ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЙ ВАЛ ДЛЯ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ШИРОКОГО ПРЯМОГО СЕЧЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК B22D11/115 B22D11/12 

Настоящее изобретение касается электромагнитных установок с бегущим магнитным полем для приведения в движение жидкого расплавленного металла внутри металлического изделия широкого прямого сечения, такого как сляб, в процессе его отверждения на выходе из изложницы в зоне вторичного охлаждения установки непрерывной разливки, которая его производит.

Точнее говоря, изобретение касается изготовления оборудования этого типа, обычно называемого перемешивающим валом, когда он составляет одно целое с удерживающим и направляющим валом отлитого сляба, выполняемым с этой целью трубчатым.

Известно, что электромагнитная часть такого оборудования классически образована линейным многофазным индуктором, генерирующим бегущее магнитное поле, ориентированное перпендикулярно поверхности оболочки вала, которое его окружает и которое перемещается вдоль оси вращения этого вала.

Если осуществить краткий экскурс в историю этой технологии, сегодня широко распространенной в мировой металлургии для непрерывной разливки слябов, следует схематично остановиться на трех моментах.

Первый и основной представлен в документе FR 72/20546, опубликованном в декабре 1973 г., в котором описан центральный линейный многофазный индуктор, установленный коаксиально с обечайкой, которая его окружает. Так появился перемешивающий вал, поскольку такое активное оборудование способно заменить один или несколько удерживающих и направляющих валов, полностью заполняющих предшествующие установки для разливки. Здесь появляются два основных варианта: вращающийся индуктор с кожухом вала (обечайкой), контактирующий с одной из больших сторон отливаемого сляба, или неподвижный индуктор.

Второй представлен в документе FR 75/05623, опубликованном в августе 1976 г., который представляет основную технологическую концепцию перемешивающего вала с вращающимся индуктором, основанном на обечайке и механических соединительных органах, обеспечивающих удержание обечайки при ее свободном осевом вращении. Эти органы в данном случае схематично образованы системой, выполненной с каждой стороны обечайки в виде трубчатой ступени вала в форме усеченного конуса, установленной на конце обечайки, и подшипником качения, установленном в удерживающем элементе обечайки, вынесенном за края обечайки и закрепленном на шасси машины для разливки, при этом меньшая ступень вала установлена в этом подшипнике в возможностью вращения. Что касается центрального индуктора, то он размещен в центре внутренней части большей ступени каждого вала. По меньшей мере, одна из ступеней вала (съемная для обеспечения монтажа индуктора в обечайке) выходит за удерживающий элемент подшипника для осуществления электрической связи индуктора с внешним многофазным питанием.

Третьим является документ ЕР-А-0 043 315, опубликованный в январе 1982 года. В этом документе детально раскрыта пооперационная сборка перемешивающего вала, в данном случае с неподвижным индуктором, который используется и в наши дни: он содержит ту же структуру, что и структура с вращающимся индуктором, за исключением того, что центральный индуктор удерживается в данном случае своей собственной внутренней конструкцией, на которую намотаны фазные электрические обмотки. Эта внутренняя конструкция образует для этого осевой вал, концевые удлинения которого, суживающиеся в диаметре, проходят через малые основания ступенчатых валов обечайки, чтобы войти в соединение с подшипниками качения, удерживающими обечайку и закрепленными на станине установки посредством обоймы, закрепленной шпонкой, установленной на наружной поверхности подшипников и которая фиксирует индуктор от осевого вращения.

Эта обойма образует, кроме того, дно герметичного резервуара с водой, снабженного входами/выходами для охлаждения обечайки и индуктора путем циркуляции в кольцевом пространстве, разделяющем индуктор и обечайку. Резервуар с водой играет также роль пульта для электрического соединения, который связывает индуктор с внешним электропитанием.

В основном, как показывает правая примыкающая часть фиг.1, такая известная конструкция перемешивающего вала характеризуется в итоге совмещением двух отдельных коаксиальных узлов, один из которых свободно вращается, а второй неподвижен, причем оба опираются на удерживающие элементы 4 обечайки 7, закрепленные на раме 5 установки для разливки:

- первый узел, неподвижный в осевом вращении, образован центральным индуктором 8, концевые удлинения 12 которого опираются на центрирующие держатели 14, которые фиксирует его от осевого вращения и которые жестко соединены с рамой 5 установки разливки с помощью удерживающих элементов 4,

- и второй узел, подвижный в осевом вращении, образованный обечайкой 1, предназначенной для катящегося контакта с отливаемым листовым слитком 6 и двумя трубчатыми ступенями вала 2, которые продолжают его с каждого из концов для того, чтобы меньшим основанием входить в разведенные подшипники 3 вращения, расположенные на удерживающих элементах 4, закрепленных на раме 5 установки.

Для удобства резервуары с водой 16 служат также соединителями 18 для электрического соединения индуктора, герметично закрывающими снаружи держатели 14.

Этот тип перемешивающего вала, который прекрасно подходит для выполнения двойной функции удержания-перемешивания, часто используется для большинства установок непрерывной разливки слябов стандартной ширины, то есть доходящей примерно до 1600 - 1700 мм, ширины, при которой обечайка, удерживаемая двумя концевыми подшипниками, является еще достаточно жесткой для образования неустранимого провисания.

Этот тип перемешивающего вала, выполненного из двух полувалов с промежуточным подшипником качения, мог бы также быть использован для очень широких слябов, даже превышающих 2400 мм, для обеспечения такому валу жесткости и геометрической прямолинейности при термомеханических напряжениях, возникающих при его контакте с очень широким листовым слитком в процессе его отверждения (WO2011/117479).

Однако, для слябов промежуточной ширины, например от 2000 мм до +/-20% (от 1600 до 2400 мм для уточнения представлений), такая технология представляется неприемлемой. Наличие концевых ступеней валов делает активную часть индуктора очень короткой для того, чтобы обеспечить использование решения из двух валов с промежуточным подшипником и решения с единым валом без промежуточного подшипника, которое приводило бы к образованию провисания, тем более что наличие концевых ступеней валов удаляет точки опоры на шасси установки разливки от однократного расстояния, необходимого для перекрытия сляба по всей его ширине. Например, перемешивающий вал в 240 мм диаметром, установленный на расстоянии, примерно, в 3 м под уровнем металла, выходящего из изложницы в «стандартной» установке для разливки шириной в 1600 мм, под действием ферростатической силы опоры сляба имеет провисание менее 1 мм, тогда как в установке в 2000 мм провисание составляло бы 4 мм, что является недопустимым.

Вследствие этого утверждения и при сохранении функциональных и операционных качеств обычных перемешивающих валов целью настоящего изобретения является предложение технологической конструкции валов, лишенных концевых ступеней для обеспечения жесткости обечайки, позволяющее изготовить более экономичные, как в смысле первоначальной стоимости, так и их функционирования, и, в особенности, в смысле осуществления возможности выполнения всех возможных требований по ширине слябов от 1600 мм (или меньше) до 2400 мм (и больше).

Для достижения этой цели объектом изобретения является перемешивающий вал для установки непрерывной разливки металлических изделий широкого прямого сечения, таких, как листовые слитки, содержащий:

- (а) по меньшей мере, наружную обечайку с осевым вращением, выполненную из немагнитной стали, предназначенную для обеспечения контакта с поверхностью большой стороны отливаемого сляба,

- (b) орган механической связи, обеспечивающий удержание обечайки и ее свободное аксиальное вращение,

- (с) элементы удержания перемешивающего вала, вынесенные с обеих сторон за края обечайки и прикрепленные к раме установки для разливки,

- (d) внутреннее электромагнитное оборудование, образованное, по меньшей мере, многофазным линейным индуктором с бегущим магнитным полем, установленным аксиально с обечайкой так, чтобы образовать между ними кольцевое пространство для циркуляции охлаждающей жидкости, при этом упомянутое оборудование образовано осевым валом, снабженным концевыми полыми удлинениями, которые в опоре фиксируются от осевого вращения в упомянутых удерживающих элементах, и

- (е) резервуары с входом/выходом охлаждающей жидкости, снабженные электрическими соединительными зажимами, установленными на концевых удлинениях индуктора за упомянутыми удерживающими элементами;

перемешивающий вал отличается тем, что обечайка вставлена упомянутыми концевыми удлинениями индуктора в промежуточные механические элементы связи, образованные подшипниками, размещенными между обечайкой и упомянутыми концевыми удлинениями (предпочтительно, на концах обечайки).

Как будет понятно, основной идеей изобретения является выполнение индуктором функции удержания обечайки, которая вращается вокруг него на малом расстоянии. Для этого подшипники качения обечайки или, в общем, ее органы механической связи, обеспечивая ее осевое свободное вращение, разделены обычными удерживающими элементами, жестко соединенными с конструкцией установки разливки. Таким образом, последним предоставляется исключительная возможность приема концевых удлинений индуктора, в то время как подшипники качения, необходимые для свободного аксиального вращения, становятся всего лишь простыми подшипниками, установленными на концевых удлинениях индуктора.

Среди основных преимуществ, свойственных конструкции перемешивающих валов по изобретению, которые будут описаны более детально в дальнейшем, можно назвать подавление, поскольку они исчезают, или, в любом случае, сильное уменьшение явлений «шарнирности» качения в подшипниках.

Технологическая концепция изобретения открывает особенно привлекательные возможности для упрощенного изготовления сверхдлинных перемешивающих валов, предназначенных, как уже указано, для установок разливки широких слябов (более 1600 мм), тенденция которой все более и более внедряется в мировую металлургию, подталкиваемую требованиями постоянно увеличивающегося производства сталей.

Действительно, известно, что единые трубчатые валы большой длины при опоре на них могут иметь провисание под действием ферростатического давления сляба. Для решения этой проблемы в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения, предпочтительно применимым для отливки больших слябов, такой сверхдлинный перемешивающий вал (который в дальнейшем будет называться «разделенным перемешивающим валом») содержит, действительно, не одну, а две раздельных выровненных обечайки. Эти две обечайки, предпочтительно, имеют одинаковую длину и снабжены двумя дополнительными промежуточными подшипниками, которые удерживают промежуточное центральное удлинение осевой несущей конструкции индуктора. Это промежуточное удлинение удерживается дополнительным центральным держателем, закрепленным на раме установки разливки.

Следует отметить, что преимуществом этого варианта является компактность зоны центрального подшипника разделенного перемешивающего вала, причем компактность невозможно осуществить с концевыми ступенчатыми валами, что приводит к более протяженному и, следовательно, лучшему, механическому удержанию сляба в центральной области его больших сторон.

Другим преимуществом разделенного перемешивающего вала является операционный порядок в случае очень широких слябов, например больших 2000 мм, можно объединить в одной несущей осевой индукторной конструкции внутри одного перемешивающего вала два индуктора, электрически и магнитно независимых один от другого при использовании центрального неподвижного держателя, закрепленного на раме установки.

Во всех вариантах воплощения перемешивающий вал по изобретению по сравнению с традиционно известными валами отличается тем, что концевые подшипники качения, а также ступенчатые валы удалены и заменены простыми держателями неподвижного невращающегося вала, представленного концевыми удлинениями индуктора, и тем, что обечайка вращается вокруг этого неподвижного вала, на котором размещены удерживающие ее подшипники.

Такое расположение приводит к значительному уменьшению расстояния, разделяющего неподвижные держатели перемешивающего вала, и, таким образом, относительному уменьшению провисания при работе обечайки, из чего следует уменьшение и даже исчезновение явления шарнирности.

Кроме того, усилия, которые оказывает обечайка на органы связи, не передаются больше ступенями валов, обязательно трубчатыми, но прикладываются непосредственно к центральному валу, который может быть рассчитан, как это нужно, для исключения любой деформации. Кроме того, расположение промежуточных подшипников в варианте разделенного перемешивающего вала обеспечивает минимизацию расстояния между двумя обечайками, то есть максимальную непрерывность удержания сляба по ширине.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 дает общее представление вида в осевом разрезе перемешивающего вала, умышленно совмещенное для облегчения сравнения с известным уровнем техники в том смысле, что его левый край (на чертеже) выполнен в соответствии с изобретением, тогда как его правый край выполнен по известному уровню техники;

- фиг. 2 изображает вид в осевом разрезе перемешивающего вала в базовой версии в виде единой обечайки (без центрального держателя);

- фиг. 3 изображает вид в осевом разрезе в варианте воплощения с двойной обечайкой и центральным держателем, названный «разделенный перемешивающий вал».

Обращаясь вначале для напоминания к правой части фиг.1, видно, что классический перемешивающий вал, в основном, образован удлиненным трубчатым корпусом, вращающимся вокруг своей главной оси симметрии А-А. Этот корпус образован оболочкой, или обечайкой, 1 из немагнитной нержавеющей стали, и ступенями вала 2 в форме усеченного конуса 2, которые удерживают эту обечайку с двух концов, при этом малая база 2а каждой ступени вала размещена в подшипнике качения 3', размещенном в держателе 4, жестко соединенном с рамой 5 установки непрерывной разливки.

Эта установка для разливки позволяет отливать металлические листовые слитки 5, которые выходят из кристаллизатора в верхнем положении до инструмента для резки в длину внизу установки. В то же время постепенно осуществляется полное затвердевание расплавленного метала от периферии расплавляемого продукта 6 под действием эффекта интенсивного охлаждения его поверхности путем контакта с внутренними стенками изложницы, затем прямого орошения водой во вторичных ступенях охлаждения установки разливки в том месте, где точно находятся перемешивающие валы установок, которые ими оборудованы.

Действительно, в этом направлении отлитый сляб удерживается и медленно перемещается вниз опорными вращающимися валами, которые по образующей, постоянно обновляющейся в процессе вращения, входят в опорный контакт с каждой из больших сторон сляба, такой как большая сторона 7 на чертеже.

Как изображено, объем, имеющийся внутри обечайки 1, практически полностью занят электромагнитным индуктором 8, предназначенным для обеспечения контролируемого движения металла, еще расплавленного в толще сляба 6. Для этого индуктор 8 линейного многофазного типа содержит магнитный корпус 9, который служит опорой для намотки фазных обмоток 10, которые расположены одна за другой вдоль индуктора так, чтобы генерировать магнитное поле, в общем направленное перпендикулярно большим сторонам сляба 6, но подвижное, а именно перемещающееся вдоль оси А-А индуктора, когда эти обмотки 10 правильно соединены с зажимами внешнего многофазного питания (двухфазного или трехфазного), не изображенного на чертеже.

Этот индуктор 8 представляет собой тело с осевой симметрией относительно его продольной оси, которая совпадает с осью А-А обечайки 1, чтобы быть хорошо отцентрованной относительно последней и образовывать между ними кольцевое пространство 11 для циркуляции охлаждающей среды, которая будет обеспечивать тепловой режим перемешивающего вала при работе. Это осевое центрирование осуществляется с помощью концевых цилиндрических удлинений 12 индуктора уменьшенного диаметра для того, чтобы иметь возможность пройти с небольшим рабочим зазором в малую базу 2а ступени вала 2 и выйти за пределы последней за подшипники 3 за пролет 13, который служит для шпоночного крепления для фиксирования индуктора от осевого вращения на уровне конечных пластин, снабженных необходимыми шпонками. Каждое концевое удлинение 12, которое является полым (осевой канал 24) и снабжено радиальными проходами для сообщения с кольцевым пространством 11, открывается в резервуар 16 с водой, герметично установленный на концевой пластине 14 и снабженный трубопроводом 17 для входа или выхода охлаждающей воды (выход на чертеже).

Видно, что резервуар с водой 16 служит также соединением с зажимами 18 для соединения индуктора 8 с внешним многофазным электропитанием, при этом соединительные провода 19 индуктора проходят в осевой полости его удлинения 12 для соединения с зажимами 18.

При рассмотрении фиг. 2 или левой части фиг. 1 видно, что перемешивающий вал по изобретению (образующие элементы которого идентичны рассмотренным выше известным образующим элементам и обозначены одинаковыми позициями) отличается от известной классической техники тем, что подшипник качения 3', а также ступени вала на каждом конце вала отсутствуют. Эта особенность позволяет освободить место для концевого удлинения 20 индуктора 8, который, таким образом, фиксирован от вращения шпонкой 31 в отверстии неподвижного держателя 4.

Как это показано, но не обязательно, это удлинение 20 выполнено более массивным, с несколько большим диаметром, чем аналогичное концевой удлинение 12 классического перемешивающего вала (правая часть чертежа), для того чтобы при необходимости увеличить его механическую прочность, так как в этой точке вал более нагружен, как будет ниже понятно.

Действительно, с одной стороны, подшипники 3 заменяют концевые ступенчатые валы обечайки 1 (которые, таким образом, удалены) и выполняют функции удержания и привода во вращение обечайки, и, с другой стороны, эти подшипники 3 несут непосредственно концевое удлинение 20 индуктора, который, таким образом, служит опорой для обечайки 1.

Следует отметить, что благодаря исключению концевых ступеней валов расстояние суппортов 4 между собой уменьшается на 25 - 40 см по сравнению с известным уровнем техники, или около 20% длины перемешивающего вала.

Подшипник 3 установлен на каждом конце обечайки. Это крепление может быть обеспечено известным образом закрепленным болтами кольцом, не изображенным на чертежах, чтобы их не перегружать. Кроме того, предпочтительно предусмотреть кольцевой фланец 32 на конце обечайки, который служил бы пластиной для смазки подшипников 3 и который закрывает подшипники для их защиты от пыли и улучшения герметичности узла.

Однако было бы предпочтительным, как указывалось вначале, снабдить по меньшей мере один из двух концов, если не оба, механически «открываемой» крышкой подшипника для облегчения монтажа индуктора 8 внутри обечайки 1 в цехе.

Фиг. 3 изображает вариант конструкции по изобретению, используемой в случае, когда перемешивающий вал больше не имеет единой обечайки, простирающейся по всей ширине отливаемого сляба, а состоящей из двух полуобечаек 1а и 1b.

Эти две коллинеарных полуобечайки удерживаются на сближенных концах промежуточными подшипниками 3с и 3d и отдалены одна от другой на небольшое расстояние (например, от 10 до 20 см) в зависимости от наличия между ними промежуточного зазора 20с индуктора. Так как концевые подшипники 3а и 3b размещены на концевых удлинениях 20a/20b индуктора, промежуточные подшипники 3с и 3d размещены на промежуточном удлинении 20с индуктора, который для этого не содержит электрических обмоток и установлен на центральном держателе 21, закрепленном на раме 5 установки разливки.

Как уже было сказано, такой перемешивающий вал, который будем называть «разделенным» по причине, которая вытекает из очевидности того, что было сказано, действительно образованный из двух полуобечаек 1а и 1b, адекватно отвечает возрастающим нуждам мировой металлургии, может непрерывно выдавать все более широкие листовые слитки, легко превышающие границы обычных перемешивающих валов, составляющие от 1,6/1,7 м, и даже 2,4 м шириной, а в недалеком будущем, без сомненья, даже большей, так как этот разделенный перемешивающий вал защищен от провисания центральным держателем 21.

Концевые удлинения индуктора 20а или 20b, расположенные по краям вала, являются полыми для того, чтобы открываться:

- с одной стороны, свободным концом в герметичные резервуары с водой 16а или 16b, снабженными трубопроводами для входа/выхода воды 17а или 17b, и пульты с зажимами 18а и 18b, образующими одну из стенок (фронтальную стенку на чертеже),

- и, с другой стороны, в кольцевое пространство 11а или 11b, выполненное между каждой полуобечайкой 1а или 1b и индуктором 8 через полые радиальные каналы 15а или 15b.

Промежуточное удлинение 20с также является полым и снабжено полыми радиальными каналами 15с, 15d для образования герметичного центрального канала сообщения между двумя кольцевыми пространствами 11а и 11b.

Охлаждение полуобечаек 1а и 1b и индуктора 8 также обеспечивается общей системой водяного охлаждения, содержащей следующие элементы, взятые в порядке, соответствующем направлению циркуляции охлаждающей жидкости, слева направо на фиг. 3:

- резервуар 16а питания водой, в котором охлаждающая вода поступает через входной патрубок 17а, связанный с источником воды под давлением, не изображенным на чертеже;

- аксиальный канал 24а в левом наружном концевом удлинении 20а индуктора 8 с радиальными каналами 15а, которые открываются с края кольцевого пространства 11а,

- упомянутое кольцевое пространство 11а, выполненное между полуобечайкой 1а и концентрическим индуктором 8 для обеспечения циркуляции воды вблизи полуобечайки 1а и охлаждения в процессе и после контакта с горячим листовым слитком 6, а также охлаждения левой части индуктора 8;

- полые радиальные каналы 15с, осевой канал 26 и радиальные полые каналы 15d промежуточного удлинения 20с индуктора, которые сообщают кольцевое пространство 11а с пространством 11b;

- упомянутое кольцевое пространство 11b, имеющееся между полуобечайкой 1b и индуктором 8, может быть предназначено для обеспечения циркуляции воды вблизи периферии полуобечайки 1b и охлаждения в процессе и после его контакта с горячим листовым слитком 6, а также охлаждения правой части индуктора 8;

- полые радиальные каналы 15b и осевой канал 24b правого наружного удлинения 20b индуктора, который открывается в резервуар для удаления воды 16b

- и резервуар для удаления воды 16b снабжен патрубком 17b для петлевой рекуперации охлаждающей воды.

Промежуточное удлинение 20с индуктора предполагает, разумеется, то, что электрические обмотки 10 разнесены в этом направлении, но механическая непрерывность между левой и правой частями индуктора обеспечивается этим удлинением, которое может быть выполнено из стали или из того же материала, что и осевая несущая конструкция индуктора.

В соответствии с вариантом воплощения изобретения, изображенным на фиг. 3, разделенный перемешивающий вал может содержать два отдельных и разделенных электромагнитных индуктора, один в каждой полуобечайке: индуктор 8а в левой полуобечайке 1а и индуктор 8b в правой полуобечайке 1b. Представленные в данном случае и в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения индукторы 8а и 8b идентичны между собой и подобны единому индуктору по фиг. 1 или 2.

Эти индукторы могут быть выполнены механически соединенными между собой промежуточным удлинением 20с или разделенными, например, для облегчения монтажа, но сочлененными на уровне центрального держателя 21. Как изображено на чертеже, простое муфтовое соединение типа “вилка-розетка” будет достаточным для обеспечения механической связи двух индукторов.

Однако понятно, что такое механическое соединение между двумя индукторами 8а и 8b необходимо только для образования соединения на центральном держателе 21, когда последний является единым. Можно, действительно, также предусмотреть опцию, в которой каждый индуктор содержит на своем внутреннем конце собственный центральный держатель. В таком случае два центральных держателя могли бы располагаться один возле другого, каждый из которых закреплен на раме установки разливки. В этом случае следует, однако, предусмотреть соединение, даже гибкое, но герметичное между этими двумя индукторами, соединенными для обеспечения циркуляции охлаждающей воды.

Другим аспектом, который мог бы представлять неудобство этого вариант, является то, что удаление между двумя полуобечайками было бы относительно большим и при таком удалении часть ширины отливаемого сляба 6 остается свободной без всякой механической поддержки и не охлаждается в «мертвой зоне» на уровне промежуточных подшипников. Во всяком случае можно было бы ослабить нежелательные эффекты на листовом слитке и предусмотреть промежутки между обечайками изменяемой длины и различными на одном перемешивающем валу. Можно было бы в соответствии с хорошо известными правилами развести «мертвые зоны» по ширине сляба от одного вала к другому по высоте установки для разливки для того, чтобы стараться сглаживать различия в нарушениях после нескольких метров передвижения сляба в направлении потока.

Однако понятно, что каким бы приемлемым ни был вариант воплощения, в зоне центрального держателя 21 имеется в наличии перемешивающий вал из двух полуобечаек с двумя отдельными индукторами 8а и 8b, генерирующими бегущие магнитные поля, которые могут регулироваться независимо одно от другого как по мощности, так и в направлении скольжения вдоль оси индукторов, если только располагать двумя источниками питания или единым источником питания, выполненным с возможностью раздельного питания каждого индуктора. Именно для этого, предпочтительно, для практического применения осуществляют резервирование для данного индуктора 8а или 8b пультом с электрическими зажимами, который является для него наиболее близким соответственно 18а и 18b.

Для лучшей ясности изложения следует, без сомнения, вспомнить теперь, что индукторы 8а и 8b являются линейными многофазными (трехфазными или, обычно, двухфазными), для каждого из которых необходимы пары соединительных зажимов для фаз электропитания: две пары для двухфазного, три пары - для трехфазного (отметим, тем не менее, что в случае электрического монтажа индуктора «без нейтрали» количество его зажимов будет равно трем для двухфазного и трем для трехфазного).

Индуктор этого типа формирует магнитное поле, силовые линии которого обычно ориентированы перпендикулярно продольной оси А-А индуктора и подвижны, так как можно заставить его перемещаться вдоль этой оси в том или ином направлении простой фазной инверсией электропитания. Понятно, таким образом, что если располагают двумя источниками питания или, что одно и то же, двойным источником питания, можно регулировать бегущие поля на двух индукторах 8а и 8b одного и того же перемешивающего вала независимо одно от другого, что открывает особо привлекательные перспективы в том, что касается возможностей перемещения расплавленного металла в толще сляба в процессе разливки.

Следует отметить, что такой перемешивающий вал, разделенный на два отдельных индуктор, не отличается визуально от перемешивающего вала с единым индуктором. Просто каждый индуктор должен иметь полный комплект обмоток, позволяющих генерировать бегущее магнитное поле (минимум четыре для двухфазного индуктора и шесть - для трехфазного индуктора), тогда как в едином индукторе его комплект обмоток распределен между правой и левой частями, что может, например, позволить увеличить количество пар полюсов на фазу.

С другой стороны, соединения обмоток одного индуктора с фазами электропитания, предпочтительно, направляются к одному пульту электрического соединения, расположенному на конце вала, а соединения другого индуктора будут направлены к пульту электрического соединения, расположенному на другом конце вала (в данном случае - соединение 18а к наиболее близкому пульту 19а и соединение 18b - к пульту 19b), тогда как в едином индукторе половина соединений может быть сгруппирована слева, а вторая половина - справа.

Понятно, что и в случае разделенного перемешивающего вала с единым индуктором (фиг. 2), и в случае двух отдельных индукторов (фиг. 3) необходимо предусмотреть соединения через промежуточное центральное удлинение 20с индуктора, что в ином случае усложнило бы конструкцию и монтаж установки.

Перемешивающие валы по изобретению в их варианте воплощения без центрального держателя 21 могут быть без особых трудностей встроены в сегмент структуры установки для разливки, содержащей другие обычные удерживающие и направляющие валы сляба. Это также верно для разделенных перемешивающих валов по изобретению, так как обычные удерживающие валы, как правило, снабжены промежуточными подшипниками или промежуточными держателями в случае широких машин структуры сегментов, с рамами, уже предусмотренными для центральных держателей.

Из этих наблюдений следует, что для их потверждения неразделенные перемешивающие валы с единой обечайкой, то есть без центрального держателя, в соответствии с воплощением изобретения будут скорее предназначены для разливки слябов классической ширины, то есть до, примерно, 1650 мм. За этими размерами, предпочтительно, использовать разделенные перемешивающие валы с двумя обечайками и центральным держателем, подчеркивая, однако, что нет никаких препятствий для их использования при разливке слябов обычной ширины.

В качестве неограничивающего примера, для разливки широких слябов порядка 2000 мм или, например, более, можно предусмотреть разделенные перемешивающие валы с двумя раздельными индукторами, каждый из которых имеет длину обечайки порядка 1000 мм с центральным держателем шириной, примерно, 10 см. Диаметр полуобечаек может составлять порядка 240 мм или более.

Как вариант можно предусмотреть, по меньшей мере, для определенных разделенных перемешивающих валов с центральным держателем, которыми оборудована установка для разливки слябов, чтобы длины двух полуобечаек были неравными. Следовательно, отсутствие направления отливаемого сляба по ширине центрального держателя может привести к тому, что часть сляба, проходящая напротив этого «пробела», может раздуваться. Так, выполнение разделенных перемешивающих валов, имеющих две смежных полуобечайки неравной длины с центральным держателем для того, чтобы развести между собой два последовательных разделенных перемешивающих вала, позволит сделать так, что не всегда одна и та же часть ширины сляба будет надуваться. Таким образом, избегают, при необходимости, дефектов слябов, вызываемых вспучиванием, таких как трещины и пористости.

Можно заметить, что подшипники обечайки могут подвергаться большему воздействию тепла от сляба в процессе разливки, чем в известной конструкции перемешивающих валов с несущими концевыми ступенями, разнесенными по обе стороны от обечайки. Как вариант, можно, предпочтительно, выбрать подшипники обечаек со спиральной термической деформацией. Этот тип механических подшипников имеется в продаже. Для этого, чисто информативно сообщается, что подшипники производятся и продаются немецкой фирмой «Maschinefabrik Joseph EICH KG Gmbh».

Отсюда следует, что изобретение не ограничено описанными примерами воплощения, и оно распространяется на многочисленные варианты или эквиваленты в той мере, в какой они представлены в нижеследующей формуле изобретения.

Например, понятно, что под термином «ступень вала», используемым для описания элементов удержания, установленных на концах одной или двух последовательных обечаек одного разделенного перемешивающего вала, понимают любой передающий орган, способный обеспечить жесткую герметичную связь между обечайками и подшипниками качения, которые обеспечивают их свободное осевое вращение.

Изобретение относится к непрерывной разливке металла. Наружная обечайка (1) перемешивающего валка, контактирующая с поверхностью широкой стороны (7) сляба (6), выполнена из немагнитной стали. Коаксиально обечайке установлен линейный многофазный индуктор (8). По обе стороны обечайки расположены опорные элементы, соединенные с рамой установки непрерывной разливки. На опорные элементы оперты концевые элементы осевого вала, зафиксированные от осевого вращения. Между наружной обечайкой и концевыми элементами размещены подшипники (3), удерживающие обечайку при ее осевом вращении. Обеспечивается повышение жесткости обечайки при разливке слябов различной ширины. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Перемешивающий валок установки непрерывной разливки металлических слябов, содержащий:
(а) по меньшей мере, наружную обечайку из немагнитной стали, вращающуюся вокруг своей оси и контактирующую с поверхностью широкой стороны отливаемого сляба,
(b) элементы механической связи, удерживающие обечайку при ее осевом вращении,
(с) опорные элементы, расположенные по обе стороны за границами обечайки и соединенные с рамой установки непрерывной разливки,
(d) электромагнитное оборудование, состоящее из, по меньшей мере, линейного многофазного индуктора, создающего бегущее магнитное поле, установленного коаксиально обечайке с образованием между ними кольцевого пространства для циркуляции охлаждающей жидкости, и осевого вала с концевыми элементами, опирающимися на опорные элементы и зафиксированными от осевого вращения, причем концевые элементы выполнены полыми для обеспечения прохода охлаждающей жидкости и размещения электрических соединений индуктора и
(е) резервуары для входа и выхода охлаждающей жидкости, снабженные электрическими соединительными зажимами и размещенные на концах концевых элементов за опорными элементами,
отличающийся тем, что элементы механической связи выполнены в виде подшипников, размещенных между наружной обечайкой и концевыми элементами (20) вала.

2. Перемешивающий валок по п. 1, отличающийся тем, что обечайка содержит две одинаковые полуобечайки (1а, 1b) с элементами механической связи, осевой вал выполнен с промежуточным элементом без электрических обмоток индуктора, при этом валок снабжен центральной опорой для промежуточного элемента, жестко соединенной с рамой (5) установки непрерывной разливки, а элементы механической связи содержат по меньшей мере один промежуточный подшипник (3с, 3d), размещенный на промежуточном элементе (20с).

3. Перемешивающий валок по п. 2, отличающийся тем, что для каждой полуобечайки (1а, 1b) установлен собственный индуктор (8а, 8b).

4. Перемешивающий валок по п. 2, отличающийся тем, что упомянутый промежуточный подшипник является общим подшипником для двух полуобечаек (1а, 1b) и прикреплен к краям полуобечаек.