一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备的制作方法

1.本实用新型涉及钢水精炼装置技术领域，具体为一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备。


背景技术：

2.不管是电炉炼钢还是转炉炼钢，因原材料的原因，钢水中会含有大量的杂质，除杂是炼钢—连铸两个工艺之间的一个重要环节，关系到钢材成品的质量。
3.传统的钢水精炼技术有多种，如吹氩、真空精炼等，但是装置都比较复杂，实施成本高，有一定的安全隐患，做到钢水的高纯净度有一定的困难，曾经有人设计制作过钢包电磁搅拌器，但由于钢包尺寸大，交流电磁搅拌器磁场的透磁深度受到本身技术限制及钢包外壳的屏蔽、磁力线穿透介质达到钢水的作用力非常微弱，所以效果不好，基于此，本实用新型设计了一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，包括支撑架、钢水大包、永磁体和驱动装置，所述钢水大包安装在支撑架上，所述永磁体设置在支撑架的下方，且钢水大包的下端延伸至永磁体的内腔，所述驱动装置设置在永磁体的下方。
6.优选的，所述钢水大包的外侧设置有承载环，并通过承重环设置在支撑架上，所述钢水大包的上端的两侧设有吊耳，所述钢水大包的内腔的设有钢水。
7.优选的，所述永磁体包括稀土磁块和磁轭，所述磁轭为圆筒型，所述稀土磁块设有两组，且对称设置在磁轭内腔的两侧。
8.优选的，所述驱动装置包括轴承组、轴承套、主轴、啮合齿轮、电机和变频电源柜，所述轴承组设置在永磁体的下方，所述主轴套于轴承套内，并与永磁体固接，所述电机的输出端设有传动轴，所述啮合齿轮安装在传动轴和主轴之间，所述变频电源柜与电机电性连接。
9.优选的，所述驱动装置设置于地下，所述驱动装置的底部还设有底座。
10.优选的，所述永磁体悬挂在轴承套上，且轴承套与底座固定连接。
11.优选的，两组所述稀土磁块分别为n极和s极，且呈圆弧形摆置，两组所述稀土磁块的弧长均不超过磁轭的四分之一圆周长。
12.优选的，所述钢水大包的上部外壳由普通钢材制成，所述钢水大包的下部外壳由不锈钢制成，且钢水大包的内部结构及材料、尺寸、吊耳的位置与炼钢车间常规的钢水大包基本一致。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过实用稀土磁铁与磁
轭共同组成永磁体，在钢水大包的下部钢水中产生旋转磁场，依据洛伦兹原理，使得钢水会随着运动磁体的磁场旋转，从而实现除杂，整个装置结构简单合理，实施成本低，减少了安全隐患，有效提高了钢水的纯净度。
14.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型正视结构示意图；
17.图2为本实用新型侧视结构示意图；
18.图3为本实用新型的剖视示意图；
19.图4为本实用新型永磁体剖视示意图；
20.图5为本实用新型钢水运动轨迹示意图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
22.1-钢水大包，2-吊耳，3-支撑架，4-磁轭，5-稀土磁块，6-轴承组，7-轴承套，8-主轴，9-啮合齿轮，10-电机，11-变频电源柜，12-承载环，13-钢水，14-传动轴，15-底座。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，包括支撑架3、钢水大包1、永磁体和驱动装置，钢水大包1安装在支撑架3上，永磁体设置在支撑架3的下方，且钢水大包1的下端延伸至永磁体的内腔，驱动装置设置在永磁体的下方。
25.其中，钢水大包1的外侧设置有承载环12，并通过承重环12设置在支撑架3上，钢水大包1的上端的两侧设有吊耳2，钢水大包1的内腔的设有钢水13。
26.其中，永磁体包括稀土磁块5和磁轭4，磁轭4为圆筒型，稀土磁块5设有两组，且对称设置在磁轭4内腔的两侧。
27.其中，驱动装置包括轴承组6、轴承套7、主轴8、啮合齿轮9、电机10和变频电源柜11，轴承组6设置在永磁体的下方，主轴8套于轴承套7内，并与永磁体固接，电机10的输出端设有传动轴14，啮合齿轮9安装在传动轴14和主轴8之间，变频电源柜11与电机10电性连接。
28.其中，驱动装置设置于地下，驱动装置的底部还设有底座15。
29.其中，永磁体悬挂在轴承套7上，且轴承套7与底座15固定连接。
30.其中，两组稀土磁块5分别为n极和s极，且呈圆弧形摆置，两组稀土磁块5的弧长均不超过磁轭4的四分之一圆周长。
31.其中，钢水大包1的上部外壳由普通钢材制成，钢水大包1的下部外壳由不锈钢制成，且钢水大包1的内部结构及材料、尺寸、吊耳的位置与炼钢车间常规的钢水大包基本一致。
32.本实施例的一个具体应用为：使用时，盛有钢水13的钢水大包1被吊运至支撑架3的上方，然后坐于支撑架3上；
33.再启动变频电源11，驱使电机10转动，通过传动轴14，带动主轴8旋转，此时永磁体作绕轴旋转，在钢水大包1的中、下部产生一个旋转磁场；
34.根据洛伦兹原理，金属在旋转磁场中，因电磁感应，产生感应电流，感应电流自身的磁场与来自磁体的外加旋转磁场相互作用，产生推力，因而钢水13会随外加旋转磁场作同方向的旋转运动；
35.钢水旋转运动会优化除杂并具有均温、匀质功能
36.其工作原理及工作过程如下：
37.①
.除杂原理
38.钢水中夹杂物运动的轨迹
39.因为夹杂物与钢水密度(比重)有差别，夹杂物正常情况下是会作上浮运动的，一般情况下，这种上浮运动速度非常缓慢，不利于生产操作。
40.杂质因与钢水比重差别的关系，得到的上浮力是：
[0041][0042]
式中，f是上浮力，
△
ρ是钢水和杂质的密度差，d是杂质小球的直径，g是重力加速度。从式中可知，杂质小球直径d越大，杂质得到的上浮力就越大，上浮速度就越快。
[0043]
通过推算，杂质上浮速度如下：
[0044][0045]
η是钢水的黏滞系数，r是杂质小球的半径，为式(1)中直径d的二分之一。上浮速度与小球半径的平方成正比，说明小球的大小至关重要。
[0046]
②
除杂操作
[0047]
设计本专利的目的首先就是要加快杂质上浮速度，以利于通过钢水表面扒杂，并且尽可能将杂质清除干净，下面是实施过程：
[0048]
钢水作旋转运动时，会产生离心力，并流向钢包壳体，运动的钢水会给杂质小球一个压力，因此杂质就得到向心力，反向往熔体中心迁移。
[0049][0050]
向心力fr与钢水/杂质密度差有关，与小球直径d有关，与小球离轴线距离r有关，与钢水运动的转速ω有关。
[0051]
钢水旋转运动速度越大，小球直径d越大,受到的向心力就越大。因为不同的杂质小球的条件不同(主要是直径d大小不同)，它们受到的向心力大小是有差别的，这就使得小球在作向心运动时速度不同，以致在运动过程中发生碰撞而凝聚在一起，凝聚会使杂质小
球越变越大，这正是希望得到的结果。这样的操作，使得杂质快速聚集，越大的小球，上浮得越快，杂质的快速上浮，利于扒杂。
[0052]
由上操作可知，设计本装置的目的之一，就是让钢水作旋转运动，而使钢水中的夹杂物快速聚集并上浮，利于扒除。
[0053]
③
.均温和匀质原理及操作过程
[0054]
如图5所示，中间部位的椭圆表示的是钢水受外加磁场的影响，产生绕轴旋转；而两旁上下运动的箭头则表示：作旋转运动的钢水在离心力(径向)作用下，在旋转的同时，除沿径向向外运动外，钢水在碰到包壁后，分别沿包壁上下(轴向)运动，如箭头所示。以上两种(径向和轴向)形态的运动，使钢水不仅能够加速杂质聚集上浮，还能使钢水在轴向方向对流，从而使钢水整体均温、匀质(合金成分均匀)。
[0055]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0056]
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：包括支撑架(3)、钢水大包(1)、永磁体和驱动装置，所述钢水大包(1)安装在支撑架(3)上，所述永磁体设置在支撑架(3)的下方，且钢水大包(1)的下端延伸至永磁体的内腔，所述驱动装置设置在永磁体的下方。2.如权利要求1所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：所述钢水大包(1)的外侧设置有承载环(12)，并通过承载环(12)设置在支撑架(3)上，所述钢水大包(1)的上端的两侧设有吊耳(2)，所述钢水大包(1)的内腔的设有钢水(13)。3.如权利要求1所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：所述永磁体包括稀土磁块(5)和磁轭(4)，所述磁轭(4)为圆筒型，所述稀土磁块(5)设有两组，且对称设置在磁轭(4)内腔的两侧。4.如权利要求1所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：所述驱动装置包括轴承组(6)、轴承套(7)、主轴(8)、啮合齿轮(9)、电机(10)和变频电源柜(11)，所述轴承组(6)设置在永磁体的下方，所述主轴(8)套于轴承套(7)内，并与永磁体固接，所述电机(10)的输出端设有传动轴(14)，所述啮合齿轮(9)安装在传动轴(14)和主轴(8)之间，所述变频电源柜(11)与电机(10)电性连接。5.如权利要求4所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：所述驱动装置设置于地下，所述驱动装置的底部还设有底座(15)。6.如权利要求5所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：所述永磁体悬挂在轴承套(7)上，且轴承套(7)与底座(15)固定连接。7.如权利要求3所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：两组所述稀土磁块(5)分别为n极和s极，且呈圆弧形摆置，两组所述稀土磁块(5)的弧长均不超过磁轭(4)的四分之一圆周长。8.如权利要求2所述的一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，其特征在于：所述钢水大包(1)的上部外壳由普通钢材制成，所述钢水大包(1)的下部外壳由不锈钢制成，且钢水大包(1)的内部结构及材料、尺寸、吊耳的位置与炼钢车间常规的钢水大包基本一致。

技术总结
本实用新型提供了一种采用运动永磁体为动力源的钢水大包精炼设备，涉及钢水精炼装置技术领域，包括支撑架、钢水大包、永磁体和驱动装置，所述钢水大包安装在支撑架上，所述永磁体设置在支撑架的下方，且钢水大包的下端延伸至永磁体的内腔，所述驱动装置设置在永磁体的下方，本实用新型通过实用稀土磁铁与磁轭共同组成永磁体，在钢水大包的下部钢水中产生旋转磁场，依据洛伦兹原理，使得钢水会随着运动磁体的磁场旋转，从而实现除杂，整个装置结构简单合理，实施成本低，减少了安全隐患，有效提高了钢水的纯净度。了钢水的纯净度。了钢水的纯净度。


技术研发人员：张森林 李兵 宋世虎
受保护的技术使用者：张怡
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2023/7/12