СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОГРУЖНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАСОСА Российский патент 2006 года по МПК F27D3/14 H02K44/02 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к эксплуатации магнитогидродинамического напорного оборудования для перекачивания расплавов металлов, и может быть использовано для удаления алюминия и его сплавов (алюмоцинка, алюмокремния) из ванны агрегата покрытия стальной полосы.

Известен способ эксплуатации погружного вертикального магнитогидродинамического (МГД) насоса для удаления расплава из ванны агрегата горячего алюмоцинкования стальных полос, включающий его разогрев до рабочей температуры, погружение под уровень расплава и подачу к обмоткам питающего электрического напряжения. После завершения перекачивания отключают питающее напряжение и извлекают МГД-насос из ванны [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что при погружении в расплав недостаточно прогретого МГД-насоса в его рабочем канале происходит затвердевание расплава (образование "козла"). Для удаления закупоривания рабочего канала затвердевшим расплавом требуется перегрев корпуса МГД-насоса, что отрицательно сказывается на работоспособности его электрических обмоток.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ эксплуатации погружного вертикального МГД-насоса, согласно которому МГД-насос предварительно подогревают и в обесточенном состоянии погружают в ванну с расплавом алюмоцинка агрегата горячего алюмоцинкования стальных полос. В процессе погружения рабочий канал МГД-насоса заполняется расплавом. Затем его индукторы (обмотки) подключают к источнику трехфазного переменного тока с прямым чередованием фаз, которое создает вдоль рабочего канала бегущее электромагнитное поле. Взаимодействие бегущего электромагнитного поля со столбом алюмоцинка в рабочем канале приводит к появлению подъемной силы, выталкивающей расплав в верхнюю часть корпуса и в сливной патрубок. После завершения перекачивания расплава МГД-насос удаляют из ванны агрегата горячего алюмоцинкования [2] - прототип.

Недостатки данного способа эксплуатации также состоят в том, что при опускании МГД-насоса с непрогретым или неравномерно прогретым каналом в расплав алюмоцинка ванны горячего алюмоцинкования стальной полосы происходит закупоривание (зарастание) его рабочего канала вследствие кристаллизации расплава. Закупоривание рабочего канала не позволяет использовать МГД-насос, что сокращает срок его эксплуатации, требует наличия и поддержания в готовности резервного МГД-насоса. Дело усугубляется тем, что в расплаве для алюмоцинкования стальных полос присутствует твердый конгломерат дросса, представляющего собой интерметаллические тугоплавкие соединения алюминия и цинка с железом. Поэтому для удаления "козла" из рабочего канала МГД-насоса необходимо нагревать его до температуры, на 200-400°С превышающей рабочую температуру МГД-насоса. Это приводит к выходу из строя индукторов (изолированных обмоток) и сокращению срока эксплуатации МГД-насоса.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в устранении закупоривания канала МГД-насоса и увеличении срока его службы.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе эксплуатации погружного вертикального МГД-насоса, включающем предварительный разогрев его канала, погружение в расплав перекачиваемого металла и перекачивание расплава при подаче к индукторам трехфазного электрического тока с прямым чередованием фаз для создания прямого бегущего электромагнитного поля, согласно предложению на период погружения в расплав к обмоткам индуктора подают трехфазный электрический ток с обратным чередованием фаз. Предварительный разогрев канала МГД-насоса производят токами Фуко подачей к индукторам трехфазного электрического тока в режиме холостого хода. Кроме того, в случае закупоривания рабочего канала застывшим перекачиваемым металлом вначале производят предварительный разогрев насоса токами Фуко, после чего МГД-насос погружают в расплав перекачиваемого металла и подают к индукторам трехфазный электрический ток с прямым чередованием фаз до устранения закупоривания, а затем к индукторам подают трехфазный электрический ток с обратным чередованием фаз и извлекают МГД-насос из расплава.

Способ осуществляют следующим образом.

Для предварительного разогрева рабочего канала МГД-насос устанавливают на площадке перед ванной агрегата горячего алюмоцинкования стальных полос и к его индукторам подают трехфазный электрический ток холостого хода I_xx=110 А, что составляет 50% от величины его рабочего тока I_р=220 А. Порядок чередования фаз при этом значения не имеет. Бегущее электромагнитное поле наводит в стенках канала токи Фуко, которые вызывают интенсивный разогрев стенок до температуры 480°С. Индукторы при этом имеют температуру 150°С.

Затем МГД-насос с помощь электромостового подъемного крана переносят к ванне, заполненной расплавом алюмоцинка при температуре t=620°C, и в вертикальном положении погружают в расплав. Перед началом погружения в расплав с помощью реверсивного электрического контактора к индукторам подают трехфазный электрический ток I_р=220 А с обратным чередованием фаз: А-С-В. (Буквами обозначены электрические фазы трехфазного источника тока.) Трехфазный электрический ток создает обратное бегущее электромагнитное поле. Бегущее электромагнитное поле при взаимодействии с расплавом алюмоцинка, попадающего снизу в рабочий канал при погружении МГД-насоса, создает выталкивающую силу, которая препятствует заполнению рабочего канала. Поскольку погружение МГД-насоса даже с недостаточно прогретым рабочим каналом, охлаждаемым от индукторов (имеющих низкую температуру), происходит без его заполнения расплавом алюмоцинка, закупоривание рабочего канала исключается.

После завершения погружения и подключения к верхней стороне вертикального МГД-насоса сливной магистрали к индукторам с помощью переключения реверсивного электрического контактора подают трехфазный электрический ток с прямым чередованием фаз: А-В-С для создания прямого бегущего электромагнитного поля. Расплав по действием прямого бегущего электромагнитного поля заполняет рабочий канал и выталкивается к верхней стороне вертикального МГД-насоса и в сливную магистраль. Поскольку расплав в рабочем канале при перекачивании находится в движении, он не кристаллизуется на его стенках и не создает закупоривания. После окончания перекачивания МГД-насос в обесточенном состоянии удаляют из ванны агрегата горячего алюмоцинкования.

При возникновении аварийного закупоривания рабочего канала МГД-насоса застывшим перекачиваемым металлом, например вследствие застревания в рабочем канале крупного куска дросса, застывший участок вначале ослабляют высверливанием в нем отверстий и затем производят предварительный разогрев рабочего канала токами Фуко, как это было описано выше. Затем МГД-насос в вертикальном положении погружают в ванну с расплавом алюмоцинка и подают к индукторам с помощью реверсивного электрического контактора трехфазный электрический ток с прямым чередованием фаз: А-В-С силой I_р=220 А (рабочий ток). В процессе прогрева МГД-насоса происходит размягчение застывшего участка, ослабленного сверлением. Под действием силы, создаваемой прямым бегущим электромагнитным полем, происходит отрыв закупоривавшего рабочий канал застывшего участка и его вынос вверх вместе с потоком алюмоцинка в сливную магистраль.

После устранения закупоривания к индукторам с помощью реверсивного электрического контактора подают трехфазный электрический ток силой I_р=220 А с обратным чередованием фаз: А-С-В и извлекают МГД-насос из расплава. При подъеме МГД-насоса из ванны с расплавом обратное бегущее магнитное поле выталкивает вниз (обратно в ванну) находившийся там расплав алюмоцинка. Затем МГД-насос отключают от источника трехфазного тока.

Технико-экономические преимущества предложенного способа эксплуатации погружного вертикального МГД-насоса состоят в том, что предварительный разогрев рабочего канала токами Фуко в режиме холостого хода и подача на период погружения МГД-насоса в расплав к его индукторам трехфазного электрического тока с обратным чередованием фаз позволяет исключить закупоривание рабочего канала, продлить срок службы МГД-насоса.

Помимо этого, предварительный разогрев МГД-насоса с закупориванием токами Фуко, погружение в расплав перекачиваемого металла, подача к индукторам электрического тока с прямым чередованием фаз до момента устранения закупоривания и последующий реверс МГД-насоса при его извлечении из расплава обеспечивают эффективное устранение случившегося закупоривания без разборки МГД-насоса.

Внедрение предложенного способа обеспечит повышение, удлинение срока службы МГД-насоса на 45-55% и снизит на 5-7% аварийные простои агрегата горячего алюмоцинкования стальных полос.

Источники информации

1. Патент РФ №2095713, МПК F 27 D 3/14, С 23 С 2/06, 1997 г.

2. Патент РФ №2106053, МПК Н 01 К 44/02, 1998 г. - прототип.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к эксплуатации магнитогидродинамического (МГД) насоса, и может быть использовано для удаления алюминия и его сплавов из ванны агрегата покрытия стальной полосы. Способ включает предварительный разогрев рабочего канала, погружение в расплав перекачиваемого металла и перекачивание расплава при подаче к индукторам трехфазного электрического тока с прямым чередованием фаз для создания прямого бегущего электромагнитного поля. На период погружения в расплав к обмоткам индуктора подают трехфазный электрический ток с обратным чередованием фаз. Изобретение позволяет устранить закупоривание канала МГД-насоса и увеличить срок его службы. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ эксплуатации погружного вертикального магнитогидродинамического(МГД) насоса, включающий предварительный разогрев его канала, погружение в расплав перекачиваемого металла и перекачивание расплава при подаче к индукторам трехфазного электрического тока с прямым чередованием фаз для создания прямого бегущего электромагнитного поля, отличающийся тем, что на период погружения в расплав к обмоткам индуктора подают трехфазный электрический ток с обратным чередованием фаз.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный разогрев канала МГД-насоса производят токами Фуко подачей к индукторам трехфазного электрического тока в режиме холостого хода.3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в случае закупоривания рабочего канала застывшим перекачиваемым металлом вначале производят предварительный разогрев насоса токами Фуко, после чего МГД-насос погружают в расплав перекачиваемого металла и подают к индукторам трехфазный электрический ток с прямым чередованием фаз до устранения закупоривания, а затем к индукторам подают трехфазный электрический ток с обратным чередованием фаз и извлекают МГД-насос из расплава.