| 電磁攪拌器 | |
| 作者：岳陽中科電氣有限公司 殷利民 | |
| 連鑄電磁攪拌器是一種工作在高溫高濕度及高塵渣等惡劣環(huán)境下的電氣設備。為了達到必要的電磁推力，同時又要盡量減小電磁攪拌器的體積，往往設計成工作在大電流、低電壓、低頻率狀態(tài)下。因此，無論對本體還是對其配套逆變電源系統(tǒng)，都提出了比較苛刻的要求。的有效可靠冷卻，逆變電源的性能及可靠性，各種保護功能的靈敏度及可靠性等等，都變得至關重要。這些首先得從參數(shù)及結構設計上進行精細及科學的設計計算。其次，比設計更重要的是怎樣從制造工藝上保證設計的可行性及*性。 2、參數(shù)設計 連鑄電磁攪拌的實質在于借助電磁力的作用來強化鑄坯中末凝固鋼液的運動，從而改變鋼水凝固過程中的流動，傳熱和遷移過程，達到改善鑄坯質量的目的。影響連鑄電磁攪拌的冶金效果的主要因素在于：a.能否提供足夠大的電磁推力。b.不同鋼種的末凝固鋼液需要多大的電磁推力。c.電磁攪拌的作用區(qū)域是否足夠大。d.電磁攪拌的安裝位置是否得當。第1、第3個因素取決于的參數(shù)及結構設計水平，而第2、第4個因素則取決于的運行工藝。因此，一套電磁攪拌裝置要達到*的冶金效果，除了要求其本身性能優(yōu)良外，還要求使用操作者有一定的實踐經驗，這些要在以后的使用操作過程中不斷的積累和豐富。
fe≈1/2σVsBo2KsKe …… ① 式中： σ—鋼液的電導率 Vs—磁場的運行速度（Vs =2τf ，f頻率，τ極距） Bo—表面磁場強度 1/Ks—磁場的衰減系數(shù)（變量） Ke—磁場的漏磁系數(shù) 由此可見，電磁推力與很多因素有關，是一個很復雜的變量。但也不難發(fā)現(xiàn)，影響電磁推力大小的主要因素為： a.的表面磁場（Bo） b.磁場的運行速度（Vs） c.的固有特征系數(shù)（Ks·Ke） d.鋼液的電導率（σ） 上述第1、2、3、個因素取決于的結構及電磁參數(shù)，第4個因素則取決于被攪拌鋼液的成份。一般來講在攪拌區(qū)域內，電磁推力必須使鋼液的流動速度達到0.5～1m/s，太小無法使鋼液流動起來，太大又易產生負偏析、同時運行也不經濟。因此在設計時應考慮以下幾個方面： 1.1.1.電磁功率 從上面①式可知對電磁推力影響zui大的是的表面磁場（Bo），而Bo是與的線圈安匝數(shù)（N·I）成正比的。通常，由于受安裝空間的限制同時也為了降低電磁功率，線圈匝數(shù)（N）不能加得太多，因此，怎樣zui大限度的提高電流強度（I）就成為提高電磁推力的zui有效途徑。當然電流強度的提高也會受到很多限制，比如，線圈的發(fā)熱如何帶走，低頻電源的成本如何控制等等。因此應合理分配電流及匝數(shù),通常的原則是：平衡考慮設備成本，適當增加電流強度,以期用zui小的電磁功率達到zui大的電磁推力。 1.1.2.*頻率 從上面①式可知增加頻率（f）可增加電磁推力，但另一方面，增加頻率會引起磁場衰減系數(shù)（1/ks）變大，從而又減小電磁推力，因此電磁推力隨頻率的變化不是單調的，而是有一個zui大值。同時頻率的增加，還會引起感應電壓的增加，從而引起電磁功率的增加，關系較復雜。要定位是不現(xiàn)實的也沒有必要，*頻率可通過理論分析及實際測試進行確定，原則是：在同等電磁功率下，盡可能達到zui大的電磁推力。 1.1.3.鋼水導電率 不同鋼種，其鋼液導電率（σ）是不同的，但相差不是很大，因此一般情況下，可以不予考慮。 1.1.4.鋼液粘度 從力學原理上來講，電磁攪拌的過程，實質上就是電磁力克服鋼水粘性力從而使鋼液產生運動的一種過程，不同鋼種，其粘性系數(shù)相差很大，因此所需電磁推力也是不同的，對碳結構鋼而言，主要取決于含C量，含C量越高所需電磁推力就越大，不銹鋼所需電磁推力比碳鋼要大1倍以上。具體應根據(jù)鋼種和鑄坯截面及安裝位置進行確定。 1.1.5.合金元素的影響 合金元素的加入改變了凝固組織結構，不同化學成份的鋼水其柱狀晶發(fā)展程度也不一樣，一般來講合金元素的成份越多，其柱狀晶就越發(fā)達，所需電磁力也越大。 3、結構設計 主要由產生電磁場的電磁感應器、保護電磁感應器的外殼體及冷卻電磁感應器的冷卻水路組成。從結構上來講，電磁攪拌大致有以下三種結構形式：“油—水”二次冷卻結構形式、外水直冷式結構形式、空芯銅管內冷式結構形式。 “油一水”二次冷卻結構形式其感應器浸泡在不導電的硅油中進行冷卻，殼體設計成夾層結構，夾層中通水與硅油進行熱交換以帶走感應器的熱量。由于冷卻效率差，體積大，現(xiàn)已被淘汰。 第二種是以法國ROEC公司為代表的外水直冷式結構形式。其感應器直接浸泡在凈化水中進行冷卻，其zui大的優(yōu)點是冷卻效果較好、體積小。因此單位體積產生的攪拌功率大，且結構簡單、使用方便，可以制作成結晶器內置式結構；但由于感應器長期浸泡在水中其繞組絕緣很容易損壞，因此缺點也同樣突出，就是使用壽命短，一般為1~2年。 第三種是以瑞典ABB公司為代表的空芯銅管內冷式結構形式。其感應器繞組由空芯銅管繞制而成，銅管內通純水進行冷卻?？招你~管內冷技術是一種比較復雜的電磁產品冷卻技術。此項技術在電磁攪拌裝置上的應用研究zui開始主要用于大型板坯連鑄電磁攪拌裝置上，在國內也只有本公司研制成功過這種裝置。方坯電磁攪拌裝置與板坯電磁攪拌裝置的zui大不同在于：方坯電磁攪拌裝置體積小，而空心銅管在同等導電截面下，比實心電磁線體積要大，因而鐵芯采用常規(guī)的齒槽結構則無法裝下采用空心銅管繞制的線圈，為此必須改變鐵芯結構，采用不帶齒槽的環(huán)形鐵芯，采用克蘭姆環(huán)形繞組環(huán)繞在鐵芯上?？招俱~管內冷式電磁攪拌裝置zui大的優(yōu)點是絕緣結構合理，性能穩(wěn)定，使用壽命長（可達5~8年），同時冷卻效率zui高，使用維護方便；其缺點是結構較復雜，制作工藝講究，體積稍大。 |
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