Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технике непрерывного литья металлов с электромагнитным воздействием на жидкую фазу в алюминиевых заготовках. Технический результат - улучшение технологических характеристик слитка и ускорение процесса затвердевания путем перемешивания расплава в горизонтальной и в вертикальной плоскостях одновременно. Устройство содержит магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки полюсов которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по ширине магнитопровода. Две катушки, расположенные на разных сторонах магнитопровода симметрично относительно аксиальной оси слитка, подключены к одной фазе встречно, а две другие подключены к другой фазе согласно. 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технике непрерывного литья металлов с электромагнитным воздействием на жидкую фазу в алюминиевых заготовках.

Известно устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка (патент РФ № 986587, М. кл. В 22 D 11/12, 1980), содержащее замкнутый магнитопровод с катушками, расположенными вокруг него, при этом магнитопровод имеет прямоугольную форму, состоит из отдельных стержней, 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.

Недостатком такого устройства являются большие магнитные потоки рассеяния, так как катушки расположены вокруг стержней магнитопровода, что снижает коэффициент полезного действия устройства, а такое устройство имеет ограниченное применение из-за создания вращательного движения жидкого металла только в плоскости магнитопровода.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для электромагнитного перемешивания (патент РФ № 2164458, М. кл. В 22 D 11/12, 1999). Статор устройства содержит шихтованный магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки полюсов которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по высоте и ширине магнитопровода, причем магнитопровод выполнен разъемным.

Основными недостатками такого устройства являются:

1. Наличие многосекционного магнитопровода с отверстиями, что затрудняет его изготовление.

2. Для создания вращающегося магнитного поля в области статора применяются катушки с обмоткой, расположенные на каждой из внутренних сторон магнитопровода, что увеличивает габариты устройства.

3. Такой статор может создавать вращательное или вращательно-винтовое электромагнитное поле в горизонтальной плоскости, не обеспечивая интенсивного движения расплава в вертикальной плоскости.

В основу изобретения положена задача создания устройства для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка с улучшенными технологическими характеристиками, которое позволило бы перемешивать расплав и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях одновременно.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка, содержащем шихтованный магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки полюсов которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по ширине магнитопровода, согласно изобретению на двух противоположных сторонах магнитопровода расположены по две катушки, причем две катушки, расположенные на разных сторонах магнитопровода симметрично относительно аксиальной оси слитка, подключены к одной фазе встречно, а две другие подключены к другой фазе согласно.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка с кристаллизатором, вид спереди; на фиг.2 - то же, сечение А-А; на фиг.3 - картина электромагнитного поля.

Устройство 1 для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины 2 слитка 3 расположено под кристаллизатором 4 с охлаждающей водой 5 и содержит магнитопровод 6. На двух противоположных сторонах магнитопровода 6 расположены по две катушки 7, 8 и 9, 10. При этом две катушки, расположенные на разных сторонах магнитопровода симметрично относительно аксиальной оси слитка (7 и 10), подключены к одной фазе согласно, а две другие (8 и 9) подключены к другой фазе встречно.

Устройство работает следующим образом.

При подаче двухфазного напряжения, со сдвигом фаз на 90 электрических градусов, в катушках 7 и 10 возникает ток i₁, а в катушках 8 и 9 возникает ток i₂ (фиг.3). Катушки с током i₁ создают магнитный поток показанный на фиг.3 пунктирными линиями, а катушки с током ₂ создают магнитный поток показанный на фиг.3 сплошными линиями. В результате наложения магнитных потоков и образуются два противоположно вращающихся магнитных поля, ось вращения одного из них находится в верхней части, другого - в нижней части жидкой сердцевины. Под действием вращающихся магнитных полей жидкий металл также приводится во вращательные движения. Разностороннее вращательное движение жидкого металла в жидкой фазе слитка может осуществляться непрерывно или периодически в том же направлении или периодически в прямом и обратном направлениях. Такое движение жидкого металла позволяет эффективно воздействовать на дендритную структуру кристаллизующегося слитка или заготовки и значительно увеличить теплоотдачу от жидкой фазы, что способствует ускорению процесса затвердевания и, как следствие, увеличению скорости отливок слитка.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед известными:

- простота конструктивного решения устройства при работе в агрессивной среде, которая образуется в зоне охлаждения слитка, обеспечивает его долговечность и высокую ремонтопригодность;

- перемешивание расплава в горизонтальной и в вертикальной плоскостях одновременно обеспечивает однородность структуры слитка, заготовки по химическому составу и физическим свойствам;

- интенсивное охлаждение при кристаллизации достигается за счет сужения переходной зоны между расплавом и фронтом кристаллизации;

- за счет большей разницы скоростей наружных и внутренних слоев металла происходит более интенсивное разрушение растущих кристаллов и унос их во внутренние слои расплава, вследствие чего температура расплава равномерно понижается, и ускоряется процесс кристаллизации.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка, содержащее шихтованный магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки полюсов которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по ширине магнитопровода, отличающееся тем, что на двух противоположных сторонах магнитопровода расположены по две катушки, причем две катушки, расположенные на разных сторонах магнитопровода симметрично относительно аксиальной оси слитка, подключены к одной фазе встречно, а две другие подключены к другой фазе согласно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3