螺旋槽，所述的螺旋 槽截面由三段圓弧圓滑過渡。增加了輥式電磁攪拌裝置的高溫機械強度，其外表圓滑過渡 的螺旋槽消除了輥式電磁攪拌裝置工作中熱應力集中，提高了輥式電磁攪拌裝置的疲勞強 度，延長了使用壽命。本實用新型有效地解決了現存技術中有功磁場效率低、電磁攪拌力 小、非工作區域磁泄露大的問題，是一種板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置。
圖1為本實用新型結構示意圖 圖2為圖l在線圈繞組處截面示意圖 圖3為圖1在主鐵芯齒處截面示意圖 圖4為空心輥外表面消除熱應力的螺旋槽截面示意圖
具體實施方式本實用新型的原理 本實用新型內部的行波磁場感應器(組合鐵芯+線圈繞組4)是一個線性感應 發動機輥式電磁攪拌裝置產生磁場B，磁場運動速度是V(B取決于線圈電流，V取決于頻 率)。磁場在液體金屬里面產生渦流。B和I產生了體積力F(F A B， I)F = o . v. B2。體積 力產生了金屬液流動，即對金屬液實現攪拌。 由圖1至4可知，本實用新型包括空心輥3、輥端軸2、導流阻磁環8、鐵芯軸1、線 圈繞組4和組合鐵芯，其特點是 所述的組合鐵芯由主鐵芯5、次鐵芯6、阻磁C形環7及附加磁極9組成，位于空心 輥3內并與空心輥3相對作旋轉運動； 線圈繞組4分段間隙地繞制在組合鐵芯外表，線圈繞組4與組合鐵芯間有一定的 水隙； 鐵芯軸1裝于組合鐵芯兩端，鐵芯軸1插裝于輥端軸2中心，輥端軸2裝于空心輥 3兩端并支撐其旋轉； 鐵芯軸1、線圈繞組4與組合鐵芯位于空心輥3內中心，導流阻磁環8位于線圈繞 組4兩端并裝于輥端軸2內端。 本實用新型所述的組合鐵芯由主鐵芯5、次鐵芯6、阻磁C形環7及附加磁極9組 成，主鐵芯5和次鐵芯6具有不同的導磁特性，主鐵芯5由有優異導磁特性的冷軋硅鋼片疊 壓成，主鐵芯5帶齒，主鐵芯5截面為對稱的階梯狀多邊形，次鐵芯6為磁特性穩定的低導 磁材料，次鐵芯6不帶齒，次鐵芯6開槽，主鐵芯5嵌裝于次鐵芯6中，附加磁極9為導磁材
4料，其裝于主鐵芯5齒的兩側，阻磁C形環7采用阻磁材料，其與主鐵芯5的齒同寬并裝于 齒的對面、次鐵芯6的外圍，主鐵芯露出的面為工作面。所述的主鐵芯5的齒、阻磁C形環7 和附加磁極9位于兩段線圈繞組4間隙的中間，線圈繞組4與空心輥3間存在間隙，線圈繞 組4外層無磁屏蔽環。所述的鐵芯軸1是非磁性不銹鋼材料，外形像喇叭，裝于組合鐵芯兩 端，支撐并固定組合鐵芯和線圈繞組4，使其靜止于空心輥內中心，保持組合鐵芯和線圈繞 組4的工作面始終平行于板坯。所述的空心輥3是高溫機械性能特優的非磁性高溫合金， 其外表面開有消除高溫熱應力的螺旋槽，所述的螺旋槽，截面由三段園弧圓滑過渡，所述的 輥端軸2是非磁性不銹鋼材料，內空像喇叭、與鐵芯軸1相配合旋轉。所述的導流阻磁環8 是阻磁材料，位于輥端軸2內端空心輥3內。 本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行的描述，并非 對本實用新型構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工 程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護 范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求一種板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置，包括空心輥(3)、輥端軸(2)、導流阻磁環(8)、鐵芯軸(1)、線圈繞組(4)和組合鐵芯，其特征在于所述的組合鐵芯由主鐵芯(5)、次鐵芯(6)、阻磁C形環(7)及附加磁極(9)組成，位于空心輥(3)內、工作時與空心輥(3)相對作旋轉運動；線圈繞組(4)分段間隙地繞制在組合鐵芯外表，線圈繞組(4)與組合鐵芯間有一定的水隙；鐵芯軸(1)裝于組合鐵芯兩端，鐵芯軸(1)插裝于輥端軸(2)中心，輥端軸(2)裝于空心輥(3)兩端并支撐其旋轉；鐵芯軸(1)、線圈繞組(4)與組合鐵芯位于空心輥(3)內中心，導流阻磁環(8)位于線圈繞組(4)兩端并裝于輥端軸(2)內端。
2. 根據權利要求1所述的板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置，其特征在于所述的組合鐵 芯由主鐵芯(5)、次鐵芯(6)、阻磁C形環(7)及附加磁極(9)組成，主鐵芯(5)和次鐵芯 (6)具有不同的導磁特性，主鐵芯(5)由有優異導磁特性的冷軋硅鋼片疊壓成，主鐵芯(5) 帶齒，主鐵芯(5)截面為對稱的階梯狀多邊形，次鐵芯(6)為磁特性穩定的低導磁材料，次 鐵芯(6)不帶齒，次鐵芯(6)開槽，主鐵芯(5)嵌裝于次鐵芯(6)中，附加磁極(9)為導磁 材料，其裝于主鐵芯(5)齒的兩側，阻磁C形環(7)采用阻磁材料，其與主鐵芯(5)的齒同 寬并裝于齒的對面、次鐵芯(6)的外圍，主鐵芯露出的面為工作面。
3. 根據權利要求1所述的板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置，其特征在于所述的主鐵芯 (5)的齒、阻磁C形環(7)和附加磁極(9)位于兩段線圈繞組(4)間隙的中間，線圈繞組(4) 與空心輥(3)間存在間隙，線圈繞組(4)外層無磁屏蔽環。
4. 根據權利要求1所述的板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置，其特征在于所述的鐵芯軸 (1)是非磁性不銹鋼材料，外形像喇叭，裝于組合鐵芯兩端，支撐并固定組合鐵芯和線圈繞 組(4)，使其靜止于空心輥(3)內中心，保持組合鐵芯和線圈繞組(4)的工作面始終平行于 板坯。
5. 根據權利要求1所述的板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置，其特征在于所述的空心輥 (3)是高溫機械性能特優的非磁性高溫合金，其外表面開有消除高溫熱應力的螺旋槽，所 述的螺旋槽，截面由三段園弧圓滑過渡，所述的輥端軸(2)是非磁性不銹鋼材料，內空像喇 叭、與鐵芯軸(1)相配合，輥端軸(2)裝于空心輥(3)兩端并支撐其旋轉。
6. 根據權利要求1所述的板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置，其特征在于所述的導流阻 磁環(8)是阻磁材料，位于線圈繞組(4)兩端并安裝于輥端軸(2)內端、空心輥(3)內。
專利摘要本實用新型涉及一種板坯連鑄高效輥式電磁攪拌裝置。本實用新型包括空心輥、輥端軸、導流阻磁環、鐵芯軸、線圈繞組和組合鐵芯的電磁攪拌裝置，其特點是所述的組合鐵芯由主鐵芯、次鐵芯、阻磁C形環及附加磁極組成，位于空心輥內工作時與空心輥相對作旋轉運動；線圈繞組分段間隙地繞制在組合鐵芯外表，線圈繞組與組合鐵芯間有一定的水隙；鐵芯軸裝于組合鐵芯兩端，鐵芯軸插裝于輥端軸中心，輥端軸裝于空心輥兩端并支撐其旋轉；鐵芯軸、線圈繞組與組合鐵芯位于空心輥內中心，導流阻磁環位于線圈繞組兩端并裝于輥端軸內端。本實用新型有效地解決了現存技術中有功磁場效率低、電磁攪拌力小、非工作區域磁泄露大的問題。
文檔編號B22D11/115GK201511110SQ20092025906
公開日2010年6月23日 申請日期2009年10月26日 優先權日2009年10月26日
發明者喬志洪, 侯亞雄, 彭立新, 趙訓迪, 鄭勇斯 申請人:湖南科美達電氣有限公司