Устройство для электромагнитного перемешивания жидкого металла при непрерывной разливке Советский патент 1985 года по МПК B22D11/10 B22D41/00 

111 Изобретение относится к металлур гии, конкретнее к непрерывной разли ке металлов. Известно устройство для электром нитного перемешивания лунки жидкого металла при непрерывной разливке в зоне под кристаллизатором, которое осуществляет перемешивание бегущим электромагнитньм полем, направленны вдоль .технологической оси маившы не прерывного литья. Использование это устройства позволяет ускорить сняти температуры перегрева жидкого метал ла, улучшить структуру непрерывнолитого слитка за счет расширения зо ны равноосных кристаллов, уменьшени осевых усадочных раковин и снижения осевой ликвации .DJ. - .. Недостатком устройства является, то, что интенсивность электромагнит ного поля в нем резко уменьшается на входе и выходе.индуктора устройс ва, в силу чего на этих участках во никают большие перепады скорости потока жидкого металла, вызывающие образование в слитке специфических неоднородностей в виде зон с отрица тельной ликвацией, так называемых белых полос. Это ухудшает качеств непрерывно-литого металла, делая его в некоторых случаях вообще непригодным для использования. Характерным примером в этом отношении является подшипниковая сталь, для которой наличие белых полос в структуре слитка является прямым браковочным признаком. Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности и дос тигаемому результату является устройство, содержащее источник многофазного электрического тока и индуктор бегущего электромагнитного поля, который размещен под кристаллизатором параллельно технологической оси машины непрерьгеного литья, В этом устройстве для ослабления интенсивности бегущего электромагнитного поля обмотка индуктора выполнена с возрастающим межвйтковьм шагом, либо с возрастающим диаметром витков, либо,.при многослойной обмотке, с уменьшающимся числом слоев витков в направлении во всех случаях от середины индуктора к его концам. Указанные технические решения обеспечивают ослабление интенсивности бегущего электромагнитного ПОЛЯ в направлении от середины индуктора к его концам, в результате чего достигается соответствующее уменьшение перемешиваюп егося усилия 2. Недостатком устройства является то, что в нем, при изменении интенсивности бегущего электромагнитного поля, скорость последнего сохраняется постоянной по всей дпине индуктора и резко изменяется на входе и выходе его, что не позво.ляет исключить образование белых полос в структуре непрерьгеного слитка и, следовательно, не обеспечивает возможности непрерывной разливки таких сталей как подшипниковая, рельсовая и других. Кроме того, устройство сложно в изготовлении и имеет низкий КПД из-за больших полей рассеяния. Цель изобретения - повьшение однородности непрерывно-литого слитка по структуре и хи1 ическому составу и расширение марочного сортамента непрерывно-литой стали. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для электромагнитного перемешивания жидкого металла при непрерывной разливке, содержащем источник многофазного электрического тока и индуктор бегущего электромагнитного поля, размещенный под кристаллизатором параллельно технологической оси машины непрерывного литья, индуктор выполнен с переменным полюсным делением, которое на выходе индуктора в 2-6 раз больше, чем на вхрде. Изобретение позволяет изменить скорость бегущего электромагнитного Поля по длине индукто1ра, а вместе с ней и скорость потока жидкого металла в зоне электромагнитного перемешивания, от меньшей величины на входе индуктора до большей на выходе его. Указанное обеспечивает получение более мягкого режима перемешивания с последовательньтм нарастанием скорости потока жидкого металла во всей зоне перемепшвания, .что необходимо для получения более однородного по структуре и химическому составу непрерьгоно-литого елитка. При этом наличие диапазона изменений полюсного деления в индукторе в пределах 2-6 раз объясняется различием физико-химических свойств 3 жидкого металла различных марок и особенностями его затвердевания. Характер изменения полюсного деления по длине зоны перемешивания определяется распределением полюсного деления по длине индуктора, которое характеризуется следунзщим: минимальное полюсное деление THU имеет входная часть (вход) индуктор длиною 2 ( (это полюсное деление является входным полюсным делением индуктора, т.е. Т,чцц Тйх )} каждое последующее к выходу индуктора полюсное деление имеет величину не меньшую, чем предьщущее; изменение полюсного деления по длине индуктора производится ступенчато; величина любой ступени изменения полюсного деления кратна целому числу от 1 до 6 минимальных значений полюсного деления на входе индуктора (т.е.Т п -Тнин где п - целое число от 1 до 6, Т п, - текущее значение полюсного деления; степень увеличения полюсного деления по длине индуктор составляет величину от 2 до 6 согласно изобретению. Указанное выражается зависимость 1 Р цП - минимальное значение полюсного деления на входе индуктора; L - длина индуктора; Р - число пар полюсов с полюсным делением L к ° п - натуральный ряд чисел от 1 до 6 (1,2,3,4,5,6) Отсюда можно выразить значение в ходного полюсного деления, которое записывается BbU (2-6)Т„ин (2-6)Твх ; -& «--2Пределы 2-6 изменения увеличения полюсного деления по длине индуктор обосновываются следующим образом. При перемешивании в зоне вторичн го охлаждения МНЛЗ жидкой фазы мета ла бегущим электромагнитным полем, направленным вдоль оси заготовки, , вход индуктора с полюсным делением бх цt1н располагается на участке заготовки, выходящей из кристаллиза 324 тора и имеющей тонкую корку толщиной 15-25 мм. При этом-величина полюсного деления на входе индуктора определяется из условий, исключающих обоснование белой полосы в структуре слитка. Эти условия выражены в форме ограничения скорости перемещения жидкого металла на входе индуктора величиной 0,23-0,5 м/с. Эти условия легко пересчитываются в необходимую величину полюсного деления Tg по формуле Vf, 2bgx f(1-S) , где Vn, - скорость перемещения жидкого металла под действием поля; f - частота электрического то-ка;tv полюсное деление на входе; S - скольжение. Выход индуктора размещен на участке заготовки с толстой коркой затвердевшего металла, толщина которой стремится к полутолщине заготовки. Очевидно, что перемешивание за толстой коркой требует больших амплитуд и глубины проникновения магнитного поля, составляющей 0,5-0,75 ширины непрерывнолитой заготовки. Это дости-: гается использованием больших полюсных делений индуктора в рабочем диапазоне частот 5-50(60) Гц. в - . Услогае Tgj,,jf 2 означает, что вых 8Х нцн следовательно, при этом условии перемешивания металла за толстой коркой не соблюдается, так как глубина проникновения поля недостаточна. При условии Tgj 2TQX оптимальные условия перемешивания за толстой коркой уже выполняются, хотя лишь сутя мелких сечений при разливке сорговых заготовок. Для блюмов, имеюпргк большее сечение, полюсное деление должно быть еще большим, но приТ-1.„ fT„BWX ougj дальнейшее его увеличение становится нецелесообразным, так как. аже при низких частотах 5-8 Гц зависимость глубины проникновения магнитного поля от полюсного деления остигает насыщения и его дальнейее увеличение не приводит к существенному приросту глубины проникновения магнитного Поля. При этом конструктивная сложность индуктора продостаточной однородностью по структуре и химическому составу, в т.ч. для марок стали,которые ранее не могли разливаться непрерывным способом,

Экономический эффект от внедрения изобретения составит 490 тысяч рублей в год на одну матпину непрерывного литья. При этом обеспечивается возможность расширения марочного сортамента сталей , разливае мых на машине непрерьгеного литья.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЬЮНОЙ РАЗЛИВКЕ, содержащее источник многофазного электрического тока и индуктор бегущего электромагнитного поля, размещенный под кристаллизатором параллельно технол огической оси машины непрерьгеного литья, отличающееся тем, что, с целью повьаиения однородности непрерывнолитого слитка по структуре и химическому составу и расширения марочного сортамента непрерывно-литой стали, индуктор выполнен с переменным полюсным делением, которое на выходе индуктора в 2-6 раз больше, чем на входе.

2 J