鐵芯以及具有該鐵芯的電磁感應器和電磁攪拌裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種鐵芯以及具有該鐵芯的電磁感應器和電磁攪拌裝置。所述電磁攪拌裝置包括：外殼體、電磁感應器和冷卻水路，所述電磁攪拌裝置內部的電磁感應器的鐵芯的化學成分按重量百分比計包括：不超過0.025％的碳、不超過0.20％的硅、不超過0.30％的錳、不超過0.020％的磷、不超過0.020％的硫、0.15％～0.50％的鋁、不超過0.10％的鉻、不超過0.20％的鎳和不超過0.20％的銅，其余為鐵和不可避免的雜質。根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置的中心磁感應強度衰減微小，電磁性能優異，各項指標平穩，使用壽命較長。
【專利說明】鐵芯以及具有該鐵芯的電磁感應器和電磁攪拌裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電磁設備領域，尤其涉及一種鐵芯以及具有該鐵芯的電磁感應器和電磁攪拌裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著連鑄技術的發展，對鑄坯內部質量提出了更高要求。鑄坯內部質量在很大程度上取決于鑄坯內部是否呈現出均勻而致密的等軸晶凝固組織。然而，在鑄坯的實際凝固過程中，如果冷卻速度很快，則柱狀晶的生長容易產生“搭橋”現象，導致鑄坯內部發生諸如縮孔、偏析、疏松或聚集夾雜物等的缺陷，利用電磁攪拌裝置可以消除這些缺陷。
[0003]根據電磁感應現象，鋼水作為導體在流過磁場時會產生感生電流，感生電流產生的磁場與設定磁場之間的相互作用會推動鋼水運動，這就是電磁攪拌的原理，采用電磁攪拌裝置有利于改善鑄坯的凝固組織并且提高鑄坯內部的質量。在現有技術的電磁攪拌裝置中，電磁感應器的鐵芯屬于非硅鋼片材料，這種材料長期使用不但容易磁化，磁場跟隨性差，還容易產生反向磁場導致鐵芯的磁場快速衰減，嚴重影響使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種電磁攪拌裝置，通過改進鐵芯的成分來解決電磁攪拌裝置的中心磁感應強度衰減的問題。
[0005]本發明提供一種電磁攪拌裝置，所述電磁攪拌裝置包括:外殼體、電磁感應器和冷卻水路，所述電磁攪拌裝置的電磁感應器的鐵芯的化學成分按重量百分比計包括:不超過0.025 %的碳、不超過0.20 %的硅、不超過0.30 %的錳、不超過0.020 %的磷、不超過0.020%的硫、0.15%?0.50%的鋁、不超過0.10%的鉻、不超過0.20%的鎳和不超過0.20%的銅。
[0006]根據本發明的示例性實施例，所述電磁攪拌裝置的電磁感應器的鐵芯的矯頑力可以不超過32A/m,矯頑力時效增值可以不超過4%,最大磁導率可以不低于15.1X 10_3H/m。
[0007]本發明還提供一種鐵芯，所述鐵芯的化學成分按重量百分比計包括:不超過0.025 %的碳、不超過0.20%的硅、不超過0.30%的錳、不超過0.020 %的磷、不超過
0.020%的硫、0.15%?0.50%的鋁、不超過0.10%的鉻、不超過0.20%的鎳和不超過
0.20%的銅，其余為鐵和不可避免的雜質。
[0008]本發明還提供一種電磁感應器，所述電磁感應器的鐵芯是根據本發明的示例性實施例的鐵芯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]通過結合附圖對本示例性實施例的描述，本發明的上述和/或其他特征和方面將變得清楚和易于理解。在附圖中:
[0010]圖1是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的中心磁場強度與電流對應關系的曲線圖；
[0011]圖2是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的徑向磁場強度的曲線圖；
[0012]圖3是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的軸向磁場強度的曲線圖；
[0013]圖4是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的圓周磁場強度的曲線圖；
[0014]圖5是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的伏安特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]下面，將結合具體示例詳細地描述本發明。應理解的是，這里的描述只是解釋性和說明性的，本發明不局限于在此闡述的示例性實施例。
[0016]純鐵是鋼的一種，也屬于鋼材范疇，純鐵的主要成分是鐵，其他元素的含量非常少。本領域將這種接近于純鐵的鋼稱為工業純鐵，通常工業純鐵的質地很柔軟，韌性特別大，具有良好的電磁性能。本發明的示例性實施例選用純鐵作為電磁感應器的鐵芯的材料，并向純鐵中加入硅等合金元素，可以提高純鐵的電阻率和最大磁導率，降低矯頑力和鐵損，消除磁時效。
[0017]根據本發明的示例性實施例，電磁攪拌裝置包括:外殼體、電磁感應器和冷卻水路，其中，所述電磁攪拌裝置的電磁感應器的鐵芯的化學成分按重量百分比計可以包括:不超過0.025 %的碳、不超過0.20 %的硅、不超過0.30 %的錳、不超過0.020 %的磷、不超過0.020%的硫、0.15%?0.50%的鋁、不超過0.10%的鉻、不超過0.20%的鎳和不超過
0.20%的銅，其余為鐵和不可避免的雜質。
[0018]根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置內部的電磁感應器所具有的鐵芯具有優異的電磁性能，主要體現在以下幾個方面:
[0019]第一，鐵芯的鐵損低。鐵損指鐵芯損耗，是鐵芯的重要指標，而根據本發明的示例性實施例的鐵芯的鐵損很低。
[0020]第二，電磁性能良好。鐵芯的矯頑力He低，最大磁導率高。具體地講，根據本發明的示例性實施例的鐵芯的He不超過32A/m，μ max不低于15.1 X 10_3H/m。
[0021]第三，Bs值高。Bs值指飽和磁感，Bs值高可以使電磁感應器的鐵芯體積與重量減小，從而節約鐵芯、銅線和絕緣材料等的用量，而根據本發明的示例性實施例的鐵芯Bs值較聞。
[0022]第四，無磁時效。具體地講，根據本發明的示例性實施例的鐵芯的矯頑力時效增值不超過4 %，基本上沒有磁時效。
[0023]另外，根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置內部的電磁感應器的鐵芯還具有優異的化學性能和力學性能。例如，鐵芯材料的純凈度高，冶煉工藝精細，內部金相組織致密而均勻，氣體含量極少，該材料制成鐵芯后含磁量不超過0.004%，降低了材料自身所產生的反向磁場的強度。
[0024]另外，根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置內部的電磁感應器的鐵芯的冷、熱加工性能和沖片性能優異，這對于制造小型或微型電磁攪拌裝置用鐵芯而言具有得天獨厚的優勢。
[0025]此外，根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置內部的電磁感應器的鐵芯表面光滑平整，厚度均勻，填充系數高，表面絕緣膜的附著性和焊接性良好，不但能夠改善沖片性，還可以保證加工精度。
[0026]根據本發明的示例性實施例，鐵芯的化學成分按重量百分比計包括:不超過
0.025 %的碳、不超過0.20%的硅、不超過0.30%的錳、不超過0.020 %的磷、不超過
0.020%的硫、0.15%?0.50%的鋁、不超過0.10%的鉻、不超過0.20%的鎳和不超過
0.20%的銅，其余為鐵和不可避免的雜質。
[0027]根據本發明的示例性實施例，可以制造具有根據本發明的示例性實施例的鐵芯的電磁感應器，再將根據本發明的示例性實施例的電磁感應器應用于電磁攪拌裝置，可以得到電磁性能和機械性能均不遜于現有的電磁攪拌裝置的根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置。為了全面考察根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置的綜合性能，進行了以下試驗。
[0028]下面，將結合具體試驗描述安裝有根據本發明的示例性實施例的鐵芯的電磁攪拌裝置和安裝有普通鐵芯的電磁攪拌裝置的電磁特性。
[0029]示例與對比例同時投入使用，在同樣的環境和工況下進行了一年的在線運行測試。主要測試設備、儀表和工具的配置如下:
[0030]低頻電源(O?50Hz 600A)、試驗變壓器(O?6600V)、JDC-2絕緣電阻測試儀1000V檔、QJ44型雙臂電橋、5070型高斯計、流量計。
[0031]示例和對比例主要圍繞以下四個方面展開測試:電氣參數、對地絕緣電阻、工頻耐壓試驗、磁場強度測試和伏安特性測試。
[0032]1、示例和對比例的主要電氣參數相同，均為:
[0033]容量:390KVA，160KW
[0034]相數:3
[0035]電壓:400V
[0036]電流:565A
[0037]頻率:2.4Hz
[0038]2、對地絕緣電阻
[0039]示例:A相:1200ΜΩ B 相:1200ΜΩ C 相:1200ΜΩ
[0040]對比例:Α相:6000ΜΩ B 相:6000ΜΩ C 相:6000ΜΩ
[0041]根據測試結果可以得知安裝有示例性實施例的鐵芯的電磁攪拌裝置的對地絕緣性能更加優異。
[0042]3、工頻耐壓試驗
[0043]試驗在50Hz、2500V的條件下進行，要求歷時I分鐘無擊穿接地。
[0044]示例:合格
[0045]對比例:合格
[0046]根據測試結果可以得知兩種電磁攪拌器的工頻耐壓均符合要求。
[0047]4、磁場強度測試
[0048]針對示例與對比例分別進行了同等條件下的中心磁場強度試驗、徑向磁場強度試驗、軸向磁場強度試驗和圓周磁場強度試驗，并在最后針對示例與對比例的電磁攪拌裝置的伏安特性進行了測試，取得的結果如下。
[0049]表I中心磁場強度與電流對應關系(1-B特性)
[0050]
I電流(A)IlOO |200 |300 |400 丨500 丨600
^i] 磁場強度(GS)~ 173 329 483 606 690 738
對比例~ 磁場強度(GS)~ 178 325 486 612 687 741
[0051]表I是示例與對比例的中心磁場強度與電流的對應關系試驗數據，根據表I繪制成的曲線圖如圖1所示。
[0052]圖1是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的中心磁場強度與電流對應關系的曲線圖。根據圖1可知，示例與對比例的電磁攪拌裝置的中心磁場強度與電流變化關系基本一致。
[0053]表2徑向磁場強度對比表(額定電流:565A，單位:GS)
[0054]
r/mm|-395 卜350 卜300 |-250 卜200 |-150 卜 100 |-50~?0
^ij1298 1260 1070 980~871 ~794~754~?Τδ~707
對比例1300 1261 1068 978~869~795~750~713~705
r/mm+50 +100 +150 +200 +250 +300 +350 +50 +395
^i]708~748~790~869~976~ 1084 1278 708~1295
對比例706~749~788~867~973~ 1082 1275 706~1293
[0055]表2是示例與對比例的徑向磁場強度對比試驗數據，其中，r表示鐵芯半徑，根據表2繪制成的曲線圖如圖2所示。
[0056]圖2是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的徑向磁場強度的曲線圖。根據圖2可知示例與對比例的電磁攪拌裝置的徑向磁場強度分布基本一致。
[0057]表3軸向磁場強度對比表(額定電流:565A，單位:GS)
[0058]
h/mm 1-50 |θ~|50 IlOO Il50 |200 |250 |300 |350 |400 |450 ΙδΟΟ |550 ΙθΟΟ |650^i] 405 493 665 668 676 693 692 675 639 587 523 454 385 321 266對比例 403 495 666 665 668 695 691 677 637 589 525 457 381 323 264
[0059]表3是示例與對比例的軸向磁場強度對比試驗數據，其中，h表示電磁攪拌器底面距測試點的高度，單位mm。
[0060]根據表3繪制成曲線圖如圖3所示。圖3是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的軸向磁場強度的曲線圖。根據圖3可知，兩種電磁攪拌裝置的軸向磁場分布基本一致。
[0061]表4圓周磁場強度對比表(額定電流:565A，單位:GS)
[0062]
I
θ/°O 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
r=100 723 715 722 748 765 754 764 772 | 766 754 715 718
亍
r=250 864 853 880 976 1054 1002 1028 958 1002 980 915 871
例-----------
r=395 !390 1267 1573 1295 1667 1270 1703 1315 1581 1298 1554 1238
對 F10 721 716 723 748 767 756 763 772 763 752 717 720
比 r=250 867 851 883 979 1052 1003 1025 956 1005 978 913 868
例 r=395 1393 1268 1574 1293 1669 1273 1700 1315 1583 ' 1294 1555 123()
I_^_L__I_^__^_I_^_I_?_^_I_
[0063]表4是示例與對比例的圓周磁場強度對比試驗數據，其中，r表示測量點距攪拌器中心軸線位置的距離，單位mm。
[0064]根據表4繪制成的曲線圖如圖4所示。圖4是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的圓周磁場強度的曲線圖。根據圖4可知，兩種電磁攪拌器圓周磁場強度分布基本一致。
[0065]表5伏安特性對應關系(V-1特性)
[0066]
I電流(A) [?00 [200 [300 [400 [500 [600
^ij~ 電壓(V) 58 109 159 198 226 246
對比例電壓(V) 61 Τ?2 162 201 227 248
[0067]表5是示例與對比例的伏安特性數據，根據表5繪制成的曲線圖如圖5所示。
[0068]圖5是示出根據本發明的示例與對比例的電磁攪拌裝置的伏安特性曲線圖。根據圖5可知，示例和對比例的電磁攪拌裝置的伏安特性基本一致，并且在電流相同的情況下，示例的電壓低于對比例的電壓，說明示例的電磁攪拌裝置與對比例的電磁攪拌裝置相比，
功率更高。
[0069]綜上所述，利用根據本發明的示例性實施例的鐵芯制成的電磁攪拌裝置的電磁性能毫不遜于普通的電磁攪拌裝置。經過一年的測試，普通電磁攪拌裝置的中心磁感應強度衰減達到20%，而根據本發明的示例性實施例的電磁攪拌裝置各項指標平穩，沒有出現中心磁感應強度衰減的現象。
[0070]雖然已經結合附圖描述了本發明的示例性實施例，但本領域技術人員應清楚的是，在不脫離本發明的精神和原則的情況下，可以對示例性實施例進行各種修改和變化。
【權利要求】
1.一種電磁攪拌裝置，所述電磁攪拌裝置包括:外殼體、電磁感應器和冷卻水路，其特征在于所述電磁攪拌裝置內部的電磁感應器的鐵芯的化學成分按重量百分比計包括:不超過0.025wt%的碳、不超過0.20wt%的娃、不超過0.30wt%的猛、不超過0.020wt%的磷、不超過0.020wt%的硫、0.15wt%?0.50wt%的招、不超過0.10wt%的鉻、不超過0.20wt%的鎳和不超過0.20wt%的銅，其余為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的電磁攪拌裝置，其特征在于所述電磁攪拌裝置內部的電磁感應器的鐵芯的矯頑力不超過32A/m，矯頑力時效增值不超過4%，最大磁導率不低于15.lXl(T3H/m。
3.—種鐵芯，其特征在于所述鐵芯的化學成分按重量百分比計包括:不超過0.025wt%的碳、不超過0.20wt%的娃、不超過0.30wt%的猛、不超過0.020wt%的磷、不超過0.020wt%的硫、0.15wt%?0.50wt%的招、不超過0.10wt%的鉻、不超過0.20wt%的鎳和不超過0.20wt%的銅，其余為鐵和不可避免的雜質。
4.一種電磁感應器，其特征在于所述電磁感應器的鐵芯是根據權利要求3所述的鐵-!-HΛ ο
【文檔編號】C22C38/20GK104139167SQ201410373181
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】盧明輝, 馬義健, 黎愛軍 申請人:攀鋼集團工程技術有限公司