УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОЙ СЕРДЦЕВИНЫ СЛИТКОВ И ЗАГОТОВОК ПРИ МНОГОРУЧЬЕВОМ ЛИТЬЕ Российский патент 2000 года по МПК B22D27/02 

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок круглого и квадратно-прямоугольного сечений, при литье на многоручьевых литейных машинах.

Известно устройство для электромагнитного перемешивания жидкой фазы непрерывно-литых слитков, описанное в книге "Непрерывное литье во вращающемся магнитном поле" / А.Д.Акименко, Л.П.Орлов, А.А.Скворцов, Л.Б.Шендеров. М.: Металлургия, 1971. С. 130 - 131, содержащее цилиндрический замкнутый магнитопровод и катушки, намотанные вокруг него.

Однако такое устройство имеет ряд недостатков:
1. Невозможность изменения внутреннего пространства, охваченного магнитопроводом, а соответственно, невозможность перестраиваться со слитка одного сечения на слиток другого сечения.

2. Сложность намотки катушек обмотки, так как магнитопровод является неразборным.

3. Ограниченный диапазон рабочих частот питающего напряжения из-за фиксированных параметров обмотки, что ограничивает применение устройства для перемешивания сердцевины слитков различных диаметров: для слитков небольших сечений приемлемой является частота 50 Гц, а для слитков больших сечений - частота 15-10 Гц или 3 - 5 Гц.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство, представленное в патенте РФ N2116160, кл. МКИ⁶ B 22 D 11/12 "Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка", Р.М.Христинич, В.Н.Тимофеев, опубл. 27.07.98 г. в БИ N 21, состоящее из прямоугольного магнитопровода, выполненного из отдельных стержней переменной длины с расположенными на каждом из них катушками.

Данное устройство имеет следующие недостатки:
1. Одно устройство способно эффективно перемешивать сердцевину только одного слитка или заготовки.

2. При использовании устройства на многоручьевых литейных машинах, особенно в цветной металлургии, количество таких устройств должно равняться количеству одновременно отливаемых слитков, что приводит к повышенным затратам удельного расхода электроэнергии на каждый слиток.

3. При литье слитков или заготовок из цветных металлов или сплавов на многоручьевых машинах, расстояние между кристаллизаторами слишком маленькое, что затрудняет применение таких устройств для каждого слитка, а в некоторых случаях - вообще исключает такую возможность.

В основу изобретения положена задача создания многороторного индукционного устройства с улучшенными технико-экономическими и энергетическими показателями.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при многоручьевом литье, содержащем прямоугольный магнитопровод, состоящий из отдельных стержней переменной длины, с расположенными на каждом из них катушками, магнитопровод выполнен многосекционным, где каждый из последующих стержней является образующей новой секции магнитопровода, а катушки, расположенные на параллельных стержнях включены последовательно-встречно или параллельно-встречно друг к другу.

На чертеже изображено устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при многоручьевом литье со схемой включения катушек обмотки.

Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при многоручьевом литье состоит из магнитопровода 1, выполненного из продольных стержней 2 и поперечных стержней 3. На продольных стержнях 2 размещены катушки 4, на поперечных стержнях 3 размещены катушки 5. В окнах секций магнитопровода 1 расположены заготовки 6.

Устройство работает следующим образом. При подаче, напряжения на зажимы катушек 4, в них возникают электрические токи образующие магнитные потоки направленные встречно друг к другу и замыкающиеся через окно секции магнитопровода, в котором находится слиток или заготовка 6. При подключении катушек 5 к напряжению в них возникают токи и наводящие магнитные потоки соответственно, также направленные встречно друг к другу и замыкающиеся через окно магнитопровода, пронизывая заготовку или слиток. Так как напряжения сдвинуты по фазе на 90 электрических градусов по отношению друг к другу, то токи также будут сдвинуты на 90 электрических градусов, обеспечивая такой же временной сдвиг для магнитных потоков соответственно. Поскольку результирующие магнитные потоки, в области заготовки имеют пространственный сдвиг 90 градусов, обеспечивающийся геометрическим расположением катушек 4 и катушек 5 по отношению друг к другу, то в зоне заготовки или слитка образуется вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкую сердцевину во вращение.

В зависимости от параметров источника питания, сечения заготовки или слитка, их химического состава, включение катушек 4 и катушек 5 может быть как последовательным, так и параллельным. Так, например, при значительных размерах заготовок и пониженной частоте напряжения питания (3 -5) Гц рекомендуется одноименные катушки включать последовательно-встречно между собой ввиду незначительного индуктивного сопротивления, а при повышенной частоте напряжения питания - параллельно.

В некоторых случаях для снижения полного сопротивления фаз и увеличения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности устройства рекомендуется подключать конденсаторы в фазы по схеме резонанса тока или напряжения.

Данное устройство позволяет значительно экономить материально-технические ресурсы при его изготовлении и электроэнергию при эксплуатации. Так, при перемешивании жидкой сердцевины слитков на литейной машине с 9 ручьями необходимо использовать 36 стержней с катушками при применении устройства, описанного в прототипе. В то же время, при использовании заявленного устройства на аналогичной литейной машине, число стержней магнитопровода с катушками сокращается до 24, что позволяет сэкономить 33% материалов при его изготовлении. Снижение числа катушек в устройстве в свою очередь снижает потребление электроэнергии из сети на тот же процентный коэффициент. С увеличением числа ручьев литейной машины увеличивается экономия электротехнических материалов при изготовлении устройства и энергетических ресурсов - при его эксплуатации.

Изобретение может быть использовано при литье слитков и заготовок круглого, квадратного и прямоугольного сечений на многоручьевых машинах непрерывного литья. Устройство состоит из многосекционного замкнутого магнитопровода, образующего решетку. В окнах магнитопровода расположены слитки. Сторонами магнитопровода являются отдельные стержни переменной длины с размещенными на них катушками. Каждый из последующих стержней является образующей новой секции магнитопровода. Катушки на параллельных стержнях включены последовательно-встречно или параллельно-встречно друг другу. Катушки на перпендикулярных стержнях подключены к разным фазам двухфазного источника напряжения и создают в области окон вращающееся магнитное поле. Последнее приводит жидкую сердцевину слитка во вращение. Изобретение обеспечивает экономию электротехнических материалов и энергетических ресурсов при увеличении числа ручьев установки для литья. 1 ил.

Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при многоручьевом литье, содержащее замкнутый прямоугольный магнитопровод, состоящий из отдельных стержней переменной длины с расположенными на каждом из них катушками, отличающееся тем, что магнитопровод выполнен многосекционным, где каждый из последующих стержней является образующей новой секции магнитопровода, а катушки, расположенные на параллельных стержнях, включены последовательно-встречно или параллельно-встречно друг другу.