СТАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Российский патент 1997 года по МПК H02K44/00 

Изобретение относится к устройствам для электромагнитного перемешивания жидкого металла в индукционных, дуговых печах и ковшах.

Известно устройство для электромагнитного перемешивания расплавов металлов, содержащее магнитопроводы, объединенные общей трехфазной обмоткой, у которой катушки одной фазы расположены у внутреннего края одного магнитопровода и у внешнего края смежного магнитопровода [1]
Недостатком такого устройства является громоздкость магнитопровода, состоящего из четырех секций, и конструктивная сложность исполнения обмоток статора, что увеличивает расходы средств, необходимых на ремонтные работы.

Известен статор для электромагнитного воздействия на электропроводящую жидкость, состоящий из магнитопровода со скошенными под разными углами к образующей цилиндра статора пазами и уложенными в них обмотками [2]
Однако известный статор не позволяет эффективно улучшить тепломассоперенос перегретого металла с верхней части ванны печи к ее днищу.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является статор электромагнитного перемешивателя металла, содержащий магнитопровод с расположенной на нем многофазной обмоткой и выполненным в виде кольцевого индуктора, активная поверхность которого обращена к днищу печи, под которой он расположен. Статор снабжен также раздельными группами обмоток на каждой из полуокружностей, включенными встречно [3]
Однако известное устройство имеет ряд недостатков. Нижняя часть ковша, где установлен статор, является зоной наиболее интенсивного перемешивания расплава металла, что приводит к размыву футеровки печи и прорыву металла, который попадает на статор, конструкцию печи и вызывает их разрушение. Кроме того, известное устройство создает преимущественно тангенциальное движение металла и слабое перемещение металла вдоль продольной оси ковша, что не обеспечивает создание тепломассообмена между верхними и нижними слоями металла в ванне ковша.

Задача изобретения создание такого статора для электромагнитного перемешивания металла, который обеспечивал бы циркуляцию металла в вертикальной плоскости в виде замкнутых вихрей и вращение металла в горизонтальной плоскости вокруг оси ковша.

Задача решается тем, что статор электромагнитного перемешивателя жидкого металла, содержащий многофазную обмотку, выполнен в виде трех индукционных катушек седлообразной формы, охватывающих емкость с жидким металлом, при этом две катушки расположены со смещением друг относительно друга на 90^o, а третья катушка смещена относительно двух других по высоте.

На фиг. 1 изображена схема установки седлообразных катушек у боковой поверхности ковша, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Предлагаемый статор выполнен в виде многовитковых индукционных катушек 1-3 седлообразной формы, охватывающих ковш 4 из немагнитной стали. Седлообразные катушки 1 и 2 смещены одна относительно другой по высоте ковша. При этом возможно выполнение данных катушек из К-секций. Катушки 2 и 3 смещены в пространстве друг относительно друга на 90^o. В ковше 4 находится жидкий металл 5.

Статор работает следующим образом.

Седлообразная катушка 1 статора запитывается переменным током, который сдвинут по фазе относительно тока, протекающего в катушке 2. Соответственно и магнитные потоки катушек сдвинуты во времени относительно друг друга. Смещение катушки 1 по отношению к катушке 2 по высоте ковша вызывает линейное смещение магнитных потоков катушек в пространстве.

Таким образом, линейное смещение магнитных потоков катушек и сдвиг во времени между ними создают условия для возникновения линейного бегущего магнитного поля. Максимальное значение бегущего магнитного поля достигается при сдвиге фаз между катушками на 90^o. В этом случае создается максимальное движение металла в вертикальной плоскости ковша в виде замкнутых вихрей, что обеспечивает интенсивный тепломассообмен между верхними и нижними слоями расплавленного металла.

Кроме того, при питании двухфазной системой переменных токов двух катушек седлообразной формы 2 и 3, расположенных со смещением относительно друг друга на 90^o, создается вращающееся магнитное поле.

Двухфазную систему образуют два переменных тока, один из которых опережает другой по фазе на 90^o.

Таким образом, создаются условия для возникновения вращающегося магнитного поля в результате сдвига магнитного потока катушки 2 по отношению к магнитному потоку катушки 3 во времени и в пространстве. Взаимодействие вращающегося магнитного поля с токами, индуктируемыми в жидком металле, вызывает вращательное движение расплава вокруг оси ковша, что способствует уменьшению зарастания стенок ковша шлаковыми включениями.

Движение жидкого металла в вертикальной плоскости в виде замкнутых вихрей с помощью предлагаемого статора приводит к улучшению тепломассообмена между верхними и нижними слоями металла в ковше, что позволяет снизить перегрев элементов его конструкции.

Создание вращательного (азимутального) движения металла в ковше вызывает повышение интенсивности миграции неметаллических включений от стенок ковша, что увеличивает срок службы футеровки ковша или печи, позволяет интенсифицировать корректировку химического состава обрабатываемого металла.

Литература.

Авторское свидетельство СССР N 623892, МКИ С 22 В 9/02, опублик. 09.78.

Авторское свидетельство СССР N 375739, МКИ H 02 К 41/04, опублик. 23.03.73.

Авторское свидетельство СССР N 1251246, МКИ H 02 К 44/00, опублик. 15.08.86.

Использование: индукционные дуговые печи и ковши для электромагнитного перемешивания жидкого металла. Сущность изобретения: статор электромагнитного перемешивателя жидкого металла выполнен в виде трех индукционных катушек 1-3 седлообразной формы, охватывающих емкость с жидким металлом. Две катушки 2 и 3 расположены со смещением относительно друг друга на 90^o, а третья катушка 1 смещена относительно катушек 2 и 3 по высоте. 2 ил.

Статор электромагнитного перемешивателя жидкого металла, содержащий многофазную обмотку, отличающийся тем, что многофазная обмотка выполнена в виде трех индукционных катушек седлообразной формы, охватывающих емкость с жидким металлом, при этом две катушки расположены со смещением друг относительно друга на 90^o, а третья катушка смещена относительно двух других по высоте.