[發明專利]一種通過加入電磁場抑制鋼包水口形成旋渦的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011172856.9
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112276025B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 岳強;余慧;胡睿;康志偉;曾岳飛;楊澤曦
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學;河北敬業高品鋼科技有限公司
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00;B22D41/50
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜

1.一種通過加入電磁場抑制鋼包水口形成旋渦的裝置，包括鋼包(1)，其特征在于：還包括電磁機構，所述的電磁機構包括第一電磁線圈(71)、第一電源(73)、第二電磁線圈(74)和第二電源(76)；所述的第一電磁線圈(71)和第二電磁線圈(74)沿鋼包(1)周向環繞，第一電磁線圈(71)和第二電磁線圈(74)沿豎直方向上下分布；第一電磁線圈(71)與第一電源(73)連接，第二電磁線圈(74)與第二電源(76)連接；該裝置還包括底座(6)，所述的鋼包(1)安放在底座(6)上；所述的底座(6)上設置有升降機構，該升降機構固定端與底座(6)連接，移動端與第一電磁線圈(71)和第二電磁線圈(74)連接。

2.根據權利要求1所述的一種通過加入電磁場抑制鋼包水口形成旋渦的裝置，其特征在于：所述的鋼包(1)外側設置有隔熱板(5)，該隔熱板(5)外側包裹有保溫棉(4)，所述的第一電磁線圈(71)和第二電磁線圈(74)環繞在保溫棉(4)上。

3.根據權利要求2所述的一種通過加入電磁場抑制鋼包水口形成旋渦的裝置，其特征在于：所述的隔熱板(5)設置在底座(6)上部。

4.根據權利要求3所述的一種通過加入電磁場抑制鋼包水口形成旋渦的裝置，其特征在于：所述的隔熱板(5)與底座(6)之間設置有間隙，該間隙內通入冷卻水(3)。

5.根據權利要求4所述的一種通過加入電磁場抑制鋼包水口形成旋渦的裝置，其特征在于：所述的第一電磁線圈(71)和第一電源(73)之間設置有第一開關(72)；第二電磁線圈(74)和第二電源(76)之間設置有第二開關(75)；所述的鋼包(1)外表面包裹一層無磁性鋼(2)。

6.利用權利要求1-5任一項所述的裝置抑制鋼包水口形成旋渦的方法，其特征在于，其步驟為：

步驟一、根據水口(12)的直徑和偏心率計算旋渦形成的臨界高度，并將鋼包(1)放置于電磁線圈中，可調節電磁線圈高度，使其上部線圈位于旋渦形成的臨界高度處；

步驟二、實時記錄鋼包(1)質量，并計算出鋼液液面高度；

步驟三、當鋼液液面達到臨界高度時，打開第一開關(72)和第二開關(75)，使第一電磁線圈(71)和第二電磁線圈(74)通電，產生洛倫茲力使鋼水運動；

步驟四、鋼包(1)澆注結束后，斷開第一開關(72)和第二開關(75)。

7.根據權利要求6所述的利用裝置抑制鋼包水口形成旋渦的方法，其特征在于：所述的步驟一中，利用式(5)計算得出旋渦形成的臨界高度，

h＝65.276+1.427d-76.778ε (5)

式中，h為臨界高度，d為水口(12)直徑，ε為水口(12)偏心率。

8.根據權利要求7所述的利用裝置抑制鋼包水口形成旋渦的方法，其特征在于：所述的步驟二中，利用公式(3)計算鋼液液面高度，

其中，M為鋼包(1)整體質量，m為空包質量，r為鋼包(1)下底半徑，ρ為鋼液密度，h為鋼液液面高度。

9.根據權利要求8所述的利用裝置抑制鋼包水口形成旋渦的方法，其特征在于：所述的步驟三中，調節兩電磁線圈功率，對鋼液施加徑向電磁力F_r，徑向電磁力F_r通過式(4)計算，

其中，I為施加的交變電流，μ_e為磁導率，r為距徑向距離，R為無量綱徑向距離，f(ξ，R)是關聯函數；

同時，利用電磁線圈產生的熱能對澆注末期的溫降進行補償，感應加熱的電功率根據式(6)進行計算，

P＝λ·f²·B_m·V₂ (6)

其中，P為渦流功率，f為電流頻率，B_m為最大磁感應強度，λ為鐵芯材料的電阻系數，V₂為鐵芯材料的體積。