RU2712676C1 - Device for electromagnetic mixing of molten metals - Google Patents
Device for electromagnetic mixing of molten metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2712676C1 RU2712676C1 RU2019128344A RU2019128344A RU2712676C1 RU 2712676 C1 RU2712676 C1 RU 2712676C1 RU 2019128344 A RU2019128344 A RU 2019128344A RU 2019128344 A RU2019128344 A RU 2019128344A RU 2712676 C1 RU2712676 C1 RU 2712676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coils
- inductor
- vertical posts
- yoke
- blocks
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
- B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/02—Use of electric or magnetic effects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/50—Pouring-nozzles
- B22D41/62—Pouring-nozzles with stirring or vibrating means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к линейным индукционным машинами для перемешивания жидкого металла в технологической емкости, например, в плавильной печи или в миксере, а именно к устройствам для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов в литейном производстве, в частности расплавленного алюминия и его сплавов.The invention relates to metallurgy, in particular to linear induction machines for mixing liquid metal in a technological vessel, for example, in a melting furnace or in a mixer, and in particular to devices for electromagnetic mixing of molten metals in the foundry, in particular molten aluminum and its alloys.
Известно устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка в кристаллизаторе, содержащее магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки которой выполнены концентрическими и подключены к разным фазам, в котором в качестве магнитопровода используется ферромагнитная часть кристаллизатора, с верхней и нижней сторон которого расположены по две катушки, причем две катушки, расположенные по разные стороны кристаллизатора симметрично относительно аксиальной оси слитка, подключены к одной фазе встречно, а две другие катушки подключены к другой фазе согласно (RU, патент №2237542, B22D 11/115, B22D 11/049, Опубл. 10.10.2004 г., Бюл. №28). При этом катушки, расположенные по одну сторону кристаллизатора, размещены таким образом, что одна охватывает другую или размещены одна над другой.A device is known for electromagnetic stirring of a liquid core of an ingot in a mold, comprising a magnetic circuit with a multiphase winding, the coils of which are concentric and connected to different phases, in which the ferromagnetic part of the mold is used as the magnetic circuit, with two coils located on the upper and lower sides, two coils located on opposite sides of the mold symmetrically with respect to the axial axis of the ingot are connected to one phase in the opposite direction, and the other two carcasses are connected to another phase according to (RU, patent No. 2237542,
Недостатком данного устройства для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка в кристаллизаторе является использование в качестве магнитопровода ферромагнитной части кристаллизатора. Кристаллизатор выполнен из магнитного материала, который не имеет шихтовки и конструктивного разрыва пути прохождения наведенного тока. В процессе работы магнитные потоки обмоток, расположенных ниже и выше, будут пересекать его наводя в нем ЭДС, которая в свою очередь создает ток в контуре кристаллизатора. Так как, контур кристаллизатора короткозамкнутый, то он шунтирует часть магнитных потоков обмоток, снижая эффективность перемешивания. Кроме того, недостатком данного устройства является повышенное энергопотребление, нагрев теплоносителя и механические вибрации. Также следует отметить незащищенность обмотки от теплового воздействия и аварийных проливов расплава.The disadvantage of this device for electromagnetic mixing of the liquid core of the ingot in the mold is the use of the ferromagnetic part of the mold as a magnetic circuit. The mold is made of magnetic material, which does not have a charge and structural rupture of the path of the induced current. During operation, the magnetic fluxes of the windings located lower and higher will cross it, inducing an EMF in it, which in turn creates a current in the mold circuit. Since the mold circuit is short-circuited, it shunts part of the magnetic fluxes of the windings, reducing the mixing efficiency. In addition, the disadvantage of this device is the increased power consumption, heating of the coolant and mechanical vibrations. It should also be noted the insecurity of the winding from thermal effects and emergency spills of the melt.
Известна печь-миксер, содержащая, но меньшей мере, одну ванну с боковыми стенками и днищем и индуктор электромагнитного перемешивателя с магнитопроводом и, как минимум, двухфазной обмоткой, установленный в районе ванны для приложения электромагнитного поля находящемуся в ванне металлу, при этом обмотка индуктора состоит из катушек, активные проводники которых расположены относительно друг друга на расстоянии, равном Δx=lx/(N-1), где lx - длина наибольшей стороны ванны, м, N -количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношения lx/h, h - глубина расплава металла, м (RU, патент №2465528, F27B 3/00, Опубл. 27.10.2012, Бюл. №30). В печи-миксере обмотку индуктора составляют две группы катушек, одна часть активных проводников каждой группы катушек расположена над металлом в ванне, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx. В печи-миксере группа нечетных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует одну из фаз, а другая группа четных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует другую фазу обмотки индуктора. В печи-миксере магнитопровод индуктора может быть расположен над ванной и(или) под ванной. В печи-миксере индуктор электромагнитного перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками может быть установлен под ванной, причем соединенные согласно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные согласно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, и, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока. В печи-миксере индуктор перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками может быть установлен под ванной, соединенные встречно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные встречно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, при этом, но крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока. В печи-миксере в качестве магнитопровода может быть использовано днище ванны.A known mixer oven containing at least one bath with side walls and a bottom and an inductor of an electromagnetic stirrer with a magnetic circuit and at least a two-phase winding installed in the area of the bath for applying an electromagnetic field to the metal in the bath, the winding of the inductor consists of coils whose active conductors are located relative to each other at a distance equal to Δx = lx / (N-1), where lx is the length of the largest side of the bath, m, N is the number of coils, defined as rounded to the nearest even integer lx / h ratio, h - the depth of the molten metal, m (RU, patent №2465528, F27B 3/00, Publ 27.10.2012, Bul №30..). In the mixer furnace, the coil of the inductor consists of two groups of coils, one part of the active conductors of each group of coils is located above the metal in the bath, and the other part of the active conductors is located under the bath with metal, while the upper conductors of each group of coils are displaced relative to the lower conductors by Δx. In the mixer oven, a group of odd coils connected in series and in series forms one of the phases, and another group of even coils connected in series and in series forms another phase of the inductor winding. In the mixer furnace, the inductor magnetic circuit can be located above the bathtub and / or under the bathtub. In the mixer furnace, the inductor of the electromagnetic stirrer with coils placed around the magnetic circuit can be installed under the bath, moreover, the odd coils connected in series and in series form one of the phases, and the even coils connected in series and in series form the other phase of the winding, and in at least one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. In a mixer oven, a stirrer inductor with coils placed around the magnetic circuit can be installed under the bathtub, odd and sequentially connected odd coils form one of the phases, and odd and sequentially connected even coils form another winding phase, but at least in one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. In the mixer oven, the bottom of the bathtub can be used as a magnetic circuit.
Недостатком данной печи-миксера является то, что используется индуктор электромагнитного перемешивателя с продольным магнитным потоком, который имеет один магнитопровод и распределенные по его длине обмотки. Установка такого индуктора под подиной печи-миксера требует изменения металлоконструкции подины с целью размещения немагнитного гнезда. Такие изменения в металлоконструкции приводят к ослаблению ее прочности, уменьшению надежности и срока службы всей печи-миксера.The disadvantage of this mixer furnace is that it uses an inductor of an electromagnetic stirrer with a longitudinal magnetic flux, which has one magnetic circuit and the windings distributed along its length. The installation of such an inductor under the hearth of the mixer furnace requires a change in the metal structure of the hearth in order to accommodate a non-magnetic socket. Such changes in the metal structure lead to a weakening of its strength, a decrease in the reliability and service life of the entire mixer furnace.
К недостаткам данной печи-миксера можно также отнести большие линейные размеры индуктора электромагнитного перемешивателя, поскольку индуктор электромагнитного перемешивателя занимает всю длину ванны печи. Исходя из описанного соотношения кратности числа пазов глубине и длине ванны вытекает, что чем меньше глубина расплава, то тем меньше полюсный шаг. Поэтому на малых уровнях расплава необходимо значительно понижать частоту питающего напряжения или уменьшать футеровку, что приводит к снижению ее механической прочности.The disadvantages of this mixer furnace can also include the large linear dimensions of the inductor of the electromagnetic stirrer, since the inductor of the electromagnetic stirrer occupies the entire length of the furnace bath. Based on the described ratio of the multiplicity of the number of grooves to the depth and length of the bath, it follows that the smaller the melt depth, the smaller the pole pitch. Therefore, at low melt levels, it is necessary to significantly reduce the frequency of the supply voltage or reduce the lining, which leads to a decrease in its mechanical strength.
Также следует отметить, что на практике эксплуатации металлургических печей зачастую не соблюдается требование равномерности внесения лигатуры и флюсов. Имеет место локальное внесение компонентов, которое влечет за собой необходимость интенсивного массопереноса во все части ванны с расплавом. Данная печь-миксер с этой задачей справляется не эффективно.It should also be noted that in practice, the operation of metallurgical furnaces often does not comply with the requirement for uniform application of ligatures and fluxes. There is a local introduction of components, which entails the need for intensive mass transfer to all parts of the bath with the melt. This mixer oven does not cope effectively with this task.
Известно устройство электромагнитного перемешивания, содержащее соленоид с внешней стороны емкости для содержания электропроводящего материала в расплавленном состоянии, который создает аксиально-распространяющееся бегущее магнитное поле для формирования магнитно-силовых линий в осевом направлении упомянутой емкости в содержащемся в емкости электропроводящем материале в расплавленном состоянии, и магнитную пластину в форме полосы, расположенную между соленоидом и упомянутой емкостью (RU, патент №2373020, B22D 11/115, F27D 23/04, Опубл. 20.11.2009 г., Бюл. №32). Магнитная пластина может быть расположена диагонально поперек соленоида или может быть расположена вдоль осевого направления соленоида. Магнитная пластина находится в контакте с сердечником соленоида, создающего аксиально-распространяющееся бегущее магнитное поле. Соленоид, создающий аксиально-распространяющееся бегущее магнитное поле, представляет собой кольцевой соленоид, расположенный концентрически вдоль осевого направления, причем он представляет собой соленоид трехфазного переменного тока, использующий прямо намотанные соленоиды и встречно намотанные соленоиды, причем между соседними соленоидами имеется 60-градусная разность фаз. Соленоид, который создает аксиально-распространяющееся бегущее магнитное поле, расположен для воздействия на электропроводящее вещество в расплавленном состоянии, содержащееся в упомянутой емкости, вдоль ее внешней круговой поверхности. В зависимости от конкретного случая соленоиды располагаются в круглом кожухе, заполненном охладителем, например, охлаждающим маслом, во избежание перегрева из-за теплового действия электрического тока. Трехфазный переменный ток произвольной частоты подводится к соленоидам, создающим аксиально-распространяющееся бегущее магнитное поле, от коммерческого блока питания трехфазным переменным током посредством регулируемого частотного инвертора или подобного.A device for electromagnetic stirring is known that contains a solenoid on the outside of the vessel for containing the electrically conductive material in the molten state, which creates an axially propagating traveling magnetic field for the formation of magnetic lines of force in the axial direction of the container in the electrically conductive material contained in the vessel in the molten state, and magnetic a plate in the form of a strip located between the solenoid and the mentioned capacity (RU, patent No. 2373020,
Недостатком данного устройства электромагнитного перемешивания является значительная удаленность индуктора от объема перемешиваемого металла (индуктор располагается за внешней стенкой печи) и как следствие сильное снижение магнитного поля и уменьшение эффективности воздействия, а также потребление большой электрической мощности (сотни кВт), сложность конструкции, необходимость использования дополнительного оборудования для охлаждения соленоидов во избежание перегрева из-за теплового действия электрического тока.The disadvantage of this electromagnetic stirring device is the considerable remoteness of the inductor from the volume of the metal being mixed (the inductor is located behind the outer wall of the furnace) and, as a result, a strong decrease in the magnetic field and a decrease in the efficiency of exposure, as well as the consumption of high electric power (hundreds of kW), the complexity of the design, the need to use equipment for cooling solenoids in order to avoid overheating due to the thermal effect of electric current.
К недостаткам данного устройства электромагнитного перемешивания следует также отнести ограниченность его применения. Устройство может быть применено только для малых емкостей (ковши, тигельные печи, технологические емкости и т.д.) с упрощенной формой ванны (тигля), например цилиндр. Для применения на больших печах (плавильных печах и миксерах) с более сложной геометрией ванны, например, усеченной пирамиды, является не целесообразным из-за сложности и громоздкости конструкции.The disadvantages of this device of electromagnetic stirring should also include the limitations of its use. The device can be used only for small containers (buckets, crucible furnaces, technological tanks, etc.) with a simplified bath (crucible) shape, for example a cylinder. For use on large furnaces (melting furnaces and mixers) with a more complex bath geometry, for example, a truncated pyramid, it is not advisable because of the complexity and cumbersome design.
Наиболее близким к заявленному является устройство для перемешивания расплавленного алюминиевого сплава в ванне, в котором индуктор электромагнитного поля выполнен в виде секции полых труб, количество которых кратно трем и не менее шести, установленных под ванной в плоскости, параллельной днищу ванны, и соединенных с источником трехфазного переменного тока со смещением фаз в соседних трубах, причем каждая труба снабжена устройством принудительной вентиляции ее внутренней поверхности (RU, патент №2567970, B22D 11/115, Опубл. 10.11.2015 г., Бюл. №31). Для повышения эффективности охлаждения на входе каждой горизонтально установленной трубы может быть установлено устройство для закручивания воздушного потока в виде лопаток под углом 30-45 градусов к оси трубы. Для охлаждения пропускают по трубам принудительно с помощью компрессора воздух. Возможно использовать, как вариант, термогравитационную конвекцию. Для этих целей к горизонтально расположенным трубчатым шинам с одной стороны прикрепляют вертикальные патрубки. В этом случае нагретый в трубчатых шинах и вертикальном патрубке легкий воздух вытесняется через трубчатые шины холодным тяжелым (внешним) воздухом.Closest to the claimed is a device for mixing molten aluminum alloy in a bath, in which the electromagnetic field inductor is made in the form of a section of hollow pipes, the number of which is a multiple of three and at least six, installed under the bath in a plane parallel to the bottom of the bath and connected to a three-phase source alternating current with phase displacement in adjacent pipes, and each pipe is equipped with a device for forced ventilation of its inner surface (RU, patent No. 2567970,
Недостатком данного устройства для перемешивания расплавленного алюминиевого сплава в ванне является использование индуктора электромагнитного поля, выполненного в виде секции полых труб, количество которых кратно трем и не менее шести, установленных под ванной в плоскости, параллельной днищу ванны, и соединенных с источником трехфазного переменного тока. Такое расположение токопроводящих полых труб может привести к снижению надежности футеровки ванны из-за возможного возникновения локальных трещин в процессе работы, что в свою очередь приведет к выходу из строя и футеровки ванны, и индуктора электромагнитного поля.The disadvantage of this device for mixing molten aluminum alloy in a bath is the use of an electromagnetic field inductor made in the form of a section of hollow pipes, the number of which is a multiple of three and at least six, installed under the bath in a plane parallel to the bottom of the bath and connected to a three-phase alternating current source. Such an arrangement of conductive hollow pipes can lead to a decrease in the reliability of the lining of the bath due to the possible occurrence of local cracks during operation, which in turn will lead to failure of the lining of the bath and the electromagnetic field inductor.
Кроме того, конструкция данного устройства связана с необходимостью размещения труб в непосредственной близости от расплава, что приводит к снижению его надежности.In addition, the design of this device is associated with the need to place pipes in the immediate vicinity of the melt, which leads to a decrease in its reliability.
К недостаткам данного устройства следует также отнести отсутствие ферромагнитного магнитопровода, что отрицательно сказывается на эффективности перемешивания.The disadvantages of this device should also include the lack of a ferromagnetic magnetic circuit, which negatively affects the mixing efficiency.
Следует также отметить, что поскольку трубы представляют со одновитковую катушку, то для создания рабочего тока прикладывается низкое напряжение, что в свою очередь требует использования для электропитания данного устройства специальных источников питания.It should also be noted that since the pipes are a single-turn coil, a low voltage is applied to create the operating current, which in turn requires the use of special power sources for powering this device.
К недостаткам данного устройства следует отнести предложенную систему воздушного охлаждения, поскольку она не позволяет создать достаточной линейной токовой нагрузки индуктора для обеспечения эффективного перемешивания, особенно для большой глубины расплава.The disadvantages of this device include the proposed air cooling system, since it does not allow to create a sufficient linear current load of the inductor to ensure efficient mixing, especially for a large melt depth.
В основу изобретения положена техническая проблема, заключающаяся в создании устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов, устанавливаемого на миксеры и плавильные печи емкостью от 3 до 120 т и характеризующегося повышением силового воздействия на жидкий металл, увеличением надежности крепления блоков катушек индуктора и удержания их от продольного смещения, снижением вибрации блока катушек индуктора, уменьшением контактного давления на блоки катушек индуктора при сохранении большой удерживающей силы, уменьшением износа поверхности контакта катушек индуктора и витков между собой, уменьшением вероятности пробоя и повреждения изоляции проводников катушек индуктора, обеспечением надежного и точного позиционирования блока катушек индуктора относительно ярма магнитопровода, увеличением эффективности охлаждения блока катушек индуктора.The invention is based on a technical problem, which consists in creating a device for electromagnetic mixing of molten metals, mounted on mixers and melting furnaces with a capacity of 3 to 120 tons and characterized by an increase in the force effect on the liquid metal, an increase in the reliability of fastening of the coil blocks of the inductor and keeping them from longitudinal displacement , reducing vibration of the block of inductor coils, reducing contact pressure on the blocks of inductor coils while maintaining a large holding force, increasing wear of the contact surface of the inductor coils and coils with each other, reducing the probability of breakdown and damage to the insulation of the conductors of the coil of the inductor, ensuring reliable and accurate positioning of the block of coil of the inductor relative to the yoke of the magnetic circuit, increasing the cooling efficiency of the block of coil of the inductor.
При этом техническим результатом является повышение эффективности перемешивания расплавленного металла и увеличение эксплуатационной надежности электромагнитной системы устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов.Moreover, the technical result is to increase the efficiency of mixing the molten metal and increase the operational reliability of the electromagnetic system of the device for electromagnetic mixing of molten metals.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов индуктор электромагнитного поля выполнен в виде рамы с отверстиями и с вертикальными стойками, установленными попарно напротив друг друга с каждой стороны вдоль продольной оси индуктора, магнитопровода, закрепленного между вертикальными стойками и состоящего из ярма и по крайней мере четырех зубцов, каждый из которых расположен между вертикальными стойками, образующими соответствующую пару, и выполнен шириной, равной 1-1,5 ширины ярма, и блоков катушек, каждый из которых размещен в пространстве между соседними парами вертикальных стоек с соответствующими зубцами, при этом каждый блок катушек состоит из стянутых между собой шпильками отдельных катушек при помощи внешних щек и дистанционных перемычек, выполненных из электроизоляционного материала и размещенных как между соседними катушками, так и между крайними катушками и внешними щеками, каждый блок катушек зафиксирован на раме в пространстве между вертикальными стойками с помощью по крайней мере четырех прижимов, установленных попарно напротив друг друга с каждой стороны индуктора в соответствующих соседних вертикальных стойках для каждого блока катушек, каждый прижим включает в себя как минимум по одному контактному, прижимному и направляющему элементу, ярмо магнитопровода является общим сердечником для блоков катушек, каждый блок катушек сверху закрыт кожухом, который служит для направления охлаждающей среды к проводникам катушек, поступающей через отверстия рамы.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the device for electromagnetic mixing of molten metals, the electromagnetic field inductor is made in the form of a frame with holes and with vertical racks installed in pairs opposite each other on each side along the longitudinal axis of the inductor, a magnetic circuit fixed between vertical racks and consisting of yoke and at least four teeth, each of which is located between the vertical uprights, forming the corresponding aru, and made of a width equal to 1-1.5 of the width of the yoke, and blocks of coils, each of which is placed in the space between adjacent pairs of vertical posts with corresponding teeth, while each block of coils consists of individual coils pulled together by pins using external cheeks and distance jumpers made of electrical insulating material and placed both between adjacent coils and between extreme coils and outer cheeks, each block of coils is fixed on the frame in the space between the uprights using at least four clamps installed in pairs opposite each other on each side of the inductor in the respective adjacent vertical racks for each coil unit, each clamp includes at least one contact, clamp and guide element, the yoke of the magnetic circuit is a common core for blocks of coils, each block of coils on top is closed by a casing, which serves to direct the cooling medium to the conductors of the coils entering through the holes of the frame.
Для электропитания индуктора может быть использован источник питания с режимом поддержания постоянного уровня и фаз токов с циклическим изменением частоты питающего напряжения в диапазоне от 0,1 до 1,5 Гц и интервалом цикла в диапазоне от 0,1 до 5 минут.For powering the inductor, a power source with a mode of maintaining a constant level and phases of currents with a cyclic change in the frequency of the supply voltage in the range from 0.1 to 1.5 Hz and the cycle interval in the range from 0.1 to 5 minutes can be used.
Шпильки блока катушек могут быть размещены в соответствующих противоположных отверстиях внешних щек как минимум по одной шпильке на каждой стороне блока катушек.The studs of the coil block can be placed in the respective opposite holes of the outer cheeks of at least one stud on each side of the coil block.
Каждая дистанционная перемычка может иметь как минимум два отверстия для прохода стягивающих шпилек.Each remote jumper may have at least two openings for the passage of the tie rods.
В пространстве между ярмом и внутренней частью блока катушек могут быть размещены клинья, выполненные из электроизоляционного материала.In the space between the yoke and the inner part of the coil unit, wedges made of insulating material can be placed.
Блоки катушек могут быть выполнены с разным количеством катушек в блоках по пазам индуктора.Blocks of coils can be made with a different number of coils in blocks along the grooves of the inductor.
Выполнение в устройстве для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов индуктора электромагнитного поля в виде рамы с отверстиями и с вертикальными стойками, установленными попарно напротив друг друга с каждой стороны вдоль продольной оси индуктора, магнитопровода, закрепленного между вертикальными стойками и состоящего из ярма и по крайней мере четырех зубцов, каждый из которых расположен между вертикальными стойками, образующими соответствующую пару, и выполнен шириной, равной 1-1,5 ширины ярма, и блоков катушек, каждый из которых размещен в пространстве между соседними парами вертикальных стоек с соответствующими зубцами, выполнение каждого блока катушек из стянутых между собой шпильками отдельных катушек при помощи внешних щек и дистанционных перемычек, выполненных из электроизоляционного материала и размещенных как между соседними катушками, так и между крайними катушками и внешними щеками, фиксирование на раме в пространстве между вертикальными стойками каждого блока катушек с помощью по крайней мере четырех прижимов, установленных попарно напротив друг друга с каждой стороны индуктора в соответствующих соседних вертикальных стойках для каждого блока катушек, выполнение каждого прижима в виде как минимум одного контактного, прижимного и направляющего элемента, использование ярма магнитопровода в качестве общего сердечника для блоков катушек, наличие закрывающего сверху каждый блок катушек кожуха, служащего для направления охлаждающей среды к проводникам катушек, поступающей через отверстия рамы, обеспечивает повышение силового воздействия на жидкий металл, увеличение надежности крепления блоков катушек индуктора и удержания их от продольного смещения, снижение вибрации блока катушек индуктора, уменьшение контактного давления на блоки катушек индуктора при сохранении большой удерживающей силы, уменьшение износа поверхности контакта катушек индуктора и витков между собой, уменьшение вероятности пробоя и повреждения изоляции проводников катушек индуктора, обеспечение надежного и точного позиционирования блока катушек индуктора относительно ярма магнитопровода, увеличение эффективности охлаждения блока катушек индуктора.The implementation in the device for electromagnetic mixing of molten metals of the inductor of the electromagnetic field in the form of a frame with holes and with vertical racks installed in pairs opposite each other on each side along the longitudinal axis of the inductor, a magnetic circuit fixed between vertical racks and consisting of a yoke and at least four teeth , each of which is located between the vertical posts, forming the corresponding pair, and is made of a width equal to 1-1.5 of the width of the yoke, and blocks of coils, each and of which is placed in the space between adjacent pairs of vertical racks with corresponding teeth, the execution of each block of coils from individual coils pulled together by studs using external cheeks and distance jumpers made of electrical insulating material and placed both between adjacent coils and between extreme coils and external cheeks, fixing on the frame in the space between the vertical posts of each coil unit using at least four clamps installed in pairs, for example having otchili each other on each side of the inductor in the respective adjacent vertical racks for each coil block, the execution of each clamp in the form of at least one contact, clamping and guiding element, using the yoke of the magnetic circuit as a common core for coil blocks, the presence of a casing covering each block of coils on top , which serves to direct the cooling medium to the conductors of the coils entering through the openings of the frame, provides an increase in the force effect on the liquid metal, an increase over the fastening of the blocks of inductor coils and keeping them from longitudinal displacement, reduction of vibration of the block of inductor coils, reduction of contact pressure on the blocks of inductor coils while maintaining a large holding force, reduction of wear on the contact surface of the inductor coils and coils, reduction of the probability of breakdown and damage to the insulation of the coil conductors inductor, ensuring reliable and accurate positioning of the coil unit of the inductor relative to the yoke of the magnetic circuit, increasing cooling efficiency Lok inductor coils.
Это позволяет повысить эффективность перемешивания расплавленного металла и увеличить эксплуатационную надежность электромагнитной системы устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов.This improves the mixing efficiency of the molten metal and increases the operational reliability of the electromagnetic system of the device for electromagnetic mixing of molten metals.
Уровень силового воздействия на жидкий металл определяется мощностью индуктора устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов и его техническими характеристиками. Рост уровня силового воздействия при сохранении линейных размерах индуктора и постоянном числе витков катушек обеспечивается в частности увеличением плотности тока в проводниках до уровня 3-5 А/мм2. Однако при увеличении плотности тока в проводниках возникает снижение эксплуатационной надежности, вызванное локальными перегревами проводников, вибрацией катушек на ярме, нагревом стыков зубцов и ярма. Для их исключения или максимального ослабления необходимы равномерный обдув проводников катушек, усиленное механическое крепление катушек на ярме и в блоке и усиленное крепление зубцов относительно ярма.The level of force on a liquid metal is determined by the power of the inductor of the device for electromagnetic mixing of molten metals and its technical characteristics. The increase in the level of force impact while maintaining the linear dimensions of the inductor and the constant number of turns of the coils is ensured in particular by increasing the current density in the conductors to a level of 3-5 A / mm2. However, with an increase in the current density in the conductors, a decrease in operational reliability occurs due to local overheating of the conductors, vibration of the coils on the yoke, heating of the joints of the teeth and the yoke. For their exclusion or maximum attenuation, uniform blowing of the coil conductors, reinforced mechanical fastening of the coils on the yoke and in the block, and reinforced fastening of the teeth relative to the yoke are necessary.
Благодаря тому, что индуктор электромагнитного поля выполнен в виде рамы с отверстиями и с вертикальными стойками, установленными попарно напротив друг друга с каждой стороны вдоль продольной оси индуктора, магнитопровода, закрепленного между вертикальными стойками и состоящего из ярма и по крайней мере четырех зубцов, каждый из которых расположен между вертикальными стойками, образующими соответствующую пару, обеспечивается плотное прилегание и хорошее позиционирование зубцов относительно ярма, а также жесткость всей конструкции индуктора. Такое решение позволяет исключить вибрации магнитопровода и уменьшить перегрев в зоне стыковки элементов.Due to the fact that the electromagnetic field inductor is made in the form of a frame with holes and with vertical posts installed in pairs opposite each other on each side along the longitudinal axis of the inductor, a magnetic circuit fixed between the vertical posts and consisting of a yoke and at least four teeth, each which are located between the uprights forming the corresponding pair, a snug fit and good positioning of the teeth relative to the yoke, as well as the rigidity of the whole structure and duktora. This solution eliminates the vibration of the magnetic circuit and reduces overheating in the area of the docking elements.
При этом каждый зубец магнитопровода выполнен шириной, равной 1-1,5 ширины ярма магнитопровода. Это также обеспечивает повышение силового воздействия на расплав за счет увеличения активной площади индуктора. Таким образом, увеличивается активная зона индуктора, пропорциональная площади рабочей (активной) стороны индуктора, примыкающей к технологической емкости. Причем увеличение ширины зубца магнитопровода более чем 1,5 ширины ярма магнитопровода нецелесообразно, поскольку это приводит к увеличению габаритов и массы индуктора. От интенсивности силового воздействия на расплав увеличивается эффективность перемешивания расплавленного металла. Силовое воздействие рационально повышать вплоть до возникновения синхронной магнитному полю скорости расплава.Moreover, each tooth of the magnetic circuit is made of a width equal to 1-1.5 of the width of the yoke of the magnetic circuit. It also provides an increase in the force on the melt due to the increase in the active area of the inductor. Thus, the active zone of the inductor increases, proportional to the area of the working (active) side of the inductor adjacent to the technological capacity. Moreover, an increase in the width of the tooth of the magnetic circuit of more than 1.5 of the width of the yoke of the magnetic circuit is impractical, since this leads to an increase in the dimensions and mass of the inductor. The intensity of the force acting on the melt increases the efficiency of mixing the molten metal. It is rational to increase the force effect until the appearance of a melt velocity synchronous to the magnetic field.
Благодаря тому, что каждый из блоков катушек размещен в пространстве между соседними парами вертикальных стоек с соответствующими зубцами и выполнен из стянутых между собой шпильками отдельных катушек при помощи внешних щек и дистанционных перемычек, выполненных из электроизоляционного материала и размещенных как между соседними катушками, так и между крайними катушками и внешними щеками, с одной стороны, обеспечивается механическое удерживание катушек в блоке и исключение деформации медных проводников в зоне стягивания, а, с другой стороны, обеспечивается равномерность каналов для прохождения охлаждающей среды. Это в целом способствуют работе индуктора электромагнитного поля при повышенных плотностях тока.Due to the fact that each of the coil blocks is placed in the space between adjacent pairs of vertical struts with corresponding teeth and is made of individual coils pulled together by pins with the help of external cheeks and distance jumpers made of electrical insulating material and placed both between adjacent coils and between extreme coils and outer cheeks, on the one hand, provides mechanical retention of the coils in the block and eliminates the deformation of copper conductors in the zone of contraction, and, on the other thoron provided evenness of channels for passage of the cooling medium. This generally contributes to the operation of the electromagnetic field inductor at high current densities.
При этом благодаря объединению катушек, каждая из которых размещена в пространстве между соседними парами вертикальных стоек с соответствующими зубцами, в отдельные блоки катушек и выполнению каждого указанного блока катушек из стянутых между собой шпильками указанных катушек при помощи внешних щек и дистанционных перемычек, выполненных из электроизоляционного материала и размещенных как между соседними катушками, так и между крайними катушками и внешними щеками, обеспечивается равномерная передача усилия стягивания от внешних щек к каждой отдельной катушке.Moreover, due to the combination of coils, each of which is placed in the space between adjacent pairs of vertical racks with corresponding teeth, into separate coil blocks and the implementation of each specified coil block from the coils strung together by pins using external cheeks and distance jumpers made of electrical insulating material and placed both between adjacent coils, and between the extreme coils and the outer cheeks, uniform transmission of the pulling force from the outer cheeks is ensured to each individual coil.
Благодаря фиксации на раме в пространстве между вертикальными стойками каждого из блоков катушек с помощью по крайней мере четырех прижимов, установленных попарно напротив друг друга с каждой стороны индуктора в соответствующих соседних вертикальных стойках для каждого блока катушек, исключаются осевые низкочастотные колебания, вызванные силовым воздействием на блок катушек со стороны магнитного поля. При этом выполнение каждого прижима в виде как минимум одного контактного, прижимного и направляющего элемента обеспечивает прочность крепления, а также удобство установки.By fixing on the frame in the space between the vertical posts of each coil unit with at least four clamps mounted in pairs opposite each other on each side of the inductor in the respective adjacent vertical posts for each coil unit, axial low-frequency vibrations caused by the force acting on the unit are eliminated coils from the side of the magnetic field. Moreover, the execution of each clamp in the form of at least one contact, clamping and guiding element ensures the strength of the mount, as well as ease of installation.
Благодаря тому, что каждый блок катушек состоит из стянутых между собой шпильками отдельных катушек при помощи внешних щек и дистанционных перемычек, выполненных из электроизоляционного материала и размещенных как между соседними катушками, так и между крайними катушками и внешними щеками, тому, что каждый блок катушек зафиксирован на раме в пространстве между вертикальными стойками с помощью по крайней мере четырех прижимов, установленных попарно напротив друг друга с каждой стороны индуктора в соответствующих соседних вертикальных стойках для каждого блока катушек, тому, что каждый прижим включает в себя как минимум по одному контактному, прижимному и направляющему элементу увеличивается эксплуатационная надежность электромагнитной системы устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов, так как увеличивается надежность крепления блоков катушек индуктора и удержания их от продольного смещения, снижается вибрация блока катушек индуктора, уменьшается контактное давление на блоки катушек индуктора при сохранении большой удерживающей силы, уменьшается износ поверхности контакта катушек индуктора и витков между собой, уменьшается вероятность пробоя и повреждения изоляции проводников катушек индуктора, обеспечивается надежное и точное позиционирование блока катушек индуктора относительно ярма магнитопровода, используемого в качестве общего сердечника для блоков катушек.Due to the fact that each block of coils consists of individual coils pulled together by pins with the help of external cheeks and distance jumpers made of insulating material and placed both between adjacent coils and between extreme coils and external cheeks, because each block of coils is fixed on the frame in the space between the uprights using at least four clamps mounted in pairs opposite each other on each side of the inductor in the respective adjacent vertical racks for each block of coils, the fact that each clamp includes at least one contact, clamping and guiding element increases the operational reliability of the electromagnetic system of the device for electromagnetic mixing of molten metals, as it increases the reliability of mounting the coil blocks of the inductor and keeping them from longitudinal displacement , the vibration of the block of coils of the inductor is reduced, the contact pressure on the blocks of coils of the inductor is reduced while maintaining a large holding force s, wear of the contact surface of the inductor coils and coils decreases, the probability of breakdown and damage to the insulation of the conductors of the coil of the inductor decreases, reliable and accurate positioning of the block of coil of the inductor relative to the yoke of the magnetic circuit used as a common core for block coils is ensured.
Благодаря объединению катушек, каждая из которых размещена в пространстве между соседними парами вертикальных стоек с соответствующими зубцами, в отдельные блоки катушек и выполнению каждого указанного блока катушек из стянутых между собой шпильками указанных катушек при помощи внешних щек и дистанционных перемычек, выполненных из электроизоляционного материала и размещенных как между соседними катушками, так и между крайними катушками и внешними щеками, наличию закрывающего сверху каждый блок катушек кожуха, служащего для направления охлаждающей среды к проводникам катушек, поступающей через отверстия рамы, обеспечивается доступ охлаждающей среды к проводникам катушек и их равномерное охлаждение, увеличивая тем самым эффективность охлаждения блоков катушек индуктора. При этом внешние щеки формируют боковые стенки канала для подачи охлаждающей среды к катушкам, а закрывающий сверху каждый блок катушек кожух образует его верхнюю стенку, дистанционные перемычки формируются между катушками каналы для прохода охлаждающей среды (воздуха). Увеличение эффективности охлаждения блоков катушек обеспечивается также за счет уменьшения потерь охлаждающей среды благодаря надежному удержанию и герметичному прижатия блоков катушек к раме с помощью прижимов. Это обеспечивает работу при повышенных плотностях тока, а, следовательно, благодаря этому повышается интенсивность силового воздействия на расплав, что в свою очередь приводит к увеличению эффективности перемешивания.Due to the combination of coils, each of which is placed in the space between adjacent pairs of vertical racks with corresponding teeth, into separate coil blocks and the implementation of each specified coil block from the coils strung together by pins using external cheeks and distance jumpers made of insulating material and placed both between adjacent coils, and between extreme coils and outer cheeks, the presence of a casing covering each block of coils on top, serving to guide cooling medium to the conductors of the coils entering through the openings of the frame, the access of the cooling medium to the conductors of the coils and their uniform cooling is ensured, thereby increasing the cooling efficiency of the blocks of inductor coils. In this case, the outer cheeks form the side walls of the channel for supplying the cooling medium to the coils, and the casing closing on top of each block of coils forms its upper wall, remote jumpers form channels between the coils for the passage of the cooling medium (air). An increase in the cooling efficiency of coil blocks is also ensured by reducing losses of the cooling medium due to reliable retention and tight pressing of the coil blocks to the frame using clamps. This ensures operation at higher current densities, and, therefore, due to this, the intensity of the force action on the melt increases, which in turn leads to an increase in the mixing efficiency.
Следует также отметить, что благодаря тому, что каждый блок катушек сверху закрыт кожухом, который служит для направления охлаждающей среды к проводникам катушек, поступающей через отверстия рамы увеличивается эксплуатационная надежность электромагнитной системы устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов, так как обеспечивается равномерное охлаждения блоков катушек и отсутствие перегрева проводников каждой отдельной катушки.It should also be noted that due to the fact that each block of coils is closed on top by a casing, which serves to direct the cooling medium to the conductors of the coils entering through the holes of the frame, the operational reliability of the electromagnetic system of the device for electromagnetic mixing of molten metals increases, since uniform cooling of the coil blocks and the absence of overheating of the conductors of each individual coil.
Использование для электропитания индуктора источника питания с режимом поддержания постоянного уровня и фаз токов с циклическим изменением частоты питающего напряжения в диапазоне от 0,1 до 1,5 Гц и интервалом цикла в диапазоне от 0,1 до 5 минут обеспечивает формирование набегающей волны расплава. Это позволяет реализовать столкновение отраженной и набегающих волн, что в свою очередь способствует более интенсивному перемешиванию расплава.The use of a power source for powering the inductor with the mode of maintaining a constant level and phases of currents with a cyclical change in the frequency of the supply voltage in the range from 0.1 to 1.5 Hz and a cycle interval in the range from 0.1 to 5 minutes ensures the formation of an incident wave of the melt. This makes it possible to realize a collision of reflected and incident waves, which in turn contributes to more intensive mixing of the melt.
Размещение шпилек блока катушек в соответствующих противоположных отверстиях внешних щек как минимум по одной шпильке на каждой стороне блока катушек способствует более надежному креплению катушек в блоке между собой.The placement of the coils of the coil unit in the corresponding opposite holes of the outer cheeks of at least one hairpin on each side of the coil unit contributes to a more reliable fastening of the coils in the block between each other.
Наличие в каждой дистанционной перемычки как минимум двух отверстий для прохода стягивающих шпилек обеспечивает ее надежное и точное позиционирование между катушками и внешними щеками.The presence in each remote jumper of at least two holes for the passage of the tightening studs ensures its reliable and accurate positioning between the coils and the outer cheeks.
Размещение в пространстве между ярмом и внутренней частью блока катушек клиньев, выполненных из электроизоляционного материала, обеспечивает надежное и точное позиционирование блока катушек относительно ярма.Placing wedges made of electrical insulating material in the space between the yoke and the inside of the block of coils ensures reliable and accurate positioning of the coil block relative to the yoke.
Выполнение блоков катушек с разным количеством катушек в блоках по пазам индуктора обеспечивает выравнивание значений токов блоков катушек, размещенных в центральной части индуктора и размещенных в крайних пазах индуктора, что в свою очередь способствует выравниванию токов источника питания и тепловых режимов работы блоков, при которых они греются равномерно, поскольку падение напряжений по блокам становится одинаковым и мощность в отдельно взятых катушках выравнивается.The implementation of the coil blocks with a different number of coils in the blocks along the grooves of the inductor ensures alignment of the currents of the blocks of coils located in the central part of the inductor and placed in the extreme grooves of the inductor, which in turn helps to align the currents of the power source and the thermal operating conditions of the blocks at which they are heated evenly, since the voltage drop across the blocks becomes the same and the power in individual coils is equalized.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг. 1 изображен индуктор устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов (с кожухами блоков катушек), общий вид; на фиг. 2 - то же (со снятым кожухом среднего блока катушек), общий вид; на фиг. 3 - то же (с кожухами блоков катушек), вид сбоку; на фиг. 4 - то же (с кожухами блоков катушек), вид сверху; на фиг. 5 - прижим блока катушек, вид сбоку; на фиг. 6 - блок катушек (без кожуха), общий вид; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7 (без магнитопровода); на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 8 (без магнитопровода); на фиг. 10 изображена зависимость кратности увеличения тангенциальной (тяговой) составляющей электромагнитной силы от кратности увеличения ширины зубца α' относительно ширины ярма α магнитопровода.The invention is illustrated by the following drawings. In FIG. 1 shows an inductor of a device for electromagnetic mixing of molten metals (with casings of coil blocks), general view; in FIG. 2 - the same (with the casing of the middle block of coils removed), general view; in FIG. 3 - the same (with casings of coil blocks), side view; in FIG. 4 - the same (with covers of coil blocks), top view; in FIG. 5 - clip block coils, side view; in FIG. 6 - coil unit (without casing), general view; in FIG. 7 is a section AA in FIG. 4; in FIG. 8 is a section BB in FIG. 7 (without magnetic circuit); in FIG. 9 is a section bb in FIG. 8 (without magnetic circuit); in FIG. 10 shows the dependence of the magnification of the increase in the tangential (traction) component of the electromagnetic force on the magnification of the increase in the width of the tooth α 'relative to the width of the yoke α of the magnetic circuit.
Устройство для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов включает индуктор электромагнитного поля, выполненный в виде рамы 1 с вертикальными стойками 2, установленными попарно напротив друг друга с каждой стороны вдоль продольной оси индуктора, магнитопровода, закрепленного между вертикальными стойками 2 и состоящий из ярма 3 и по крайней мере четырех зубцов 4, каждый из которых расположен между вертикальными стойками 2, образующими соответствующую пару, и блоков катушек 5, каждая из которых размещена в пространстве между соседними парами вертикальных стоек 2 с соответствующими зубцами 4. Каждый зубец 4 магнитопровода выполнен шириной α', равной 1-1,5 ширины α ярма 3 магнитопровода. Ярмо 3 магнитопровода является общим сердечником для блоков катушек 5.A device for electromagnetic mixing of molten metals includes an electromagnetic field inductor made in the form of a
Каждый блок катушек 5 зафиксирован на раме 1 в пространстве между вертикальными стойками 2 с помощью по крайней мере четырех прижимов 6, установленных попарно напротив друг друга с каждой стороны индуктора в соответствующих соседних вертикальных стойках для каждого блока катушек 5.Each block of
Каждый блок катушек 5 сверху закрыт кожухом 7, который служит для направления охлаждающей среды к проводникам катушек, поступающей через отверстия 8 рамы 1.Each block of
Каждый прижим 6 включает в себя как минимум по одному контактному 9, прижимному 11 и направляющему 10 элементу. Контактной элемент 9 прижима 6, выполненный, например, в виде пластины, соединен посредством прижимного элемента 11, выполненного, например, в виде винтовой пары, и направляющего элемента 10, выполненного, например, в виде пары шток-втулка, с соответствующей стойкой 2.Each
Каждый блок катушек 5 состоит из стянутых между собой шпильками 12 отдельных катушек 13, внешних щек 14 и дистанционных перемычек 15, размещенных как между соседними катушками 13, так и между крайними катушками и внешними щеками 14. Шпильки 12 блока катушек 5 размещены в соответствующих противоположных отверстиях внешних щек 14 как минимум по одной шпильке 12 на каждой стороне блока катушек 5.Each block of
При этом по длинным сторонам блока шпильки 12 устанавливаются попарно (напротив друг друга) с внешней (наружной) и внутренней (ближайшей к магнитопроводу) сторон блока катушек 5, а по боковым (коротким) сторонам блока катушек 5 (в зоне действия прижимных элементов 11) шпильки 12 установлены только с внешней стороны блока катушек 5.In this case, on the long sides of the block of
Внешние щеки 14 и дистанционные перемычки 15 выполнены из электроизоляционного материала, например, стеклотекстолита.The
Внешние щеки 14 образуют стенки канала для прохода охлаждающей среды (воздуха), а дистанционные перемычки 15 каналы между катушками 13.
Толщина δ дистанционных перемычек 15 равна 1,5-8 мм. При толщине перемычек менее 1,5 мм возможно увеличение аэродинамического сопротивления в пространстве между соседними блоками катушек, а при толщине более 8 мм возможно снижение скорости потока воздуха и уменьшение коэффициента заполнения паза.The thickness δ of the distance bridges 15 is 1.5-8 mm. With the thickness of the jumpers less than 1.5 mm, an increase in aerodynamic drag in the space between adjacent coil blocks is possible, and with a thickness of more than 8 mm, a decrease in the air flow rate and a decrease in the fill factor of the groove are possible.
Каждая дистанционная перемычка 15 для обеспечения надежного и точного позиционирования между катушками 13 и внешними щеками 14 имеет как минимум два отверстия для прохода стягивающих шпилек 12.Each
При этом как минимум по одной группе дистанционных перемычек 15 расположено в зоне силового воздействия прижимов 6 на соответствующий блок катушек 5, т.е. дистанционные перемычки 15 по боковым (коротким) сторонам блока катушек 5 расположены непосредственно под пятном контакта прижимного элемента 11 и внешних щек 14 (на оси действия прижимных элементов).At the same time, at least one group of
Для обеспечения надежного и точного позиционирования блока катушек 5 относительно ярма 3 в пространстве между ярмом 3 и внутренней частью блока катушек 5 размещены клинья 16, выполненные из электроизоляционного материала, например, стеклотекстолита.To ensure reliable and accurate positioning of the
Блоки катушек могут быть выполнены с разным количеством катушек в блоках по пазам индуктора, при этом количество катушек в блоках, размещенных в центральной части индуктора, может отличаться от количества катушек блоков, размещенных в крайних частях индуктора.Coil blocks can be made with a different number of coils in blocks along the grooves of the inductor, while the number of coils in blocks located in the central part of the inductor may differ from the number of coils of blocks placed in the extreme parts of the inductor.
Для электропитания индуктора использован источник питания (не показан) с режимом поддержания постоянного уровня и фаз токов с циклическим изменением частоты питающего напряжения в диапазоне от 0,1 до 1,5 Гц и интервалом цикла в диапазоне от 0,1 до 5 минут.To power the inductor, a power source (not shown) with a mode of maintaining a constant level and phases of currents with a cyclic change in the frequency of the supply voltage in the range from 0.1 to 1.5 Hz and the cycle interval in the range from 0.1 to 5 minutes was used.
Устройство для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов работает следующим образом.A device for electromagnetic mixing of molten metals works as follows.
Устройство для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов относится к линейным индукционным машинами для перемешивания жидкого металла и используется для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов, например, расплавленного алюминия и его сплавов, в технологической емкости, например, в плавильной печи или в миксере емкостью от 3 до 120 т, литейного производства. Устройство для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов устанавливается под подиной либо у боковой стенки технологической емкости.A device for electromagnetic mixing of molten metals refers to linear induction machines for mixing molten metal and is used for electromagnetic mixing of molten metals, for example, molten aluminum and its alloys, in a technological tank, for example, in a melting furnace or in a mixer with a capacity of 3 to 120 tons, foundry. A device for electromagnetic mixing of molten metals is installed under the bottom or at the side wall of the process vessel.
Для электропитания индуктора устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов используется источник питания (не показан) с режимом поддержания постоянного уровня и фаз токов с циклическим изменением частоты питающего напряжения в диапазоне от 0,1 до 1,5 Гц и интервалом цикла в диапазоне от 0,1 до 5 минут.To power the inductor of the device for electromagnetic mixing of molten metals, a power source (not shown) is used with the mode of maintaining a constant level and phases of currents with a cyclic change in the frequency of the supply voltage in the range from 0.1 to 1.5 Hz and the cycle interval in the range from 0.1 up to 5 minutes.
Блоки катушек 5 подключаются к источнику переменного трехфазного напряжения (не показан) по схеме треугольник. В результате создания в блоках катушек 5 переменного магнитного поля с пространственным сдвигом фаз, в ярме 3 возникает переменный магнитный поток, который замыкается через зубцы 4, каждый из которых выполнен шириной, равной 1-1,5 ширины ярма 3. Математическое моделирование тангенциальной (тяговой) составляющей электромагнитной силы показало увлечение силового воздействия на металл приблизительно в 1,4 раза при ширине каждого зубца 4 магнитопровода, равной 1-1,5 ширины ярма магнитопровода. Магнитный поток воздействует на жидкий металл в технологической емкости индуцируя в нем вихревые токи, что приводит к созданию электромагнитных сил к его перемешиванию.The blocks of
Катушки 13 устанавливаются на ярмо 3 в виде единого блока катушек 5, состоящего из стянутых между собой шпильками 12 указанных катушек 13, внешних щек 14 и дистанционных перемычек 15, размещенных как между соседними катушками 13, так и между крайними катушками и внешними щеками 14.
Надежное и точное позиционирование блока катушек 5 относительно ярма 3 обеспечивается размещенными в пространстве между ярмом 3 и внутренней частью блока катушек 5 клиньями 16, выполненными из электроизоляционного материала, например, стеклотекстолита.Reliable and accurate positioning of the
Во время работы индуктор из-за действия переменного магнитного поля на отдельные катушки 13 в блоках катушек 5 возникает вибрация. Это может привести к смещению блоков катушек 5 относительно рамы 1 и ярма 3, а также к повреждению изоляции катушек 13 и короткому замыканию. Для надежного удержания блока катушек 5 от продольного смещения относительно рамы 1 и снижения вибрации, каждый блок катушек, расположенный на ярме 3 между зубцами 4 сжимается специальными прижимами 6, закрепленными на соседних стойках 2. Прижим 6 воздействует на внешнюю щеку 14 блока катушек 5 контактным элементом 9, который перемещается с помощью прижимного элемента 11, удерживаемого от поперечного смещения и поворота направляющим элементом 10. Контактный элемент 9 служит для передачи и распределения прижимного усилия на блоки катушек 5, а его относительно большая площадь позволяет реализовать значительное усилие сжатия при невысоком контактном давлении на внешнюю щеку 14. Это позволяет предотвратить разрушение материала внешних щек 14 в местах контакта с прижимами 6. Равномерному распределению усилия сжатия между отдельными катушками 13 и предотвращению деформации внешних щек 14 способствует наличие дистанционных перемычек 15 между ними в зоне действия прижимов 6.During operation, the inductor due to the action of an alternating magnetic field on
В процессе работы индуктора устройства для электромагнитного перемешивания расплавленных металлов происходит собственный нагрев катушек 13 и их дополнительный нагрев от технологической емкости. Для их эффективного и равномерного охлаждения между катушками 13 с помощью дистанционных перемычек 15 формируются каналы для прохода охлаждающей среды (воздуха), а внешние щеки 14 формируют боковые стенки канала для подачи охлаждающей среды к катушкам. Каждый блок катушек 5 сверху закрыт кожухом 7, который образует верхнюю стенку канала. Охлаждающая среда (воздух) подается внешним вентилятором (не показан) к блокам катушек 5 в пространство, ограниченное внешними щеками 14 и кожухом 7, через окна 8 в раме 1 и далее через каналы между катушками 13 в пространство между ярмом 3 и внутренней частью блока катушек 5. При этом эффективное охлаждение блоков катушек обеспечивается также за счет уменьшения потерь охлаждающей среды благодаря надежному удержанию и герметичному прижатия блоков катушек 5 к раме с помощью прижимов 6. Это обеспечивает работу устройства при повышенных плотностях тока, а, следовательно, благодаря этому повышается интенсивность силового воздействия на расплав, что в свою очередь приводит к увеличению эффективности перемешивания. При этом благодаря равномерному охлаждению блоков катушек 5 и отсутствию перегрева проводников каждой отдельной катушки 13 также увеличивается эксплуатационная надежность электромагнитной системы устройства. При снижении температуры проводников и эффективном охлаждении также увеличивается ресурс работы проводников, механическая прочность изоляции, пробивное напряжение, а также снижается глубина окисления защитного покрытия проводника, что также приводит к увеличению эксплуатационной надежности электромагнитной системы.In the process of operation of the inductor of the device for electromagnetic mixing of molten metals, the
Таким образом, предлагаемое устройство повышает эффективность перемешивания и увеличивает эксплуатационную надежность его электромагнитной системы.Thus, the proposed device increases the efficiency of mixing and increases the operational reliability of its electromagnetic system.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019128344A RU2712676C1 (en) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Device for electromagnetic mixing of molten metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019128344A RU2712676C1 (en) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Device for electromagnetic mixing of molten metals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2712676C1 true RU2712676C1 (en) | 2020-01-30 |
Family
ID=69625335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019128344A RU2712676C1 (en) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Device for electromagnetic mixing of molten metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2712676C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320054A (en) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | Nippon Steel Corp | Continuous caster and continuous casting method |
| JP2000152600A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Kazuyuki Ueno | Induction-type electromagnetic drive device for conductive fluid |
| JP2003220323A (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-05 | Univ Tohoku | Electromagnetic stirring device and electromagnetic stirring method |
| WO2004058433A2 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Dardik Irving I | Systems and methods of electromagnetic influence on electroconducting continuum |
| RU2373020C1 (en) * | 2005-08-10 | 2009-11-20 | Сентрал Рисерч Инститьют Оф Электрик Пауэр Индастри | Electromagnetic circulation device |
| RU2465528C1 (en) * | 2011-08-01 | 2012-10-27 | Виктор Николаевич Тимофеев | Holding furnace |
| RU2567970C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук | Device for mixing melted aluminium alloy (versions) |
-
2019
- 2019-09-09 RU RU2019128344A patent/RU2712676C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320054A (en) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | Nippon Steel Corp | Continuous caster and continuous casting method |
| JP2000152600A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Kazuyuki Ueno | Induction-type electromagnetic drive device for conductive fluid |
| JP2003220323A (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-05 | Univ Tohoku | Electromagnetic stirring device and electromagnetic stirring method |
| WO2004058433A2 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Dardik Irving I | Systems and methods of electromagnetic influence on electroconducting continuum |
| RU2373020C1 (en) * | 2005-08-10 | 2009-11-20 | Сентрал Рисерч Инститьют Оф Электрик Пауэр Индастри | Electromagnetic circulation device |
| RU2465528C1 (en) * | 2011-08-01 | 2012-10-27 | Виктор Николаевич Тимофеев | Holding furnace |
| RU2567970C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук | Device for mixing melted aluminium alloy (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4040467A (en) | Continuous-casting system with electro-magnetic mixing | |
| US20090229783A1 (en) | Method and system of electromagnetic stirring for continuous casting of medium and high carbon steels | |
| RU2532213C2 (en) | Method and device for control of flow speed and delay of non-ferromagnetic conducting fluids and molten metals flow | |
| RU2457064C1 (en) | Method of continuous and semicontinuous casing of aluminium alloys and device to this end | |
| KR100202471B1 (en) | Continuous casting method and appratus | |
| EP2127783A1 (en) | A continuous casting device | |
| RU2712676C1 (en) | Device for electromagnetic mixing of molten metals | |
| US4484615A (en) | Electro-magnetic stirring | |
| KR100264946B1 (en) | Continuous casting mould having electomagnetic | |
| CN109986039A (en) | A kind of chute melt Electromagnetic Treatment device and its treatment process | |
| US11612931B2 (en) | Electromagnetic stirring device in a mould for casting aluminium or aluminium alloys, stirring method in a mould for casting aluminium or aluminium alloys, mould and casting machine for casting aluminium or aluminium alloys | |
| CN111842821A (en) | Electromagnetic treatment method for melt cast by aluminum alloy flow table | |
| US5936996A (en) | Furnace plant | |
| SU709940A1 (en) | Induction melting furnace | |
| KR100419757B1 (en) | A electromagnet stirrer in continuous casting machine | |
| CN214349479U (en) | Liquid core electromagnetic stirring device and round billet electromagnetic stirring system | |
| JP2022524841A (en) | Electromagnetic devices and systems for pumping, circulating, or transferring non-ferrous molten metals | |
| JP2005238276A (en) | Electromagnetic-stirring casting apparatus | |
| GB2079195A (en) | Stirring Molten Metal in a Casting Mould | |
| EP3963275A1 (en) | Apparatus for heating metal products | |
| JPH0768346A (en) | Method and device for continuous casting of composite material having metal matrix reinforced by particle of heat resisting ceramic material | |
| SU1011705A1 (en) | Induction furnace for heating cylindrical products | |
| RU2610099C2 (en) | Furnace mixer | |
| SU1014650A1 (en) | Apparatus for casting metals | |
| KR20230174888A (en) | Apparatus and method for electromagnetic stirring by pulsating magnetic field of non-ferrous alloys at low-pressure casting installations |