Устройство для обработки расплава электромагнитными силами

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)ю В 22 D 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

12 (21) 4627559/27-02 (22) 30.12,88 (46) 07.10.90. Бюл. М 37 (75) П.В.Васюкевич и А.А.Юдаков (SU) (53) 621.746.585(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 483190, кл. В 22 О 27/02, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ СИЛАМИ (57) 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 прерыва,, ЫЛ,, 1598859 АЗ тель 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.

1598859

20

30

40

50

55 чают к электродам 11 таким образом, чтобы ни

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, источник 2 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 прерыватель 3 и в цепи обмотки 1 возбуждения начинает протекать ток возбуждения 4 (фиг.4). В расплаве металла 7 создается магнитное поле с индукцией В. Через время ts по сигналу управления размыкают механический контактор 4. За время переходного процесса tel ток в обмотке 1 возбуждения 18 достигает нулевого значения, Так как дополнительная обмотка 10 расположена соосно с обмоткой 1 возбуждения с максимальным коэффициентом связи К, то в соответствии с законом сохранения потокосцепления часть МДС обмотки 1 возбуждения перейдет в дополнительную обмотку 10 т.е. ! дед = Кс В 11118

При сохранении магнитного потока в прибыльной части 6 практически низменным в расплаве металла за время tH появляется ток ia с плотностью la В соответствии с законом электромагнитных сил в расплаве металла 7 возникает объемная сила

F=- lax B.

Концы дополнительной обмотки 10 подклюсила 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 кон10 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 ia, создающий электромагнитную силу, действующую в сторону, противоположную литейной форме 8. Однако величина этой силы много меньше уплотняющей силы, возникающей в момент разрыва тока i>, так как время возбуждения t> много больше времени переходного процесса tH, 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 t11 с помощью электрододержателей 12 можно отключать дополнительную обмотку 10 от электродов 11, Достаточно разорвать цепь в одном месте, т.е. в одном электрододержателе.

Изменением величины емкости С конденсатора 5 управляют длительностью времени и переходного процесса t>, а следовательно, и времени воздействия электромагнитной силы на расплав металла7, По окончании процесса электроды 11 оказываются вплавленными в металл 7 прибыльной части 6. Так как электроды 11 выполнены съемными, нет надобности в их 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 дополнительной обмоткой, соединенной с электродами и расположенной соосно с обмоткой возбуждения вплотную к ней с максимальным коэффициентом связи, позволяет отказаться от импульсного источника электроэнергии, подключаемого к электродам, и средств управления его работой.

Единственным источником электроэнергии в предлагаемом устройстве является источник постоянного напряжения и единственным средством управления процессом — прерыватель в цепи постоянного тока, т,е. устройство значительно упростилось по конструкции и в работе, Выполнение прерывателя в виде мехаческого контактора с параллельно вклю1598859 ченным с ним конденсатором регулируемой емкости позволяет регулировать длительность воздействия электромагнитной силы на расплав: чем больше емкость конденсатора, тем больше время персходного 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 t . чем больше Ь, тем больше ток 4, вплоть до предельно установившегося тока !во.

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 средством электрического отключения дополнительной обмотки от электродов уменьшаются энергозатраты при возбуждении устройства. На время возбуждения дополнительk3я 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 извест5 ном устройстве, что во столько же раэ 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

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

20 магнитной оси обмотки возбуждения, о тл ича ющеес ятем, что, с целью повышения надежности работы и снижения удельных энергозатрат, оно снабжено дополнительной обмоткой, соединенной в

25 цепь с электродами и размещенной на магнитопроводе соосно обмотке возбуждения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что прерыватель цепи обмотки воз30 буждения выполнен в виде механического контактора с конденсатором переменной емкости, подключенным параллельно конта кто ру.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю35 щ е е с я тем, что электроды выполнены съемными.

4, Устройство по пп. 1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что электроды. выполнены из того же металла, что и обрабатываемый рас40 плав.

5. Устройство по пп. 1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что электроды выполнены из металла, температура плавления которого выше температуры плавления обрабатывае45 мого расплава.

1598859

1 <01

Составитель О. Белков

Редактор Н, Тупица Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 3075 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101