Устройство для электромагнитной обработки кристаллизующегося металла Советский патент 1978 года по МПК B22D27/02 

вать значительные мощности, необходимые для проводки магнитного потока через воздух (снаружи соленоида). Поставленная цель достигается тем, что соленоид по его наружной поверхности охватывают магнитопроводящим экраном L -образного сечения с верхним съемным ярмом, причем верхняя кромка ярма расположена на уровне середины высоты прибыльной надст в ки, а нижняя кромка на уровне разъема прибыльной надставки с изложницей Наличие магнитопровода, охватывающего соленоид, согласно изобретению, уменьшает сопротивление магнитной цеп а также концентрирует поле в области жидкого металла, в результате силовое воздействие испытывает металл, в то время как флюс увлекается лишь силами вязкого трения. Указанные силы недостаточны для затягивания шлака или флюса и он постоянно находится на зеркале металла в прибыльной части слитка. При этом верхняя кромка соленоида не превышает уровня границы раздела металл-флюс. Одновременно высота соленоида составляет 0,1 0,25 высоты столба жидкого металла в форме. При высоте соленоида менее одной десятой высоты столба жидкого металла эффективность силового воздействия на нижние объемы кристаллизующегося металла в форме незначительна. С увеличением высоты соленоида возрастает масса перемешиваемого металла и, следовательно, возрастает роль сил вязкого движения, т.е. характера злектро магнитной конвекции в слитке. Учитывая, что максимальные силовые воздей ствия на кристаллизующийся металл пол 1:ают развитие в плоскостях верхней и нижней кромок соленоида, где искривление силовых линий, максимально, неизбежным следствием увеличения высоты соленоида является нарушением однонаправленности движения металла по йысоте слитка и, в частности, на границе раздела металл-флюс в сторон прибыли, способствующей выносу ликва тов и флюса в прибыльную часть слитк Как показали расчеты и результаты .физического моделирования по избеж ние нарушения однонаправленности движения металла по винтовой конусообразной спирали с непрерывно расширяющимся радиусом траектории от донной части слитка к прибыли, высота сол ноида не должна превышать одной четвертой высоты столба жидкого металла в форме Общий вид предлагаемого устройства иллюстрируется рисунком 1. В изложницу (или кристаллизатор) 1 помещают электроды 2 и 3,причем электрод 2 помещают в слой флюса 4, а электрод 3 - в изложницу или кристёшлизатор ниже основания столба жидкого металла вокруг изложницы устанавливают соленоид 5 с магнитопроводящим 6 64 ерромагнитным экраном 6 U -образного ечения и со съемным верхним ярмом 7 такнм образом, чтобы верхняя кромка ярма соленоида была на уровне границы раздела или по крайней мере ниже границы раздела металл-флюс. При этом общая высота соленоида составляет 0,1 - 0,25 высоты столба жидкого металла в форме. Пропуская через металл постоянный электрический ток, подводимый электродом 2, одновременно включают ток и в соленоид 5, при помощи которого создают магнитное поле в расплавленном металле прибыльной части слитка, где температуру металла поддерживают не ниже Т-ликвидус. Поскольку верхнюю кромку соленоида (верхнюю кромку ярма 7) в предлагаемом устройстве располагают на уровне границы раздела металл-флюс, магнитный поток над соленоидом и,следовательно, в шлаке отсутствует и силовой эффект взаимодействия магнитного поля с током получает развитие только в жидком металле. Взаимодействие магнитного поля с электрическим током, проходящих через металл, вызывает образование силовых усилий, приводящих к перемешиванию кристаллизующегося металла. Одновременно с перемешиванием или МГД-вращением металла подогревают прибыльную часть слитка током, проходящим через слои флюса 4, что обеспечивает эффективную подпитку слитка жидким металлом в процессе его формирования. В результате МГД-вращения кристаллизующегося металла по винтовой конусообразной спирали с расширяющимся радиусом траектории в сторону прибыли происходит активное удаление из слитка ликвирующих примесей, неметаллических включений и газов, которое не сопровождается таким вредным побочным явлением, как запутывание шлака в слитке. Последнее обстоятельство сдерживает в настоящее время применение новой технологии отливки слитков в промьшшенности. Весьма важным является то, что в предлагаемом устройстве,снабженном магнитопроводящим экраном указанной конструкции, подводимая к соленоиду электрическая мощность снижается в 2-3 раза по сравнению с прототипом при аналогичном силовом эффекте перемешивания металла. Снижение электрической мощности на электромагнитную обработку кристаллизующегося металла имеет огромное значение при производстве крупных слитков и отливок ответственного назначения, применяемых в энергомашиностроении и других отраслях техники. Предлагаемое устройство кондукционного типа для электромагнитной обра.ботки кристаллизующегося металла

может быть также применено при электрошлаковой отливке слитков, так как дополнительные расходы электроэнергии незначительны.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитной обработки кристаллизующегося металла кондукционного типа, содержащее электроды и соленоид, установленный вокруг изложницы, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности использования электрической мощности,подводимой к соленоиду и устранения затягивания флюса в кристаллизующийся металл, оно снабжено

охватывающим соленоид магнитопровододящим экраном L-образного сечения с верхним съемным ярмом, при этом верхняя кромка ярма соленоида расположена на уровне середины высоты прибыльной надставки, а нижняя кромка на уровне разъема прибыльной надставки с изложницей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 360149, кл. В 22 D 27/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 399306, кл. В 22 1 27/02, 1973.