本發(fā)明涉及磁性起重器，具體地，涉及一種電磁起重器，該電磁起重器能夠平穩(wěn)安全地操作溫度高達600℃-700℃的鐵磁性物料，諸如坯料、鋼錠、板坯等類似鋼制品。

背景技術(shù)：

已知，當溫度達到鐵磁性物料的特征值，稱為居里溫度(CT)時，該鐵磁性物料不會發(fā)生自發(fā)磁化，鐵磁性鋼的居里溫度大約在720℃-770℃之間。因此，為了鐵磁性鋼的有效磁化，在使用條件下，有必要使它的溫度低于所述鋼的特征CT值。事實上，鐵磁回路的溫度增加對應(yīng)其相對磁導率的下降，當溫度達到CT值時，相對磁導率降為零，從而回路的磁阻趨近于無窮大，因此，磁感應(yīng)和提升力趨近于零。

必須移動熱鐵磁性物料的電磁鐵的磁導率變化以及由此產(chǎn)生的提升力變化是相當大的，尤其是溫度介于600℃-700℃之間時，其中磁導率下降大約75％-40％，提升力降低大約55％-18％(與室溫下的值相比)。

因此，在鋼鐵工業(yè)中應(yīng)用的已知類型的電磁鐵具有如圖1所示的通常結(jié)構(gòu)，其中由具有高磁導率的低碳鋼制成的軛由水平芯a和兩個豎直磁極b形成。線圈d的容器c包裹著芯a，線圈d向電磁鐵提供磁動力且同時通過焦耳效應(yīng)產(chǎn)生熱量。由通常為不銹鋼的非磁性材料形成的擋板e在厚度通常為7-10mm的絕緣樹脂層g的幫助下，將容器c的底部隔絕于待移動的熱物料f輻射的熱量。

通過焦耳效應(yīng)產(chǎn)生的熱量和通過待移動的熱物料f輻射和傳導產(chǎn)生的熱量的一部分通過線圈的容器c的上部的壁分散，然而對于這種結(jié)構(gòu)，電磁鐵僅能運行有限的時間。實際上在運行線圈d的幾個小時中，熱量達到200℃以上的溫度，由此起重器必須停止工作并降溫，以防止對線圈和/或用于將線圈封裝在容器c內(nèi)的絕緣樹脂造成嚴重損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的是提供一種電磁起重器，該電磁起重器克服上述缺點。該目的通過設(shè)有在線圈容器和軛之間的分隔件以及與所述容器間隔開的非磁性擋板的電磁起重器來實現(xiàn)，以產(chǎn)生能包圍所述容器的所有外壁的對流氣流，從而在起重器操作達600℃-700℃的熱物料時降低線圈的熱量。其他有利的特征在從屬權(quán)利要求中列出。

由于待提升的熱物料的熱量通過傳導傳遞到電磁鐵的軛，而基本上僅通過對流的方式傳遞到線圈容器，因此線圈總是保持在低于180℃的溫度，從而本起重器的基本優(yōu)勢是安全地且無限期地運行的能力。該有限的熱傳遞結(jié)合經(jīng)改善的容器冷卻能力使得線圈能夠保持在沒有損壞風險的溫度范圍內(nèi)，因此不需要停止起重器以使其降溫。

根據(jù)本發(fā)明的起重器的另一個重要優(yōu)勢在于，在優(yōu)選實施例中，通過檢測鏈接磁通量以及由此檢測提升力大小的控制線圈的存在來保證最大程度的操作安全性，以確保滿足安全標準。

附圖說明

根據(jù)本發(fā)明的起重器的其他優(yōu)點和特征從下面參考附圖對三個實施例的具體描述中將對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員變得明顯，附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中起重器的剖視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的起重器的俯視立體圖；

圖3是圖2所示的起重器的截面圖；

圖4是圖3的同樣在縱向上沿中平面切開的截面的局部立體圖；

圖5是第二實施例的起重器的示意性側(cè)視圖；

圖6是圖5的起重器的示意性主視圖；

圖7是第三實施例的起重器的線圈容器的示意性側(cè)視圖及其細節(jié)放大圖；

圖8是圖7的容器的示意性剖視圖。

具體實施方式

參考圖2至圖4，可見根據(jù)本發(fā)明的電磁起重器以已知的方式包括一種與圖1所示結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)，其具有一種倒U形的鐵磁軛，所述鐵磁軛包含水平芯1和兩個設(shè)有用于附接至提升設(shè)備(如起重機)的連接部3的豎直磁極2、2'；以及圍繞所述芯1纏繞且被封閉在密封容器5內(nèi)的提升線圈4。很顯然，軛由具有高磁導率的材料制成，以使磁路的磁阻最小化，高磁導率的材料通常為低碳鋼。

該起重器的第一個新穎的方面在于，非磁性擋板6被布置在磁極2、2'之間，且與容器5成間隔開的關(guān)系，而不是像在現(xiàn)有技術(shù)的起重器中一樣與其相鄰，其中非磁性擋板6優(yōu)選由AISI 316L的不銹鋼制成，并且用于保護容器5免受待移動熱物料MC輻射的熱，所述部件5和6之間的距離不包括絕緣樹脂且優(yōu)選為至少30mm。這樣，在擋板6和容器5的底壁之間形成有用于空氣流通的通道，該通道引發(fā)在熱磁極2、2'之間產(chǎn)生對流，從而使周圍空氣利于容器5的冷卻并且限制線圈4的變熱。

該起重器的第二個新穎的方面在于，側(cè)部分隔件7和頂部分隔件8的存在，側(cè)部分隔件7和頂部分隔件8使得容器5分別遠離磁極2、2'和芯1。分隔件7、8優(yōu)選這樣一種尺寸：在容器5和鐵磁軛之間具有10mm-25mm，更優(yōu)選地具有14mm-20mm的間隔。

這樣，在鐵磁軛和線圈容器之間的熱量流通基本上僅通過對流方式發(fā)生，而不是像在現(xiàn)有技術(shù)的起重器中一樣通過傳導方式發(fā)生，并且空氣能夠繞著容器5的所有壁循環(huán)，從而改善其冷卻。

為了使分隔件7、8的“熱橋”效應(yīng)最小化，優(yōu)選地，分隔件7、8由隔熱材料制成，例如玻璃陶瓷纖維，并且具有盡可能小的截面。特別地，在圖示實施例中，側(cè)部分隔件7具有插入形成于容器5的側(cè)壁上對應(yīng)的座中的厚度減小但高度足夠的環(huán)形，而頂部分隔件8具有在磁極2、2'間延伸且通過螺釘9固定到磁極2、2'的薄矩形桿的形狀。

需要注意的是其他類似于頂部分隔件8的分隔件也可以被設(shè)置在芯1下方，但是因為容器5的內(nèi)環(huán)足夠高于芯1，考慮到頂部分隔件8的支撐和側(cè)部分隔件7施加的壓力已經(jīng)保證了容器5的定位，所以其他類似于頂部分隔件8的分隔件可能用處不大。因此更有利的是在溫度高于芯1上部的芯1下部，不設(shè)置底部分隔件，該底部分隔件可能進一步構(gòu)成熱橋及冷卻空氣循環(huán)的阻礙，由于側(cè)部分隔件7創(chuàng)造的間隔，冷卻循環(huán)空氣沿著容器5的側(cè)面上升。

圖2至圖4也示出了磁極2、2'如何優(yōu)選地以可移除的方式固定在芯1上，例如通過螺釘10，以便于封閉在鐵磁軛中的部件4-7的維護或替換。這個方案也利于方便具有兩個相同磁極2、2'的電磁鐵的生產(chǎn)和裝配，然而很明顯，為了容易地對部件4-7進行干涉，磁極2、2'中的至少一個是可移除的，而另一個可以與芯1一體也是足夠的。

在附圖所示的優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的起重器的第三個新穎的方面在于控制系統(tǒng)的存在，其可確保待移動物料的安全輸送，優(yōu)選地存在EP 2176871中描述的類型的系統(tǒng)，其內(nèi)容通過引用并入本文。該系統(tǒng)具有一對控制線圈11、11'，其布置成檢測由提升線圈4產(chǎn)生的鏈接的磁通量，該磁通量穿過鐵磁軛并繼續(xù)穿行以在待提升的物料中形成閉環(huán)。每個線圈11、11'連接到各自的A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器向控制單元發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)，控制單元的目的是許可或拒絕輸送授權(quán)，上述部件在附圖中被省略。

需要注意的是控制線圈11、11'被優(yōu)選地布置在容器5的側(cè)面且鄰近芯1的位置上，因為在這個區(qū)域保更容易護它們免受機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，然而這些線圈也可以被容納在分別沿著磁極2、2'的對稱位置處。在圖示的位置上，控制線圈11、11'也會從側(cè)邊讀取到任何磁通泄漏的一部分，但該值不是決定性的，因為有效值已被通過上述專利申請中記載的算法監(jiān)測到。

該系統(tǒng)允許處理一個或多個算法，該算法能夠基于檢測到的鏈接的磁通量的值高精度地指示電磁鐵的提升力。這確保在提升和輸送負載的每個動作過程中的絕對安全，通過檢查起重器的鐵磁回路中，特別是待提升的熱物料MC中磁導率的下降，仍然使得起重器符合根據(jù)EN13155標準(或其他國家使用的其他類似標準)的提升安全系數(shù)。否則就發(fā)送警告信號，且通過重新定位地面上的負載來阻止提升操作。

除了電磁鐵的提升力之外，控制系統(tǒng)還檢測EP 2176871中描述的動態(tài)方面，包括在磁極2、2'之間的任何不平衡或者在啟動提升時板與板之間出現(xiàn)間隙的情況下移動成包的低厚度金屬板的情況下物料的過度動態(tài)性。

在移動床坯料(多個坯料一起提升且并排水平布置)和鋼錠等時且只占用部分電磁鐵的提升表面的情況下，可以引入考慮了被提升部件數(shù)量和位置的特定算法。這通過使用如圖5和圖6中圖示的第二實施例所示的側(cè)面?zhèn)鞲衅鱽韺崿F(xiàn)，其中在磁極2、2'中的至少一個上布置有適于檢測坯料B的數(shù)量和位置的傳感器12、12'(如光學、激光、紅外線傳感器等)。這些數(shù)據(jù)接著被傳遞到控制單元，由此控制單元在自動處理的情況下選擇在計算中待應(yīng)用的算法，或者操作者選擇算法且傳感器12、12'確認選擇的準確性(算法和傳感器的數(shù)量取決于可被提升的坯料數(shù)量，例如兩個用于8塊坯料，三個用于12個坯料等)。

這樣，在讀取有用的鏈接磁通量時誤差界限被減小，因為在一堆坯料B占用整個提升表面的情況下，與控制線圈(未示出)鏈接的磁通量幾乎相當于與負載鏈接的有用磁通量，而在圖5所示的部分占用的情況下，與控制線圈鏈接的磁通量大于有用的磁通量，但是借助合適的算法，誤差界限被減小。

因此，由此構(gòu)造和操作的電磁起重器能夠在600℃-700℃的溫度下安全地移動物料，例如坯料、鋼錠、板坯等，并且適于在鋼廠中用于排出位于所述制品的熱軋出口處的冷卻板的操作循環(huán)。

優(yōu)選地，應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的起重器的進一步布置在于區(qū)分用于隔離放置在密封容器5內(nèi)的線圈4的材料。在傳統(tǒng)的起重器中，線圈和容器之間的空間被填充了同時具備隔熱和電絕緣能力的材料，即具備高介電強度的隔熱材料，例如玻璃陶瓷纖維。然而在本起重器中，這樣的材料僅僅被用在容器5的被封閉在磁極2、2'之間的部分內(nèi)，在該部分，線圈4可接受來自鐵磁軛和熱物料MC負載的熱量，而在容器5的位于軛以上的部分內(nèi)，最好使用電絕緣但同時具有良好導熱性能的樹脂，例如加載石英粉的環(huán)氧樹脂或硅樹脂，以增加焦耳效應(yīng)產(chǎn)生的熱量向外傳遞。

在圖7和圖8所示第三實施例中，本起重器設(shè)有容器5，該容器5不是密封的并且通過形成在容器5頂壁中的孔13的格柵(示例中示出了四個格柵)與外界連通。優(yōu)選地，還使用迷宮系統(tǒng)以防止容器5內(nèi)部的線圈4與可能從孔13滲入的水或異物接觸。該系統(tǒng)通過布置在孔13處的風道(煙囪狀物)14來實現(xiàn)，風道14設(shè)有側(cè)向開口15以及覆蓋開口15但與開口15間隔開的蓋16。

這種結(jié)構(gòu)允許在操作過程中容器5內(nèi)的空氣發(fā)生改變以避免形成冷凝，從而沒有必要在線圈4和容器5的壁之間設(shè)置絕緣材料，因為如果空氣中不富含水分的話，空氣自身就是很好的隔熱和電絕緣體。在這種情況下，線圈僅通過噴涂防水制品即可達到外部和內(nèi)部絕緣，該防水制品提供良好的耐化學試劑性和耐腐蝕性，比如聚脲或其他等同樹脂。

最后，需要注意的是，為了方便空氣流通經(jīng)過電磁鐵，優(yōu)選地，不設(shè)置端蓋或者設(shè)置僅具有機械保護作用的格柵端蓋17(圖2-圖4)。

由于上述創(chuàng)造性的特征，當移動溫度達600℃-700℃的物料、在磁極2、2'中在握持區(qū)域溫度達650℃、芯1附近的溫度達350℃時，其中芯溫度達300℃-350℃，本起重器將線圈4的系統(tǒng)中持續(xù)運行溫度維持至從電學角度適于安全工作的低于180℃的值。

很顯然，根據(jù)以上描述和解釋的發(fā)明，本起重器的實施例僅是可以進行各種修改的示例。尤其是，磁極的確切數(shù)量、形狀以及布置可以根據(jù)具體申請改變，例如提供具有兩個或多個磁偶極子而非如本實施例所示的僅一個磁偶極子的雙磁極，三磁極或四磁極起重器等。