Устройство для электромагнитного перемешивания металла в зоне вторичного охлаждения Советский патент 1986 года по МПК B22D11/124 

Изобретение относится к металлургии, точнее к непрерывному литью металлов.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повьшение технологических возможностей устройства.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг., 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство выполнено в виде шихтованного магнитопровода 1, состоящего из отдельных элементов 2,, расположенных вдоль оси слитка и имеющих полюса 3. Элементы 2 состоят из отдельных Ш-образных пластин 4. Ширина крайних полюсов 3 элементов 2 равна половине ширины центрального полюса 3, На полюсах имеются катушки 5-8 трехфазной цепи. Число витков катушки 5 составляет 1/2-1/4 числа витков центральной катушки. Катушка 5 находится с катушкой 7 на одном полюсе 3 Слиток 9 имеет лунку жидкого металла 10.

Устройство работает следуюш;им образом.

Катушки 5-8 включены в трехфазную цепь. Катушки 5 и 6 соединены последовательно и образуют магнитный поток, который замыкается через жидкий металл 10 на полюсах 3 этих катушек. Катушки 7 и 8 соединены последовательно и подключены к очередной фазе цепи. Магнитный поток наводит в жидком металле 10 вихревые токи в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. При взаимодействии магнитного потока и вихревых токов в ЖИДКОМ металле 10 возникает объемная электромагнитная сила.

Благодаря включению катушек, расположенных на полюсах 3 магнитопроводов 1, последовательно к фазам цепи в жидком металле 10 распространяется бегущая электромагнитная волна по оси слитка 9 и в плоскостях, перпендикуляр 1ых ей. В этих же направлениях действует и электромагнитная сила.

Объемная электромагнитная сила,направленная по оси слитка 9, образуется за счет взаимодействия продольного магнитного потока, проходящего в каждом магнитопроводе 1, и вихревых токов, наведенных в жидком металле 10. Электромагнитная сила, направленная тангенциально, возникает в каждом объеме жидкого металла

10 с высотой столба, равной расстоянию между серединами двух полюсов, на которых намотаны катушки 5 и 6 одной фазы. Магнитный поток, наведенный этими катушками, замыкается в плоскости, параллельной оси слитка 9 . В плоскости, перпендикулярной

оси, распространяется фаза цепи двух полюсов 3, находящихся на одном уровне отдельных магнитопроводов 1.

Взаимодействие магнитного потока и вихревого тока, текущего в плоскости, перпендикулярной оси слитка 9, вызывает градиент электромагнитного давления, приводящий жидкий металл во вращательное движение,. Такое сложное движение приводит к турбулизации потока жидкого металла 10. Его активное движение ведет к разрушению образующихся дендритов, снятию перегрева жидкого металла и обеспечивает быструю кристаллизацию с получением максимальной равноосной зоны. Выраженное турбулентное движение потока металла исключает образование ликвационной неоднородности и белой полосчатости ,слитка. Эти дефекты возникают при ламинарном движении металла или электромагнитном перемешивании в небольшом объеме жидкого металла слитка.

Дополнительная турбулизация потока металла получается при использовании очередной фазы у каждых двух катушек 5 и 7, расположенных на двух полюсах 3 магнитопровода 1 с числом витков одной катушки, составляющим 1/2 - 1/4 числа витков второй катушки этой фазы. Тангенциально действующая

электромагнитная сила (в плоскостях, перпендикулярных оси слитка 9, двух полюсов 3 с катушками одной фазы) неравномерна по высоте этих полюсов. Она максимальна на полюсе с большим числом витков. Имеет минимум между этими полюсами и среднее значение на полюсе с меньшим числом витков по сравнению с числом витков второй катушки. -Такое расположение катушек 5 и 6 с различным числом витков на полюсах 3 ведет к местному изменению градиента электромагнитного давления в жидком металле по высоте двух полюсов и движению слоев металла с различной скоростью.

Произвольное расположение катушек 5 и 6 приводит к градиенту электромагнитного давления в объеме металла при переходе к очередной фазе цепи каждого магнитопровода 1, возникают местные возмущения в объеме жидкого металла при движении его вдоль оси слитка. При увеличении размеров сли ка 9 для эффективного перемешивания объема жидкого металла 10 необходим повьшать мощность устройства. Это достигается увеличением фазного ток при незначительном изменении размеров слитка или применением магнитоПроводов 1 с числом, кратным числу фаз цепи. Количество магнитопроводов выбирается из расчета, чтобы расстояние между соседними не было больше длины паза, образованного двумя полюсйми 3 магнитопровода. Длина магнитопровода 1 зависит от протяженности жидкой лунки слитк 9 и выбирается примерно равной половине длины этой лунки, так как образующиеся вторичные потоки жидкого металла эффективно воздействуют на кристаллизующийся металл в слитке, вышедший из зоны электромагнитного перемешивания. С целью вовлечения в активное движение центральных слоев металла устройство может включаться реверсив HOi Если количество магнитопроводов 1 больше минимального |числа, кратног числу фаз цепи, то возникает возможность создания в поперечной плоскости слитка встречных потоков, вызьшающих активный массоперенос. Устройство эффективно работает при непрерывном литье сплавов с боль шим интервалом кристаллизации или биметаллов. В последнем случае устройство необходимо устанавливать по всей длине жидкой лунки слитка или применять несколько секций магнитопровода с промежутками, равными зоне перемешивания жидкого металла вторичными потоками. Изобретение позволяет упростить конструкцию устройства для электромагнитного перемешивания металла и использовать его для литья заготовок различных типоразмеров. Формула изобретения 1. Устройство для электромагнитного перемешивания металла в зоне вторичного охлаждения, выполненное в виде шихтованного магнитопровода с катушками, расположенными в паза полюсов магнитопровода и включенными в трехфазную цепь, отличающеес я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения технологических возможностей устройства, магнитопровод состоит из отдельных элементов, число которых кратно числу фаз цепи, катушки его расположены на полюсах, смещены на один полюс и включены в цепь последовательно в продольном и поперечном направлении зоны вторичного охлаждения, при этом число витков каждой из крайних катушек составляет 1/2-1/4 числа витков централь- . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый элемент шихтованного магнитопровода состоит из Ш-образных пластин, при этом ширина крайних полюсов магнитопровода составляет половину ширины -центрального полюса.

А -А

Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывному литью металлов, и может использоваться при электромагнитном перемешивании металлов во вторичной зоне охлаждения. Цель изобретения - упрощение конструкции и повьшение технологических возможностей устройства позволяет использовать его при литье слитков разных профилей. Устройство выполнено в виде шихтованного магнитопровода 1, состоящего из отдельных элементов 2, число которых кратно числу фаз цепи, и имеет полюса 3 с катушками 5,6 и 8, расположенными на полюсах. Катушки включены в цепь последовательно в продольном и поперечном направлении зоны вторичного охлаждения. Число витков крайних катушек составляет 1/2-1/4 числа витков центральных. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л N9 а со QD