[實用新型]一種磁場幅頻相聯合調制電磁攪拌裝置

無效

• 申請號: 201020206078.6
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN201676661U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 雷作勝;王冠;高齊;任忠鳴;鄧康
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01F13/08
• 分類號: B01F13/08;B22D11/115;B22D27/02;F27D27/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種磁場幅頻相聯合調制的電磁攪拌器，用于冶金過程中的電磁攪拌，屬于材料的電磁制備領域。

背景技術

電磁攪拌技術是一項傳統的能有效改善鑄坯表面及內部質量、提高等軸晶比率、細化晶粒的手段。在連鑄過程中，從結晶器開始到二冷段最后到凝固末端所有帶液芯的區域都可采用電磁攪拌技術來達到改善鑄坯表面及內部質量、提高等軸晶比率、細化晶粒的目的。在該技術的運用過程中，施加的磁場都是幅/頻/相恒定的磁場，或者幅值和頻率可調的磁場。這樣的情況下，隨著攪拌強度的增強，雖然能起到提高等軸晶比率、細化晶粒的作用，但是由于金屬液流動的傳質作用，使得凝固后的鑄坯產生了嚴重的偏析問題，典型表現為“白亮帶”的產生，這是由于液態金屬流動對凝固的影響。要較好的控制連鑄過程，必須靈活調節幅/頻/相三個參數，以控制作用在液態金屬內的電磁力的大小，作用點及方向，從而精確控制液態金屬的流動，進而較好的控制金屬液的凝固，達到改善鑄坯質量，提高生產率的目的。

發明內容

本實用新型的目的為解決已有技術存在的缺陷，達到設計并精確控制金屬液流動，提供一種磁場幅頻相聯合調制電磁攪拌裝置。

為達到上述目的，本實用新型的構思是：

永磁體鑲嵌在機械旋轉的環形鐵芯中，環形鐵芯連接可編程的步進電機，步進電機的頻率和相位可調，它帶動鐵芯旋轉；磁場發生器、磁場和步進電機始終保持相同的旋轉方式。

電磁攪拌器包裹在結晶器的外緣，產生的磁場透過結晶器作用于內部的金屬液，磁場按照一定的規律變化，金屬液中會產生感應電流，結合磁場的旋轉，金屬液就會受到周向的電磁力，在電磁力的作用下金屬液旋轉，從而達到攪拌的目的，提高鑄坯的凝固質量。

所述磁場發生器的幅頻相調制方式為：

①通過設計不同的程序，改變步進電機的旋轉速度，實現調節磁場頻率ω的目的；

②通過設計不同的程序，改變步進電機的旋轉方向，實現調節磁場相位φ的目的；

③通過鑲嵌不同材質的永磁體，或者改變永磁體的排列方式，或者在旋轉空腔和金屬液之間機械的插入和拔出永磁體，或者這三者中的一種或多種方式同時進行，以達到調節磁場幅值B₀的目的；

在本實用新型中，磁場的頻率頻率ω的變化范圍為0～100000Hz；磁場初始相位φ的范圍為0～360°；永磁體的材質為氧化磁鐵、合金磁鐵、釹鐵錋磁鐵、釤鈷磁鐵、橡膠磁鐵、塑料磁鐵中的一種或多種，而且永磁體的排列方式為附圖3、附圖4、附圖5中的一種或多種。

根據上述實用新型的構思，本實用新型采用下述技術方案：

一種磁場幅頻相聯合調制電磁攪拌裝置，包括電磁攪拌器(8)包裹在結晶器(2)的外緣，所述電磁攪拌器(8)的結構為：永磁體(6)鑲嵌在一個環形鐵芯(7)中，該環形鐵芯(7)通過傳動齒輪(5)連接可編程的步進電機(4)，而由步進電機(4)帶動鐵芯(7)旋轉，電磁攪拌器(8)的磁場和步進電機(4)始終保持相同的旋轉方式。

所述永磁體(6)的材質為氧化磁鐵、合金磁鐵、釹鐵錋磁鐵、釤鈷磁鐵、橡膠磁鐵、塑料磁鐵中的一種或多種，所述永磁體(6)的排列方式為S極和N極對稱分布在兩半圓周上；S極和N極相間、呈周向排列；S極和N極分別在兩半圓軸向均布排，這三種排列方式中的一種或多種。

本實用新型和現有技術相比具有以下顯而易見的實質性特點和優點：

(1)將磁場內在的性能參數——幅值、頻率、相位外化；永磁體的性能參數原本是其內在的固有性質，而本方案通過引入可編程的步進電機，并且使其與磁場發生器始終保持相同的運動狀態，從而將永磁體性能參數的變換等價為步進電機轉動方式的變換，而后者的改變更直觀且易于控制，操作性強。

(2)將磁場聯合的性能參數——幅值、頻率、相位分隔；永磁體的性能參數總是交織在一起的，一變俱變，一恒俱恒，而本方案通過步進電機的等價，將幅值、頻率、相位轉化為三個獨立變化的參數，而且三者的調制可以實現定量化，這樣不僅能夠得到任何波形的磁場，還能定量分析三者單獨或聯合作用時對金屬液的影響規律，實現精確控制金屬液流動的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型幅頻相聯合調制電磁攪拌裝置的結構示意圖；

圖2是電磁發生器的結構示意圖；

圖3、圖4、圖5是環形鐵芯中永磁體可能的排列方式圖；

具體實施方式

本實用新型的優選實施案例結合附圖說明如下：