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炼钢炉/冶金机械 |
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俄冶金设备科技研究院研制的模件式电磁搅拌装置 |
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| http://cn.newmaker.com
3/16/2007 4:44:00 PM
佳工机电网
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现在，电磁搅拌装置已成为连铸机生产优质连铸坯中不可缺少的重要一环。连铸电磁搅拌装置从工作原理上讲与直线电机或异步电机相似。这类电机气隙较大，因而线性电流负荷也大。这样就需用人为方法冷却电磁搅拌装置绕组，防止其温升过高。
俄冶金设备科技研究院是从结晶器用的电磁搅拌装置开始上述专题研究的。最初开发的这种装置是使电流直接流过结晶器铜壁形成旋转磁场。在这种情况下克服了铜壁的屏蔽影响。此种装置是采用长条状绕组，将绕组置于铜壁下部的竖向凹槽里，用铜壁上部作公用星形接线点。这种绕组只有一匝线圈，相电流1000A，相电压3-5V，电流频率 50Hz。这种装置1983年在奥斯科尔电冶金公司300X360mm大方坯连铸机上投人工业运行。经检测，在铸坯外壳与液芯分界面上形成0．13T感应强度，钢水流速最高达 0．7m／s。这些参数明显改善了连铸坯宏观组织。与此同时认定，这种低电压装置有某些缺点：铜耗高，馈线及母线损耗严重超标，以及必需用水冷却等。考虑这些缺点，参考国外经验，俄冶金设备科技研究院于1986年开发出采用电网电压的定子式电磁搅拌装置 IICaH—300X360，并在1988年在奥斯科尔电冶金公司3号连铸机上完成了试验。此装置实质上是一个单向直线电机定子，可保证与低电压电磁搅拌装置相同的电磁感应强度，因而取得同样的冶金效果。但这种装置是用分散零件组成，结构显得庞杂，特别是有三个冷却系统，使用起来相当麻烦。
俄冶金设备科技研究院是科研与生产结合集团，在对结晶电磁搅拌用的定子式装置各种结构方案分析中，将开发重点放在整体磁极模件为基础的电磁搅拌装置上。这种装置电源频率为3-7Hz，故可用结晶器壁作定子装置的外部磁导体。定子装置的模件化可选择各种不同的磁极配置及不同数目的磁极。经研究与实验，开发出两种类型磁极模件：一种是将绕组置于密封的外壳里，用专用固体冷却器对绕组进行间接冷却；另一种是用潜水导线做绕组，用水直接冷却线匝，无需采用传统电机制造工艺。采用两种不同磁极模件的电磁搅拌效果经比较得出如下评语：在磁极磁通势能相等条件下，头一种磁极模件(间接冷却)的磁场强度，由于冷却器屏蔽影响，比第二种磁极模件(潜水导线)低 15％。头一种磁极模件的温升允许电流密度 (7．6A／mm2)比第二种磁极模件的此电流密度(15．4A／mm2)低1／2。而同样空间的铜填充系数，头一种磁极模件为0．54，第二种磁极模件为o．25。因而按极限允许磁通势能计算，代表电磁搅拌效果的钢水最大流速，第一比第二种磁极模件低10-15％。经上述比较，可认为第二种磁极模件比第一种优越，因为它促成的钢水流速较高，结构简单可靠，而且便于维护，同时在外壳绝缘下降低允许值时，基本构件可重复使用。第二种磁极模件电磁搅拌装置在奥斯科尔电冶金公司300x 360大方坯连铸机结晶器上进行了工业试验。结晶器内中心处磁感应强度为0．04T。对着磁极的结晶器壁近处为 0．87T。钢水最高流速达0．7m／s，连铸坯宏观组织明显改善：柱状树枝结晶区宽度及晶体尺寸变小，收缩性偏析由最大的5级降到 2级，夹杂物分布更为均匀。用在小方坯连铸上的效果与上述相似。
200x1200mm板坯连铸机结晶器用的电磁搅拌装置是1985年在北方钢厂试用的。由于板坯连铸机结晶器铜壁厚度较大，上述磁极模件未能在板坯连铸上使用。俄冶金设备科技研究院利用大方坯连铸结晶器结构开发成果，为板坯连铸研究出一种钢壁较薄、磁极也模件化的结晶器，并将电磁搅拌主件——定子装置仍置于结晶器壁内。经在北方钢厂板坯连铸机上进行工业试验确认，在板坯结晶两侧向所有六个电磁感应元件同时引入电源供电时，搅拌效果最好。仅在一侧向并列的电磁感应装置连接馈线供电时，效果也很好。当结晶器一侧引入电源及相电流为6000A时，磁场感应强度为0．05—0．08T。当电磁感应装置相电流为6000—8000A时，板坯内柱状晶体不再增长，球化晶体区扩大，宽达110mm。当相电流为8000A时，最易出现中心疏松及裂纹的电工钢不再有轴向裂纹，轴向区疏松不超过2级，而没有电磁搅拌为4级。
世界各国的作法一般是由机械制造企业设计及提供炼钢用的连铸机；而连铸机用的电磁搅拌装置是由电气设备生产厂家开发及制造，同时要恪守最少改动连铸机结构这一条件。到目前为止，国外公司多半将结晶电磁搅拌装置做成异步电机定子形式，很象传统电机定子。同时结晶器壁及定子装置主件都被利用，成为电磁搅拌型结晶器的结构构件。
俄冶金设备科技研究院作为连续铸钢设备及冶金设备电磁装置设计与研究机构，为大、小方坯及板坯连铸机开发出装在结晶器壁体里的模件式电磁搅拌装置。这种定于式装置能在保持同等钢水搅拌强度条件下，随铸坯尺寸而异，使电磁装置所需设备容量减少1／2-4／5，而且能减轻电磁搅拌装置的重量。应强调的是，磁极采用潜水导线绕组的模件式电磁搅拌装置具有极高的可靠性，因为经过多年的研究与改进，这种导线的耐热性及机械强度都有很大提高。
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