Устройство для перемешивания расплавленного металла в кристаллизаторе с открытым верхом Советский патент 1987 года по МПК B22D11/49 B22D27/02 

Изобретение предназначено Для электромагнитного перемешивания металла в кристаллизаторе установок непрерывного литья.

Цель изобретения - повьшение эффективности перемешивания.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, схема магнитного поля; на фиг. 3 - конструктивная схема устройства; на фиг. 4 - 6 - варианты предлагаемого устройства; на фиг. 7 - схема четырехфазного источника пере менно- го тока; на фиг. 8 - схема соединения катушек возбуждения с проводниками; на фиг. 9 - схема кристаллизатора; на фиг. 10 - разрез Б-Б на фиг. 9; на фиг. 11 - то же, вариант; на фиг. 12 - то же, вариант исполнения.

Устройство содержит кольцо 1 и кольцо 2, вьшолненные из медного прутка и соединенные в точках 0,5 , , 1 , а не медными проводниками 3. Катушки 4 возбуждения размещены на проводниках 3 и каждая из них соединена с одной из фаз источника переменного тока. Эти элементы образуют электромагнитный преобразователь, размещенный над верхней частью кристаллизатора 5 соосно с ним.. Расположение кольца 1 не препятствует подаче жидкого металла 6 в кристаллизатор через погружной стакан 7.

Возможно расположение кольца 2 ниже кольца 1 (фиг. 4), так что кольцо 2 охватывает верхнюю кромку кристаллизатора 5, который и сам может выполнять функции кольца 2 (фиг. 5), В этих случаях каждая стенка кристаллизатора 5 соединена с кольцом I проводниками 4, как показано на фиг. 6 В этих вариантах катушки 4 намотаны непосредственно на проводники 3. Возможна установка трубопроводов 8 для охладителя на участках 9 проводников 3, примыкающих к катушкам 4. Кроме того, опасность перегрева может быть снижена путем соединения катушки 4 с проводником 3 посредством ферромагнитного сердечника 10 (фиг. 8).

Кристаллизатор 5 (фиг. 9) имеет водоохлаждаемые медные стенки 11 - 14. Кольцо 1 выполнено со сторонами 15 - 18, соединенными со стенками 11 - 13 медньми соединителями 19 - 21. В результате образуется набор

5

0

5

0

5

0

5

0

5

.из трех замкнутых петель, первая из которых создана стенками 1 и 12, соединителем 20, сторонами 16 и 15 кольца 1 и соединителем 19, вторая - стенкой 13, соединителем 21, стороной 17 и соединителем 20, а третья - стенкой 14, соединителем 21, стороной 18 и соединителем 19. Над верхней поверхностью кольца смонтирован общий полюс 22, а три других полюса 23 - 25 установлены между кольцом 1 и кристаллизатором 5. Полюса 23 - 25 соединены с полюсом 22 ферромагнитными пластинами. 26 - 29, примыкающими к наружным поверхностям кольца 1. Полюса 23 - 25 могут быть смонтированы в единую пластину с заполнением зазоров между ними вставками 30- 32 из немагнитного материала.

Эффективность устройства может быть повышена при симметричном расположении полюсов 33 - 36 между кольцом 1 и верхом кристаллизатора 5. Эти полюса могут быть соединены в кольцо 37, для чего между этими полюсами установлены немагнитные вставки 38 - 41 (фиг. 11). Соединительные пластины 26 - 29 могут быть вьтолнены слоистыми, причем их наружные кромки 42 защищены от выплесков пластинами 43 в форме швеллеров из немагнитного материала.

Устройство работает следующим образом.

Прохождение тока питания через катушки 4 возбуждения наводят в медных стержнях 3 токи, сила и направление которых зависят от положения цикла трехфазного источника питания. Результирующие токи появляются по крайней мере в двух из секторов aS, &Ь и fea кольца 1 и секторов 1й , ае и

а f

ег кольца 2. В варианте, когда ток проходит через катушку 4, соединенную с первой фазой источника, является максимальным, а токи в других катушках составлянуг половину максимума, ток течет от точки 1 к а ti равен i и от точек S и & и равен i/2 . Б результате взаимодействия токов они будут течь по петлям а 5п.-г иаЬе, а на участках & или че тока не будет. Токи на участках а S и а о будут равны между собой и создадут магнитные поля, как показано на фиг. 2. Поскольку точки на участках aS и а Ь направлены в одну сторону, магнитные поля, образованные внутри кольца 1

практически уничтожат друг друга, однако магнитные поля вьше и ниже кольца 1 усилят друг друга, результирующее магнитное поле будет лежать практически параллельно плоскости кольца 1 выше и ниже его. Когда фазы источника питания меняются, изменится и распределение тока в проводниках, а магнитное поле повернется вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца 1. Вращающееся магнитное поле наводит ток в расплавленном металле внутри кристаллизатора 5, который в свою очередь, создает магнитное поле, взаимодействующее с уже созданным электро- магнитньЕМ преобразователем. Это заставляет расплавленный металл вращаться вокруг продольной оси кристаллизатора.

При перемешивании легкие примеси центрифугируются и собираются в центральной части кристаллизатора, кроме того, повьшается однородность внутренней кристаллической структуры слитка. Формула изобретения

1. Устройство для перемешивания расплавленного металла в кристалли

013024

заторе с открытым верхом, содержащее электромагни -ный преобразователь, размещенный над кристаллизатором вок- . руг его вертикальной оси, о т л и - с чающееся тем, что, с целью повьшения эффективности перемешивания, электромагнитный преобразователь вьтолнен в виде набора электрических проводников из неферромагнитного ма10 териала и катушек возбуждения и снабжен многофазным источником переменного тока, при этом на части электрических проводников установлены катушки возбуждения, расположенные вокруг

15 наружных стенок кристаллизатора, а другая часть проводников соединена в не менее, чем три замкнутые петли, связанные между собой проводниками с катушками возбуждения и соединен20 ные через них с многофазным источником переменного тока.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что замкнутые

петли выполнены в форме кольца.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что замкнутые петли выполнень: в форме прямоугольника.

Изобретение предназначено для электромагнитного перемешивания металла в кристаллизаторе при непрерывном литье слитков. Цель изобретения - повьшение эффективности перемешивания. Электромагнитный преобразователь (ЭМП), вьтолненный из внутреннего 1 и наружного 2 колец, соединенных снабженными катушками 4 проводниками 3 с образованием не менее трех замкнутых петель, расположен над кристаллизатором. При подключении ЭМП к источнику в жидком металле возникает вращательное движение., 2 3.п. ф-лы, 12 ил. i СП ФигЛ

Фиг.1

А-А

фцъ.З

Фиг.5

VU8.6

fPt/8.7

ImS

r

-1-t

aI I

-«

1

л /

9

Ц

tt

vui.a

fut.i

.tO

Редактор Ю. Середа

Составитель В. Мальцев

Техред ; g Кадар Корректор А, Зимокосов

Заказ 1162/58 Тираж 741Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

fiJi.f/

Vu2.i2