устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка

Формула изобретения

1. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка, содержащее замкнутый магнитопровод с катушками, расположенными вокруг него, отличающееся тем, что магнитопровод имеет прямоугольную форму, состоит из отдельных стержней переменной длины, а катушки, расположенные на каждом из стержней, состоят из нескольких секций, которые включены или последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно согласно или встречно между собой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки на противоположных сторонах магнитопровода включены встречно одна другой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков круглого или квадратно-прямоугольного сечений в процессе его непрерывного литья.

Известно устройство для электромагнитного перемешивания жидкой фазы непрерывно - литых слитков, содержащее: катушки возбуждения и магнитопровод с полюсами, в виде пары стальных роликов, замкнутых с торцов ярмами. /1/. Однако, оно имеет ряд недостатков:

1. Устройство работает на основе кондукционного способа и создает только однонаправленное движение жидкого металла, что является недостаточно эффективным для разрушения дендритных мостов и для снижения брака слитков.

2. Контактный подвод тока к движущемуся слитку является затруднительным, что приводит к быстрому выходу контактной системы.

3. Так как ролики выполнены из цельного ферромагнитного материала, то при магнитной индукции свыше 0,8 тесла они насыщаются и являются малоэффективными, что не позволяет использовать устройство для работы со слитками больших сечений.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство /2/, содержащее цилиндрический замкнутый магнитопровод и катушки, намотанные вокруг него.

Недостатками такого устройства являются:

1. Сложность намотки катушек обмотки, так как магнитопровод не разъемный.

2. Невозможность регулировать внутреннее пространство, охваченное магнитопроводом, а соответственно, перестраиваться со слитка одного сечения на слиток другого сечения.

3. Такое устройство не может работать на различных частотах, например: для слитка небольшого сечения приемлема частота питающего напряжения 50 гц, а для слитка большого сечения - частота 3-5 гц.

В основу изобретения положена задача изменения геометрических размеров устройства и включения катушек обмотки по схемам, обеспечивающим нормальную работу устройства на различных частотах и с различными эксплуатационными требованиями.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка, содержащем замкнутый магнитопровод с катушками, расположенными вокруг него, магнитопровод имеет прямоугольную форму, состоит из отдельных стержней с возможностью изменения их длины, а катушки расположенные на каждой из сторон состоят из нескольких секций, которые включены или последовательно, или параллельно, или последовательно - параллельно и работают согласно или встречно. Возможно также включение катушек, расположенных на противоположных сторонах магнитопровода встречно друг другу.

На фиг. 1 изображено устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины круглого слитка; на фиг. 2-то же, для слитка квадратно-прямоугольного сечения.

Устройство для электромагнитного перемешивания сердцевины слитков состоит из индуктора 1 и заготовки 2. Индуктор выполнен из прямоугольного разъемного магнитопровода 3, на каждой из сторон которого расположены многосекционные катушки 4. Такая конструкция индуктора позволяет использовать его для перемешивания жидкой сердцевины круглых и квадратно-прямоугольных слитков различных сечений без изменения каких-либо частей устройства. При наличии слитка круглого или квадратного сечений (фиг. 1) необходимо расположить короткие стержни на таком же расстоянии, как и длинные. Если слиток имеет квадратно-прямоугольную форму (фиг. 2), то короткие стержни располагаются на большем расстоянии от центра, нежели длинные, что позволяет подобрать конфигурацию магнитопровода наиболее приближенную к форме слитка.

Устройство работает следующим образом. На катушки, расположенные на противоположных сторонах магнитопровода и соединенных между собой, подается переменное напряжение одной фазы, а на остальные катушки подается напряжение другой фазы, которое сдвинуто по отношению к напряжению первой фазы на 90 электрических градусов. В катушках различных фаз возникают токи, создающие магнитные потоки, которые замыкаются по магнитопроводу 1 и пронизывают заготовку 2. Поскольку временной сдвиг магнитных потоков обеспечивается сдвигом питающих напряжений в фазах, а пространственный - расположением и схемой включения катушек, то в области заготовки 2 создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл сердцевины во вращение наподобие ротора асинхронного двигателя.

Данное устройство имеет широкий частотный диапазон применения, чего не наблюдается у известных устройств. Известно, что при литье слитков из металлов с высокой электропроводностью или больших поперечных сечений необходимо использовать пониженную частоту питающего напряжения, чтобы большая часть магнитного потока достигла сердцевины слитка. В этом случае полное сопротивление фазных обмоток будет незначительным и секции катушек на каждой из сторон рекомендуется включать последовательно согласно, а катушки на противоположных сторонах магнитопровода - последовательно или параллельно встречно.

При использовании устройства для перемешивания сердцевины в слитках небольших сечений или разливаемых из металлов с низкой электропроводностью можно использовать напряжение с частотой 50 гц. Тогда секции катушек необходимо включать параллельно согласно или встречно между собой, а катушки на противоположных сторонах магнитопровода также параллельно согласно или встречно. Это позволит снизить полное сопротивление фаз и повысить коэффициент полезного действия. В некоторых случаях для снижения полного сопротивления фаз и увеличения коэффициента полезного действия устройства рекомендуется подключать конденсаторы в фазы по схеме резонанса тока или напряжения. Схемы соединения катушек обмотки, частота питающего напряжения, размеры индуктора подбираются исходя из размеров слитка, места установки устройства, электропроводности разливаемого металла и других параметров.

Вышеперечисленные мероприятия позволяют повысить производительность машины непрерывного литья заготовок, снизить себестоимость единицы продукции, повысить качество заготовок.