專利名稱：用于在電弧爐中電磁攪拌的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 大體涉及電磁攪拌在AC或DC電弧爐中熔化的鋼。
背景技術(shù)：
在電弧爐(EAF)中熔化的鋼的電磁攪拌(EMS)因如下多個(gè)原因而為有利的:例如用于改善熔化速度并且減小工藝時(shí)間，用于改善溫度均勻化，用于減小能量消耗，并且用于在帶繞(taping)期間阻止?jié)櫺纬伞Ｔ贏C EAF處EMS的更早的裝配中，攪拌器單元在中心位置處在底部之下安裝。在DC EAF中，DC電流收集在集成到爐的底部耐火部?jī)?nèi)的大電極中。電極通過底部連接到外部。底部電極區(qū)域?yàn)榉浅４蟮?典型地2X3m)。

發(fā)明內(nèi)容
因而，在DC EAF處EMS的裝配中，不能夠在爐的底部之下在中心位置處放置攪拌器單元。正常地，不存在足夠靠近熔化部并且具有足夠大面積的其它區(qū)域。另外，用于DC和AC EAF的現(xiàn)有技術(shù)攪拌器單元似乎為非柔性的并且不為所有類型的應(yīng)用提供充分?jǐn)嚢?。本發(fā)明的目的為提供分別地用于電磁攪拌在電弧爐中熔化的鋼的裝置和方法，其解決上面的問題。本發(fā)明的特別的目的為提供這種裝置和方法，其提供用于柔性攪拌器定位和使用。本發(fā)明的另一目的為提供這種裝置和方法，通過其該攪拌可在EAF工藝循環(huán)期間動(dòng)態(tài)地受控。本發(fā)明的又另一目的為提供這種裝置和方法，其為簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、可靠并且具有低成本。根據(jù)本發(fā)明的、除了別的以外的這些目的通過在所附專利權(quán)利要求中主張權(quán)利的用于電磁攪拌的裝置和方法獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于電磁攪拌在電弧爐中熔化的鋼的裝置，其包括:兩個(gè)電磁攪拌器單元、至少一個(gè)電流源、和控制單元。兩個(gè)攪拌器在電弧爐的外部底部表面上安裝在底部表面的中心位置的相反側(cè)處，電流源操作地連接到兩個(gè)電磁攪拌器單元，并且控制單元操作地連接到電流源，以控制兩個(gè)電磁攪拌器單元的操作。優(yōu)選地，電弧爐為具有DC底部電極的DC電弧爐并且兩個(gè)電磁攪拌器單元安裝在DC底部電極的相反側(cè)上。在一個(gè) 實(shí)施例中，兩個(gè)電磁攪拌器單元中的各個(gè)具有芯部，其帶有纏繞芯部的分離線圈。芯部中的各個(gè)可具備例如由鋁或其它非磁性材料制成的護(hù)罩，其覆蓋芯部的底部表面和側(cè)表面并且放置在芯部和繞組的中間。這種護(hù)罩減小在攪拌器的底部表面和側(cè)表面上的電磁場(chǎng)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，兩個(gè)電磁攪拌器單元中的各個(gè)具有帶有餅狀類型的繞組的芯部。使用這種繞組，不需要護(hù)罩。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，芯部具有一個(gè)或多個(gè)彎曲部，其適應(yīng)于電弧爐的外部底部表面的形狀。因此，合適的攪拌可獲取，同時(shí)最小化因此使用的能量。另外，非常強(qiáng)的攪拌力可獲取。在又一進(jìn) 一步實(shí)施例中，用于兩個(gè)電磁攪拌器單元的控制單元和單一電流源構(gòu)造成將兩個(gè)電磁攪拌器單元操作為單一單元。因此，電流源系統(tǒng)可以操作地連接到兩個(gè)攪拌器，使得兩個(gè)攪拌器平行地在向前或向后方向上操作。可選地，單一電流源系統(tǒng)操作地連接到兩個(gè)攪拌器，使得兩個(gè)攪拌器在與彼此相反的方向上操作，從而給予沿著爐壁順時(shí)針或逆時(shí)針循環(huán)的鋼熔化流。又可選地，單一電流源系統(tǒng)構(gòu)造成操作兩個(gè)電磁攪拌器單元，以在EAF工藝循環(huán)的不同階段期間獲取不同攪拌操作和/或不同攪拌模式。本發(fā)明 還涉及電弧爐，特別地DC爐，其包括上面公開的用于電磁攪拌的裝置。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供用于電磁攪拌在電弧爐中熔化的鋼的方法。根據(jù)本方法，提供兩個(gè)電磁攪拌器單元，其在電弧爐的外部底部表面上安裝在底部表面的中心位置的相反側(cè)處。至少一個(gè)電流源連接到兩個(gè)電磁攪拌器單元。最后，兩個(gè)電磁攪拌器單元的操作由操作地連接到電流源的控制單元控制。依靠本發(fā)明，具有足夠強(qiáng)度的電磁攪拌還能夠用于具有大的底部電極的DC爐。本發(fā)明為不同應(yīng)用提供具有非常多種可能操作特征的柔性方案。通過本發(fā)明，電磁攪拌實(shí)現(xiàn)，同時(shí)能量消耗減小。強(qiáng)的攪拌力能夠獲取并且攪拌模式可被控制。本發(fā)明的進(jìn)一步特征和它的優(yōu)點(diǎn)將從在下文給出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述和附圖1-4(其僅僅經(jīng)由示例而給出)而顯而易見，并且因此不限制本發(fā)明。


圖la-b以頂視圖和側(cè)視圖顯示EAF，其中示意性地指示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、用于電磁攪拌在EAF中熔化的鋼的裝置。圖2-4以透視視圖顯示用于在圖la-b中示意性地指示的、用于電磁攪拌的裝置中使用的不同攪拌器。
具體實(shí)施例方式圖la-b中 示出電弧爐(EAF) 10，其中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、用于電磁攪拌在EAF 10中熔化的鋼的裝置11實(shí)現(xiàn)。該EAF可為示出的DC EAF或AC EAF。用于電磁攪拌的裝置11包括兩個(gè)電磁攪拌器單元12、13，操作地連接到兩個(gè)電磁攪拌器單元12、13的單一電流源系統(tǒng)14，和控制單元15，其操作地連接到單一電流源系統(tǒng)14，以控制兩個(gè)電磁攪拌器單元12、13的操作。兩個(gè)電磁攪拌器單元12、13在EAF的外部底部表面IOa上安裝在底部表面IOa的中心位置IOb的相反側(cè)處。該DC EAF典型地具有DC底部電極10c，其在底部表面IOa的中心位置IOb處定位并且兩個(gè)電磁攪拌器單元因而安裝在DC底部電極IOc的相反側(cè)上。應(yīng)當(dāng)理解，EAF可典型地由鐵制造，并且在這種實(shí)例中電磁攪拌器單元將在其中定位的EAF的區(qū)域處的材料必須被改變成非磁性材料，諸如例如奧氏體鋼。單一電流源系統(tǒng)14可被交換成多個(gè)電流源，例如每個(gè)電磁攪拌器單元一個(gè)電流源?？刂?單元15和單一電流源系統(tǒng)14可優(yōu)選地構(gòu)造成將兩個(gè)電磁攪拌器單元12、13操作為單一單元。因此，單一電流源系統(tǒng)14可以操作地連接到兩個(gè)攪拌器12、13，使得兩個(gè)攪拌器平行地在向前或向后方向上操作，或在與彼此相反的方向上操作，從而給予沿著爐壁順時(shí)針或逆時(shí)針循環(huán)的鋼熔化流。另外，控制單元15和單一電流源系統(tǒng)14可構(gòu)造成操作該兩個(gè)電磁攪拌器單元12、13，以在EAF工藝循環(huán)的不同階段期間獲取不同攪拌操作和/或不同攪拌模式。在圖2中示出的為可在圖la-b的用于電磁攪拌的裝置11中使用的電磁攪拌器單元的實(shí)施例。電磁攪拌器單元為三相攪拌器并且具有帶有所謂的餅狀類型的繞組22的鐵芯部21。繞組22不纏繞芯部而是沿著芯部21的三側(cè)卷繞。各相具有兩個(gè)繞組或極，其被連接使得電流將在相反方向上在兩個(gè)繞組中行進(jìn)。然而，該繞組設(shè)計(jì)致使電磁攪拌器單元比鐵芯部21的寬度寬很多。該設(shè)計(jì)似乎更不利于在DC EAF中的強(qiáng)攪拌器，這是由于在DC底部電極的側(cè)面處的受限的空間。在圖3中示出的是可在圖la-b的用于電磁攪拌的裝置11中使用的電磁攪拌器單元的可選實(shí)施例。該電磁攪拌器單元為三相攪拌器并且具有鐵芯部31，其帶有纏繞芯部的分離線圈32。各相具有兩個(gè)繞組或極，其被連接使得電流將在相反方向上在兩個(gè)繞組中行進(jìn)。通過該設(shè)計(jì)，電磁攪拌器單元的寬度將僅僅稍微大于鐵芯部31的寬度并且制造被簡(jiǎn)化了。該設(shè)計(jì)的潛在缺點(diǎn)為鐵芯部31必須更重，典型地大約為圖2的鐵芯部的兩倍重，例如40噸而不是20噸。另外，該設(shè)計(jì)需要更大的電功率輸出用于給定攪拌力。為此，電磁攪拌器單元還優(yōu)選地具有護(hù)罩33，其覆蓋芯部的底部表面31a和側(cè)表面31b、31c (也就是除了面對(duì)EAF的側(cè)面之外的所有側(cè)面)并且放置在芯部31和線圈32中間。該護(hù)罩可由鋁或其它合適材料(諸如銅)制成并且減小在電磁攪拌器單元的底部表面31a和側(cè)表面31b、31c上的電磁場(chǎng)，由此致使電磁攪拌器單元更有能量效率。鐵芯部31的重量可被進(jìn)一步減小。在圖4中示出的 為可在圖la-b的用于電磁攪拌的裝置11中使用的電磁攪拌器單元的又一可選實(shí)施例。電磁攪拌器單元包括芯部41和繞組42并且可基于圖2和3的類型中的任一種。然而，芯部41具有一個(gè)或多個(gè)彎曲部43，其適應(yīng)于EAF 10的外部底部表面IOa的形狀。因此，電磁攪拌器單元可更靠近EAF 10放置并且可由此提供更強(qiáng)攪拌力和/或使得更有能量效率。彎曲部設(shè)計(jì)特別地適合于圖3類型的磁攪拌器。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還涉及包括上面公開的用于電磁攪拌的裝置11的EAF(諸如DC和 AC EAF)。
權(quán)利要求
1.一種用于電磁攪拌在電弧爐(10)中熔化的鋼的裝置(11)，其包括: -兩個(gè)電磁攪拌器單元(12，13)，其在所述電弧爐的外部底部表面(IOa)上安裝在所述底部表面的中心位置(IOb)的相反側(cè)處；和 -至少一個(gè)電流源(14)，其操作地連接到所述兩個(gè)電磁攪拌器單元；和 -控制單元(15)，其操作地連接到所述電流源，以控制所述兩個(gè)電磁攪拌器單元的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，單一電流源操作地連接到所述兩個(gè)電磁攪拌器單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述電弧爐為具有DC底部電極(IOc)的DC電弧爐并且所述兩個(gè)電磁攪拌器單元安裝在所述DC底部電極的相反側(cè)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)電磁攪拌器單元各具有芯部(31)，其帶有纏繞所述芯部的分離線圈(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)電磁攪拌器單元各具有護(hù)罩(33)，其覆蓋所述芯部的底部表面(31a)和側(cè)表面(31b，31c)并且放置在所述芯部和所述繞組的中間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)電磁攪拌器單元各具有護(hù)罩(33)，其減小在所述攪拌器的底部表面(31a)和側(cè)表面(31b，31c)上的電磁場(chǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述護(hù)罩中的各個(gè)由鋁制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述芯部中的各個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)彎曲部(43)，其適合于所述電弧爐的外部底部表面的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)電磁攪拌器單元各具有帶有餅狀類型的繞組(22)的芯部(21)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述控制單元和所述電流源構(gòu)造成將所述兩個(gè)電磁攪拌器單元操作為單一單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述單一電流源系統(tǒng)操作地連接到所述兩個(gè)攪拌器，使得所述兩個(gè)攪拌器平行地在向前或向后方向上操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電流源操作地連接到所述兩個(gè)攪拌器，使得所述兩個(gè)攪拌器在與彼此相反的方向上操作，從而給予沿著爐壁順時(shí)針或逆時(shí)針循環(huán)的鋼熔化流。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述控制單元和所述電流源構(gòu)造成操作所述兩個(gè)電磁攪拌器單元，以在所述EAF工藝循環(huán)的不同階段期間獲取不同攪拌操作和/或不同攪拌模式。
14.一種電弧爐(10)，其包括權(quán)利要求1-13中的任一項(xiàng)所述的用于電磁攪拌的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電弧爐，其特征在于，所述電弧爐為DC電弧爐。
16.一種用于電磁攪拌在電弧爐(10)中熔化的鋼的方法，其包括: -提供兩個(gè)電磁攪拌器單元(12，13)，其在所述電弧爐的外部底部表面(IOa)上安裝在所述底部表面的中心位置(IOb)的相反側(cè)處；并且 -將至少一個(gè)電流源(14)連接到所述兩個(gè)電磁攪拌器單元；并且 -通過操作地連接到所述電流源的控制單元(15)控制所述兩個(gè)電磁攪拌器單元的操作。
全文摘要
一種用于電磁攪拌在電弧爐(10)中熔化的鋼的裝置(11)包括兩個(gè)電磁攪拌器單元(12，13)、電流源(14)、和控制單元(15)。兩個(gè)攪拌器在電弧爐的外部底部表面(10a)上安裝在底部表面的中心位置(10b)的相反側(cè)處，電流源操作地連接到兩個(gè)電磁攪拌器單元，并且控制單元操作地連接到電流源，以控制兩個(gè)電磁攪拌器單元的操作。
文檔編號(hào)C21C5/52GK103097554SQ201080069100
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者J-E.埃里克森, M.A.拉馬尼, O.維德倫, O.哈約特斯塔姆, R.貝爾弗德希拉, S.桑德-塔瓦萊, U.桑德, 張小京, T.克羅恩 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司