[發明專利]一種連鑄結晶器電磁攪拌器電磁力矩的測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201610355107.7
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN105880497B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 包燕平;安航航;王敏;趙立華;王林靜;彭尊;王達志
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115;B22D2/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明主要屬于結晶器電磁攪拌器電磁力矩測量技術領域，具體涉及一種測量連鑄結晶器電磁攪拌器電磁力矩的測量方法及裝置。

背景技術

電磁攪拌一方面通過交變磁場作用于鑄坯中心的熔融鋼水，產生的電磁推力攪動鋼水，從而打碎凝固前沿的柱狀晶，碎晶未融合部分作為等軸晶的晶核；另一方面是通過攪拌使鋼水成分和溫度均勻，降低凝固前沿的溫度梯度。在連鑄上采用結晶器電磁攪拌工藝，不但可以提高鑄坯表面及皮下質量，促進夾雜物上浮，同時有效地改善鑄坯的內部組織結構，抑制柱狀晶生長，促進等軸晶生成，減少成分偏析，減輕中心疏松和中心縮孔。幾十年來，國內外學者對電磁攪拌技術進行了大量的理論及實驗研究，并應用于工業生產。電磁攪拌技術已經成為連鑄過程中改善鑄坯質量的最重要和最有效的手段之一，但不合適的攪拌參數不僅無法具有明顯的冶金效果，還可能帶來液面波動、夾渣等后果，不利于保證產品質量。

根據電磁攪拌理論及實際應用研究，衡量電磁攪拌強度的常用的指標有三個：磁場強度、攪拌力和攪拌速度。

由于容易測量，目前應用最多的是采用磁場強度為標準?，F場一般是在鑄機空載的情況下，采用高斯儀測量結晶器內不同攪拌電流和攪拌頻率下的磁場分布，但由于磁場的可迭加性原理，在同一空間點上，各次諧波的磁感應強度可迭加成合成磁感應強度，而通常用高斯計測出的磁感應強度實際是合成磁感應強度而非需要的一次基波磁感應強度。當變頻電源的高次諧波分量較大時，合成的磁感應強度很大，容易造成攪拌強度已足夠大的假象。

電磁攪拌的實質是利用鑄坯液相穴中感生的電磁力，強化鋼液的運動，由此強化鋼液的對流—傳熱和傳質過程，從而控制鑄坯的凝固過程，由此可見，鋼液的攪拌運動與鑄坯的凝固組織以及鑄坯的冶金效果建立最直接的關系，但是，由于連鑄高溫鋼液的攪拌速度不易測量，攪拌速度的計算依賴諸多的因素且不準確，因此，很難將攪拌速度作為攪拌強度的指標進行測量。

電磁力矩更接近電磁攪拌器的真實性能，電磁攪拌需要的是鋼水中感生的電磁力矩；且電磁力矩能夠更直觀地判斷電磁攪拌器的工作能力，即攪拌效果。磁感應強度只是聯系攪拌器激磁電流和鋼水中感生的電磁力矩之間的一個中間參數，鋼水中感生的電磁力矩才是推動鋼水運動的原動力。因此電磁力矩作為攪拌強度的指標更為合理。

電磁力矩作為評價攪拌效果的指標，通常是指凝固前沿的電磁力使鋼水產生的電磁力矩。

在實際應用中，澆注過程中測量結晶器內鋼液凝固前沿的電磁力矩較為困難，因此通常在停澆過程中鑄機空載的情況下，測試原理是模擬連鑄過程中結晶器鋼液在交變磁場中受到的實際作用力矩的大小。一般采用自制的電磁扭矩測量儀測量不同攪拌電流和攪拌頻率下的扭矩。

目前存在的電磁力矩測量儀器并沒有統一的標準，導致同樣的狀況下，文獻中采用不同的電磁力矩測量儀測定的數值相差甚大，且對于測量方法介紹不詳，對于調整結晶器電磁攪拌參數無法提供可靠的依據。例如，現有技術中的手持式扭矩儀，雖然操作方便，但由于結晶器電磁攪拌器的電磁力矩相對較小，扭矩測量儀對電流變化的響應差且精度不高，測量的實際扭矩偏差較大。

有鑒于此，有必要提供一種標準化的可精確測量結晶器電磁攪拌器的電磁力矩的方法及裝置克服以上缺陷。

發明內容

為解決現有技術的不足之處， 本發明了提供一種連鑄結晶器電磁攪拌器電磁力矩的測量方法以及裝置。利用發明所述測量方法和裝置，解決了現有結晶器電磁攪拌參數制定耗時且耗力不準確的問題，以及解決了現有的結晶器電磁攪拌器的電磁力矩測量裝置在測量過程中存在的測量精度差、測量方法不盡詳細等問題。通過對連鑄過程結晶器電磁攪拌器電磁力矩進行精確測量，改善了現有結晶器電磁攪拌參數制定中存在的問題，可實現花費較小且簡單快捷地對結晶器電磁攪拌參數的制定，對改善鑄坯質量提供堅實可靠的依據。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種連鑄結晶器電磁攪拌器電磁力矩的測量裝置，所述測量裝置包括測量部分、支撐部分和輸出部分；

支撐部分：用于支撐和固定整個測量裝置、調節和標定測量裝置的測量位置以及保證測量時測量裝置的對中位置，以提高測量準確性；

測量部分：采用非磁性材料制備，所述測量部分包括扭矩傳感器、傳感器底座、扭矩傳遞軸、扭矩傳遞桿、聯軸器、軸承和扭矩測量探頭；所述傳感器底座用于承接整個測量部分，并所述測量部分通過所述傳感器底座固定于所述支承部分；

輸出部分：與所述測量部分電連接，所述輸出部分為顯示儀表。

進一步地，所述扭矩傳感器采用反作用力型扭矩傳感器。