Устройство для обработки расплава электромагнитными силами Советский патент 1990 года по МПК B22D27/02 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для создания давления в расплаве металла, и может быть использовано при обработке металла в жидком или вязком состоянии в литейных формах с использованием электромагнитного воздействия.

Цель изобретения - повышение надежности работы и снижение удельных энергозатрат,

На фиг,1 изображено устройство, вид спереди; на фиг,2 - то же, план; на фиг,3 -, то же, вид сбоку; на фиг,4 - график зависимости тока в обмотках от времени.

Устройство содержит обмотку 1 возбуждения, источник2 постоянного напряжения, прерыватель 3. который может быть выполнен с механическим контактором 4 и конденсатором 5 с переменной емкостью. Обмотка 1 возбуждения создает магнитное поле в прибыльной части 6 с расплавом металла 7, который подается в литейные формы 8, Траектория магнитного потока, создаваемого обмоткой 1 возбуждения, показана пунктирной линией 9. Дополнитель ная обмотка 10 соединена с электродами 11 через электрододержатели 12,

Для уменьшения затрат электроэнергии на создание магнитного поля в расплаве на траектории магнитного потока вне прибыльной части 6 размещают магнитопровод 13 из шихтованной электротехнической

стали.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу управления замыкает пре рыватель 3 и в цепи обмотки 1 возбуждения начинает протекать ток возбуждения IB (фиг,4), В расплаве металла 7 создается магнитное поле с индукцией В, Через время ta по сигналу управления размыкают механический контактор 4, За время переходного процесса Тн ток в обмотке 1 возбуждения IB достигает нулевого значения. Так как дополнительная обмотка 10 расположена соосно с обмоткой 1 возбуждения с максимальным коэффициентом связи Кс, то в соответствии с законом сохранения потокосцепления часть МДС обмотки 1 возбуждения перейдет в дополнительную обмотку 10 т,е,

lдWд Кс -IB -We

При сохранении магнитного потока в прибыльной части 6 практически низменным в расплаве металла за время tn появляется ток 1д с плотностью 1д, В соответствии с законом электромагнитных сил в расплаве металла 7 возникает объемная сила

F 1д X В.

Концы Дополнительной обмотки 10 подключают к электродам 11 таким образом, чтобы

сила F действовала в сторону литейных форм 8, Поскольку электроды 11 расположены в плоскости, перпендикулярной траектории магнитного потока возбуждения (т,е,, перпендикулярной магнитной оси обмотки 1 возбуждения), то сила F может быть направлена либо в сторону литейных форм 8, либо от нее. Это зависит от направления намотки обмоток 1 и 10 и подключения кон- 0 цов обмотки 10 к электродам 11, Для выбора направления силы F достаточно переключить концы обмотки 10,

В момент возбуждения обмотки 1 в расплаве металла 7 наводится ток 1д, создаю- 5 щий электромагнитную силу, действующую в сторону, противоположную литейной форме 8, Однако величина этой силы много меньше уплотняющей силы, возникающей в момент разрыва тока IB, так как время воз- 0 буждения IB много больше времени переходного процесса Тн, поэтому много меньше ЭДС и токи в металле 7 при возбуждении, чем при размыкании контактора 4, В то же время для устранения этой силы на время te 5 с помощью электрододержателей 12 можно отключать дополнительную обмотку 10 от электродов 11, Достаточно разорвать цепь в одном месте, т,е, в одном электрододержателе,

0 Изменением величины емкости С конденсатора 5 управляют длительностью вре- мени переходного процесса Тн, а следовательно, и времени воздействия электромагнитной силы на расплав метал35 ла7.

По окончании процесса электроды 11 оказываются вплавленными в металл 7 прибыльной части 6, Так как электроды 11 выполнены съемными, нет надобности в их 40 выплавлении из металла. Устройство снимается, а электроды остаются в прибыльной части устройства и идут на переплавку.

Выполнение устройства для создания давления в расплаве металла с дополни- 45 тельной обмоткой, соединенной с электродами и расположенной соосно с обмоткой возбуждения вплотную к ней с максимальным коэффициентом связи, позволяет отказаться от импульсного источника 50 электроэнергии, подключаемого к электродам, и средств управления его работой.

Единственным источником электроэнергии в предлагаемом устройстве является источник постоянного напряжения и 55 единственным средством управления процессом - прерыватель в цепи постоянного тока, т,е, устройство значительно упростилось по конструкции и в работе.

Выполнение прерывателя в виде механического контактора с параллельно включенным с ним конденсатором регулируемой емкости позволяет регулировать длительность воздействия электромагнитной силы на расплав: чем больше емкость конденсатора, тем больше время переходного процесса передачи МДС из обмотки возбуждения в дополнительную обмотку.

Величина электромагнитной силы регулируется величиной тока в обмотке возбуждения на момент отключения прерывателем обмотки возбуждения от источника постоянного напряжения. Величина этого тока зависит от длительности подключения источника постоянного напряжения к обмотке возбуждения te: чем больше te, тем больше ток IB, вплоть до предельно установившегося тока IBO.

Выполнение электродов съемными позволяет упростить устройство за счет того, что отпадает необходимость выплавлять электроды из затвердевшего расплава после окончания работы: электроды остаются в затвердевшем расплаве в прибыльной части и вместе с ней идут на переплавку. Это, кроме того, позволяет отказаться от электрического выплавления электродов из прибыльной части путем пропускания тока через электроды, что экономит трудозатраты и электроэнергию.

При выполнении электродов из того же материала, что и расплав металла, они переплавляются вместе с прибыльной частью и не влияют на состав расплава.

При выполнении электродов из материала, температура плавления которого превышает температуру расплава металла, при переплавке прибыльной части электроды сепарируют и используют повторно.

При снабжении электрододержателей средртвом электрического отключения дополнительной обмотки от электродов уменьшаются энергозатраты при возбуждении устройства. На время возбуждения дополнительная обмотка отключается от

электродов и в ее цепи не протекает ток, вызывающий потери энергии.

Немагнитный зазор в предлагаемом устройстве в 3-4 раза меньше, чем в извест- ном устройстве, что во столько же раз уменьшает необходимую МДС обмотки 1 возбуждения. Это позволяет уменьшить мощность источника возбуждения и повысить КПД устройства.

Формула изобретения

1.Устройство для обработки расплава электромагнитными силами, содержащее магнитопровод. обмотку возбуждения для

создания магнитного поля в расплаве, источник однонаправленного тока, прерыватель цепи обмотки возбуждения и электроды в электрододержателях, размещенные в плоскости, перпендикулярной

магнитной оси обмотки возбуждения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения удельных энергозатрат, оно снабжено дополнительной обмоткой,соединенной в

цепь с электродами и размещенной на маг- нитопроводе соосно обмотке возбуждения.

2.Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что прерыватель цепи обмотки возбуждения выполнен в виде механического контактора с конденсатором переменной емкости, подключенным параллельно контактору.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что электроды выполнены

съемными.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что электроды выполнены из того же металла, что и обрабатываемый расплав.

5.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что электроды выполнены из металла, температура плавления которого выше температуры плавления обрабатываемого расплава.

1 10 1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к устройствам для обработки расплавов металлов электромагнитными силами. Цель изобретения - повышение надежности работы и снижение удельных энергозатрат. Устройство согласно изобретению содержит обмотку возбуждения 1, связанную с источником постоянного напряжения 2 через прерыватель 3 и расположенную на магнитопроводе 13. Соосно с ней размещена дополнительная обмотка 10, соединенная с электродами 11, контактирующими с расплавом металла, в котором с помощью обмотки возбуждения 1 создано магнитное поле. Обмотку возбуждения 1 прерывателем 3 подключают к источнику постоянного напряжения 2. После появления в обмотке возбуждения 1 тока, создающего магнитное поле в расплаве металла, прерыватель 3 отключает обмотку возбуждения 1 от источника 2. Это приводит к появлению в дополнительной обмотке 10 тока, замыкающегося по расплаву металла 7, при сохранении магнитного поля. В скрещенных электрическом и магнитном полях возникают объемные силы, создающие в расплаве металла давление, уплотняющее его. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

13

/

6 7

Фиг2

7 6

фуг.5