Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка

 

Изобретение относится к металлургии, в частности, к устройствам для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков круглого или квадратно-прямоугольного сечений в процессе их непрерывного литья. Устройство сердцевины слитка содержит замкнутый магнитопровод прямоугольной формы, состоящий из отдельных стержней, длина которых переменна. Вокруг каждого из них расположены многосекционные катушки, секции которых включены или последовательно, или параллельно, или последовательно - параллельно согласно или встречно между собой, в зависимости от частоты питающего напряжения, а катушки на противоположных стержнях магнитопровода могут быть включены только встречно друг к другу. Устройство позволяет повысить производительность машины непрерывного литья заготовок, повысить качество слитков и снизить себестоимость единицы продукции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2