Устройство для обработки расплава электромагнитными силами

СОЮЗ СОВ Е ТС К ИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ц 5 В 22 О 27/02 ИЗОБРЕТЕН ОПИСАНК ПАТЕНТУ 6 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 483190, кл. В 22 О 27/02, 1975.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ СИЛАМИ (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к устройствам для обработки расплавов металлов электромагнитными силами. Цель изобретения - повышение надежности работы и снижение удельных энергозатрат. Устройство согласно изобретению. содержит обмотку возбуждения 1, связанную с источником постоянного напряжения 2 через прерыва Ы 2 1598859 АЗ тель 3 и расположенную на магнитопроводе 13. Соосно с ней размещена дополнительная обмотка 10, соединенная с электродами 11, контактирующими с расплавом металла, в котором с помощью обмотки возбуждения 1 создано магнитное поле. Обмотку возбуждения 1 прерывателем 3 подключают к источнику постоянного напряжения 2. После появления в обмотке возбуждения 1 тока, создающего магнитное поле в расплаве металла, прерыватель 3 отключает обмотку возбуждения 1 от источника 2. Это приводит к появлению в дополнительной обмотке 10 тока, замыкающегося по расплаву металла 7, при сохранении магнитного поля. В скрещенных электрическом и магнитном полях возникают объемные силы, создающие в расплаве металла давление, уплотняющее его. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.15 20 25 30 35 40 45 50 55 чают к электродам 11 таким образом, чтобы ни Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для создания давления в расплаве металла, и может быть использовано при обработке металла в жидком или вязком состоянии в литейных формах с использованием электромагнитного воздействия,Цель изобретения - повышение надежности работы и снижение удельных энергозатрат.На фиг.1 изображено устройство, вид спереди; на фиг.2 - то же, план; на фиг.З - то же, вид сбоку; на фиг.4 - график зависимости тока в обмотках от времени.Устройство содержит обмотку 1 возбуждения, источник 2 постоянного напряжения, прерыватель 3, который может быть выполнен с механическим контактором 4 и конденсатором 5 с переменной емкостью, Обмотка 1 возбуждения создает магнитное поле в прибыльной части б с расплавом металла 7, который подается в литейные формы 8. Траектория магнитного потока, создаваемого обмоткой 1 возбуждения, показана пунктирной линией 9. Дополнитель" ная обмотка 10 соединена с электродами 11 через электрододержатели 12.Для уменьшения затрат электроэнергии на создание магнитного поля в расплаве на траектории магнитного потока вне прибыльной части б размещают магнитопровод 13 из шихтованной электротехнической стали.Устройство работает следующим образом,По сигналу управления замыкает пре. рыватель 3 и в цепи обмотки 1 возбуждения начинает протекать ток возбуждения в (фиг.4), В расплаве металла 7 создается магнитное поле с индукцией В. Через время те по сигналу управления размыкают механический контактор 4, За время переходного процесса ъ ток в обмотке 1 возбуждения 8 достигает нулевого значения, Так как дополнительная обмотка 10 расположена соосно с обмоткой 1 возбуждения с максимальным коэффициентом связи Кс, то в соответствии с законом сохранения потокосцепления часть МДС обмотки 1 возбуждения перейдет в до-олнительную обмотку 10 т.е,д 9/д = Кс в В/8При сохранении магнитного потока в прибыльной части 6 практически низменным в расплаве металла за время тн появляется ток д с плотностью д. В соответствии с законом электромагнитных силв расплаве металла 7 возникает объемная силаР= дх В.Концы дополнительной обмотки 10 подклюсила Р действовала в сторону литейных форм 8. Поскольку электроды 11 расположены в плоскости, перпендикулярной траектории магнитного потока возбуждения (т,еперпендикулярной магнитной оси обмотки 1 возбуждения), то сила Р может быть направлена либо в сторону литейных форм 8, либо от нее. Это зависит от направления намотки обмоток 1 и 10 и подключения кон 10 цов обмотки 10 к электродам 11. Для выбора направления силы Р достаточно переключить концы обмотки 10,В момент возбуждения обмотки 1 в расплаве металла 7 наводится ток д, создающий электромагнитную силу, действующую в сторону, противоположную литейной форме 8. Однако величина этой силы много меньше уплотняющей силы, возникающей в момент разрыва тока , так как время возбуждения 1 в много больше времени переходного процесса тн, поэтому много меньше ЭДС и токи в металле 7 при возбуждении, чем при размыкании контактора 4. В то же время для устранения этой силы на время тв с помощью электрододержателей 12 можно отключать дополнительную обмотку 10 от электродов 11, Достаточно разорвать цепь в одном месте, т.е. в одном электрододержателе. Изменением величины емкости С конденсатора 5 управляют длительностью времени переходного процесса тн, а следовательно, и времени воздействия электромагнитной силы на расплав металла 7,По окончании процесса электроды 11 оказываются вплавленными в металл 7 прибыльной части б. Так как электроды 11 выполнены съемными, нет надобности в их выплавлении из металла. Устройство снимается, а электроды остаются в прибыльнойчасти устройства и идут на переплавку,Выполнение устройства для созданиядавления в расплаве металла с дополнительной обмоткой, соединенной с электродами и расположенной соосно с обмоткой возбуждения вплотную к ней с максимальным коэффициентом связи, позволяет отказаться от импульсного источника электроэнергии, подключаемого к электродам, и средств управления его работой.Единственным источником электроэнергии в предлагаемом устройстве является источник постоянного напряжения и единственным средством управления процессом - прерыватель в цепи постоянного тока, т,е. устройство значительно упростилось по конструкции и в работе,Выполнение прерывателя в виде мехаческого контактора с параллельно вклю 1598859ченным с ним конденсатором регулируемой емкости позволяет регулировать длительность воздействия электромагнитной силы на расплав: чем больше емкость конденсатора, тем больше время персходного процесса передачи МДС из обмотки возбуждения в дополнительную обмотку.Величина электромагнитной силы регулируется величиной тока в обмотке возбуждения на момент отключения прерывателем обмотки возбуждения от источника постоянного напряжения. Величина этого тока зависит от длительности подключения источника постоянного напряжения к обмотке возбуждения 1 в чем больше 1 в, тем больше ток 18, вплоть до предельно установившегося тока 4 о.Выполнение электродов съемными позволяет упростить устройство за счет того, что отпадает необходимость выплавлять электроды из затвердевшего расплава после окончания работы: электроды остаются в затвердевшем расплаве в прибыльной части и вместе с ней идут на переплавку. Это, кроме того, позволяет отказаться от электрического выплавления электродов из прибыльной части путем пропускания тока через электроды, что экономит трудозатраты и электроэнергию.При выполнении электродов из того же материала, что и расплав металла, они переплавляются вместе с прибыльной частью и не влияют на состав расплава.При выполнении электродов из материала, температура плавления которого превышает температуру расплава металла, при переплавке прибыльной части электроды сепарируют и используют повторно.При снабжении электрододержателей средством электрического отключения дополнительной обмотки от электродов уменьшаются энергозатраты при возбуждении устройства. На время возбуждения дополнительная обмотка отключается от электродов и в ее цепи не протекает ток,вызывающий потери энергии,Немагнитный зазор в предлагаемом устройстве в 3 - 4 раза меньше, чем в извест 5 ном устройстве, что во столько же раэуменьшает необходимую МДС обмотки 1возбуждения. Это позволяет уменьшитьмощность источника возбуждения и повысить КПД устройства.10Формула изобретения 1. Устройство для обработки расплаваэлектромагнитными силами, содержащее магнитопровод, обмотку возбуждения для 15 создания магнитного поля в расплаве, источник однонаправленного тока, прерыватель цепи обмотки возбуждения и электроды в электрододержателях, размещенные в плоскости, перпендикулярной 20 магнитной оси обмотки возбуждения, о тл ича ющеес ятем, что, с целью повышения надежности работы и снижения удельных энергозатрат, оно снабжено дополнительной обмоткой, соединенной в 25 цепь с электродами и размещенной на магнитопроводе соосно обмотке возбуждения,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что прерыватель цепи обмотки воз буждения выполнен в виде механическогоконтактора с конденсатором переменной емкости, подключенным параллельно контактору,3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электроды выполненысьемными.4, Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что электроды выполнены из того же металла, что и обрабатываемый рас плав.5. Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что электроды выполнены из металла, температура плавления которого выше температуры плавления обрабатывае мого расплава.1598859 1 01 Составитель О. Белк Техред М.Моргентал Редактор Н, Тупи орректор И. Муска Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 3075 Тираж 625 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5