SU785629A1 - Устройство дл нагрева и перемешивани расплавленного металла - Google Patents

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для нагрева и перемешивания металлов, имеющих сравнительно высокую температуру плавления, на- 5 пример, меди и алюминия.

Известно устройство для нагрева и перемешивания расплавленного металла, содержащее керамический корпус, в котором выполнены ячейки типа униполярного двигателя с центральными и периферийными соединительными каналами, керамические трубки, графитовые электроды и магнитную систему. В известном устройстве магнитная система выполнена в виде соленоида, а ячейки, не соединены между собой [1].

Такие нагреватели универсальны, их схема позволяет независимо регулировать мощность, выделяемую·нагревателем и скорость прокачки металла через него.'

Однако, как показал опыт эксплуатации потери мощности в соленоиде, создающем магнитное поле, составляет не менее 10% от мощности нагревателя.

Используя постоянные магниты, можно избежать этих потерь мощности. Известно, что для эффективной работы постоянных магнитов, создающих одно2 родное магнитное поле, требуется создание замкнутых магнитных систем. Поскольку температура Кюри известных магнитопроводящих материалов ниже температуры расплавленного металла, вся магнитная система должна находиться вне ванны, при этом масса ее составит несколько сотен килограммов, что экономически нецелесообразно.

Целью изобретения является снижет ние расхода электроэнергии технологических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что магнитная система выполнена в виде набора чередующихся шайб из магнитного и магнитопроводного материала, шайбы из магнитного материала выполнены с внутренним диаметром большим,, чем внутренний диаметр шайб из магнитопроводного материала, расстояние между шайбами из одноименного материала равно расстоянию между ячейками, количество ячеек кратно двум, причем пары ячеек соединены между собой периферийными каналами,а с другой парой и ванной-центральными.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 магнитная система.

Устройство состоит из керамической трубки 1, герметично соединенной с керамическим корпусом 2, в котором выполнены'соединенные последовательно рабочие ячейки 3 типа униполярного двигателя, графитовых электродов 4, один из которых находится внутри керамического корпуса

2, а второй - в ванне 5 с расплавленным металлом. В дне ванны 5 выполнен цилиндрический выступ 6, на который снаружи надета магнитная система 7, создающая пространственно-периодическое магнитное поле, причем,расстояние между узлом и пучностью поля равно расстоянию между соседними ячейками 3. На это же расстояние магнитная система 7 может передвигаться по выступу 6. Рабочие ячейки 3 соединены между собой каналом в периферической части, а с полостью в корпусе 2 и с ванной 5 - каналами в центральной части ячеек

3. К графитовым электродам 4 подключаются полюса источника постоянного тока.

Известно, что количество магнитного материала, необходимФе для создания магнитного поля заданной напряженности, обратно пропорционально квадрату числа периодов поля в рабочем зазоре. Схема такой магнитной системы изображена на фиг. 2. Она состоит из набора шайб разного диаметра, причем, шайбы обозначенные цифрой 8,выполнены из магнитного материала(например,сплава ЮНДК), а шайбы, обозначенные цифрой 9,из магнитопроводящего материала (например, из низкоуглеродистой стали). Шайбы 8 намагничены. Способ их соединения с шайбами 9 показан на фиг. 2 (где N - северный, aS- южный полюса).

На этой же фигуре изображены графики напряженности магнитного поля, как функция расстояния от оси магнитной системы в плоскости Z=Z₀(a) и на оси магнитной системы х=0 (б).

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания ток в устройстве делится пополам. Часть тока течет в ванну 5 через открытый конец трубки 1, а вторая его половина - через корпус 2 и рабочие ячейки 3. При расположении магнитной системы 7, изображенном на фиг. 2, верхняя ячейка находится в пучности магнитного поля, а нижняя - в узле. В результате взаимодействия тока с магнитным полем металл в верхней ячейке 3 приходит во вращение, в то время как в нижней ячейке он не вращается, так как магнитное поле в ней отсутствует. Следовательно в верхней ячейке образуется центробежный насос, выкачивающий металл из керамического корпуса 2 в ванну 5. При этом по трубке 1 новые порции металла засасываются в корпус 2, нагреваясь джоулевым теплом. Если магнитную систему 7 сдвинуть так, что нижняя ячейка 5 окажется в пучности магнитного поля, а верхняя - в узле, насос начнет прокачивать. металл в обратном направлении с максимальной производительностью. В промежуточном положении магнитной системы производительность насоса будет меньше, что дает возможность независимо регулировать температуру, скорость и направление прокачки металла .

Следовательно, в результате использования магнитной системы, создающей пространственно-периодическое магнитное поле, устройство потребляет меньше электроэнергии и обладает более широкими технологическими возможностями.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к области металлургии, в частности к устройствам дл  нагрева и перемешивани  металлов, имеющих сравнительно высокую температуру плавлени , на пример, меди и а.гаомини . Известно устройство дл  нагрева и перемешивани  расплавленного метал ла, содержащее керамический корпус, в котором выполнены  чейки типа унипол рного двигател  с центральными и периферийными соединительными каналами , керамические трубки, графитовые электроды и магнитную систему В известном устройстве магнитна  сие тема выполнена в виде соленоида, а  чейки, не соединены между собой 1 Такие нагреватели универсальны, их схема позвол ет независимо регули ровать мощность, вьадел емую-нагревателем и скорость прокачки мета.лла через него. Однако, как показал опыт эксплуатации потери мощности в соленоиде, создаквдем магнитное поле, составл ет не менее 10% от мощности нагревател  Использу  посто нные магниты, мож но избежать этих потерь мощности. Известно, что дл  эффективной работы посто нных магнитов, создающих однородное магнитное поле, требуетс  создание замкнутых магнитных систем. Поскольку температура Кюри известных магнитопровод щих материалов ниже температуры расплавленного металла, вс  магнитна  система должна находитьс  вне ванны, при этом масса ее составит несколько сотен килограммов, что экономически нецелесообразно. Целью изобретени   вл етс  снижение расхода .электроэнергии технологических возможностей устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что магнитна  система выполнена в виде набора чередук дихс  шайб из магнитного и магнитопроводного материала , шайбы из магнитного материала выполнены с внутренним диаметром большим,, чем внутренний диаметр шайб из магнитопроводного материала, рассто ние между шайбами из одноименного материала равно рассто нию между  чейками, количество  чеек кратно двум, причем пары  чеек соединены между собой периферийными каналами,а с другой парой и ванной-центральными . На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 магнитна  система. Устройство состоит из керамической трубки 1, герметично соединенной с керамическим корпусом 2, в котором выполнены-соединенные последовательно рабочие  чейки 3 типа унипол рного двигател , графитовых электродов 4, один из которых находитс  внутри керамического корпуса 2,а второй - в ванне 5 с расплавлен ным металлом, В дне ванны 5 выполнен цилиндрический выступ б, на который снаружи надета магнитна  система 7, создающа  пространственно-периодичес кое магнитное поле, причем.рассто ни между узлом и пучностью пол  равно рассто нию между соседними  чейками На это же рассто ние магнитна  система 7 может передвигатьс  по выступу 6. Рабочие  чейки 3 соединены меж собой каналом в периферической части а с полостью в корпусе 2 и с ванной 5 - каналами в центральной части  че 3.К графитовым электродам 4 подключаютс  полюса источника посто нного тока. Известно, что количество магнитно материала, необходимЬе дл  создани  магнитного пол  заданной напр х енности , обратно пропорционально квадрату числа периодов пол  в рабочем заз ре. Схема такой магнитной системы изображена на фиг.
2. 2. Она состоит из набора шайб разного диаметра, причем шайбы обозначенные цифрой 8,выполнен из магнитного материала(например,спл ва ЮНДК), а шайбы, обозначенные цифрой 9, из магнитопровод щего материала (например, из низкоуглеродистой стали). Шайбы 8 намагничены. Способ их соединени  с шайбами 9 показан на фиг. 2 (где N - северный, а S - юх(ный полюса). На этой же фигуре изображены графики напр женности магнитного пол , как функци  рассто ни  от оси магнит ной системы в плоскости (a) и на оси магнитной системы (б). Устройство работает следующим образом . При включении источника питани  ток в устройстве делитс  пополам. Часть тока течет в ванну 5 через открытый конец трубки 1, а втора  его половина - череЗ корпус 2 и рабочие  чейки
3. 3. При расположении магнитной системы 7, изображенном на фиг. 2, верхн    чейка находитс  в пучности магнитного пол , а нижн   - в узле. В результате взаимодействи  тока с магнитным полем металл в верхней  че ке 3 приходит во вращение, в то врем  как в нижней  чейке он не вращаетс , так как магнитное поле в ней отсутствует . Следовательно в верхней  чейке образуетс  центробежный насос, выкачивающий металл из керамического корпуса 2 в ванну 5. При этом по трубке 1 новые порции металла засасываютс  в корпус 2, нагрева сь джоулевым теплом. Если магнитную систему 7 сдвинуть так, что нижн    чейка 5 окажетс  в пучности магнитного пол , а верхн   - в узле, насос начнет прокачивать металл в обратном направлении с-максимальной производительностью. В промежуточном положении магнитной системы производительность насоса будет меньше, что дает возможность независимо регулировать температуру, скорость и направление прокачки металла . Следовательно, в результате использовани  магнитной системы, создающей пространственно-периодическое магнитное поле, устройство потребл ет меньше электроэнергии и обладает более широкими технологическими возмож ост ми . Формула изобретени  Устройство дл  нагрева и переме- . шивани  расплавленного металла, содержащее керамический корпус, в котором выполнены  чейки типаунипол рного двигател  с центральными и периферийными соединительными каналами, керамические трубки, графитовые электроды и магнитную систему, отличающеес  тем, что, с целью снижени  расхода электроэнергии и расширени  технологических возможностей устройства, магнитна  система выполнена в виде, набора чередующихс  шайб из магнитного и магнитопроводного материала, шайбы из магнитного материала выполнены с внутренним диаметром большим, чем в.нутренний диаметр шайб из магнитопроводного материала, рассто ние между шайбами из одноименного материала равно рассто нию между  чейками, количество  чеек кратно двум, причем пары  чеек соединены между собой периферийными каналами, а с другой - парой и ванной-центральными. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР -411665, кл. И 05 В 3/78, 1971