Устройство для электромагнитного перемешивания жидкого металла при непрерывной разливке

союз сов.тснихсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИН9) (11) 4(51) В 2 0 11/10 ЕНИ ИЗОБ ИС К АЗТОРСКОМУ ЕЛьСТ н бъеди 196 ГосудАРсте)енный номитет сссРпо делдм изои еткний и опт ытж(56) 1.Заявка ВеликобританииУ 2019273, кл, В 22 Ю 11/10;2.Патент США В 3995678,кл, В 22 П 27/02, 1977. 54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИАГ"ИТНОГО ПЕРЕИЕШИВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ, содержащееисточник многофаэного электрическоготока и индуктор бегущего электромагнитного поля, размещенный под кристаллизатором параллельно технологическойоси машины непрерывного литья, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьипения однородности непрерывнолитого слитка по структуре и химическому составу и расширения марочного.сортамента непрерывно-литой стали,индуктор выполнен с переменным полюсным делением, которое на выходе индуктора в 2-6 раз больше, чем навходе.Изобретение относится к металлур" гии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.Известно устройство для электромагнитного перемешивания лунки жидкого 5 металла при непрерывной разливке в зоне под кристаллизатором, которое осуществляет перемешивание бегущим электромагнитным полем, направленным вдоль технологической оси машины не прерывного литья. Использование этого устройства позволяет ускорить снятие температуры перегрева жидкого металла, улучшить структуру непрерывно- литого слитка за счет расширения зо ны равноосных кристаллов, уменьшения осевых усадочных раковин и снижения осевой ликвации 1 .Недостатком устройства является, то, что интенсивность электромагнит ного поля в нем резко уменьшается на входе и выходе.индуктора устройства, в силу чего на этих участках воз. никают большие перепады сксрости потока жидкого металла, вызывающие 25 образование в слитке специфических неоднородностей в виде зон с отрицательной ликвацией, так называемых "белых полос". Это ухудшает качество непрерывно-литого металла, делая З 0 его в некоторых случаях вообще непригодным для использования, Характерным примером в этом отношении является подшипниковая сталь, для которой наличие "белых полос" в структуре слитка является прямым браковочным признаком. Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности и достигаемому результату является уст ройство, содержащее источник многофазного электрического тока и индуктор бегущего электромагнитного поля, который размещен под кристаллизатором параллельно технологичес кой оси машины непрерывного литья, В этом устройстве для ослабления интенсивности бегущего электромагнитного поля обмотка индуктора выполнена с возрастающим межвитковым 50 шагом, либо с возрастающим диаметром витков, либопри многослойной обмотке, с уменьшающимся числом слоев витков в направлении во всех случаях от середины индуктора к 553 его концам, Указанные технические решения обеспечивают ослабление интенсивности бегущего электромагнитного поля в направлении от сеРедины индуктора к его концам, в результате чего достигается соответствующее уменьшение переиешивающегося усилия 21.Недостатком устройства является то, что в нем, при изменении интенсивности бегущего электромагнитного поля, скорость последнего сохраняется постоянной по всей длине индуктора и резко изменяется на входе и выходе его, что не позволяет исключить образованиебелых полос" в структуре непрерывного слитка и, следовательно, не обеспечивает возможности непрерывной разливки таких сталей как подшипниковая, рельсовая и других. Кроме того, устройство сложно в изготовлении и имеет низкий КПД из-за больших полей рассеяния.Цель изобретения - повышение однородности непрерывно-литого слитка по структуре и химическому составу и расширение марочного сортамента непрерывно-литой стали.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для электромагнитного перемешивания жидкого металла при непрерывной разливке, содержащем источник многофазного электрического тока и индуктор бегущего электромагнитного поля, размещенный под кристаллизатором параллельно технологи" ческой оси машины непрерывного литья, индуктор выполнен с переменным полюсным делением, которое на выходе индуктора в 2-б раз больше, чем на входе.Изобретение позволяет изменить скорость бегущего электромагнитного поля по длине индуктора, а вместе с ней и скорость потока жидкого металла в зоне электромагнитного перемешивания, от меньшей величины на входе индуктора до большей на выходе его. Указанное обеспечивает получение более мягкого режима перемешивания с последовательным нарастанием скорости потока жидкого металла во всей зоне перемешивания, что необходимо для получения более однородного по структуре и химическому составу непрерывно-литого слитка. При этом наличие диапазона изменений полюсного деления в индукторе в пределах 2-6 раз обьясняется. различием физико-химйческих свойствдолжает возрастать, а его энергетические параметры ухудшаются.Указанное в рабочем диапазоне частот 5-50(60)Гц подтвержается зависимостью Ь олубина проникновения гдмагнитного поля; ф о - магнитная проницаемостьметалла; (Э - электропроводность метал.ла;СО - угловая рабочая частота. Таким образом величина выходногоГполюсного деления 1 ВС 2 яця не обеспечивает необходимой глубины проникновения магнитного поля, а величина выходного полюсного деления) 6 ( я и нецелесообразна, так6 й как не приводит к соответствующему приросту глубины проникновения магнитного поля, вызывая в то же время усложнение конструкции и ухудшения энергетических параметров инцуктора.Следовательно, оптимальное изменение увеличения полюсного деления индуктора находится в пределах 2-6,Конкретное значение увеличения полюсного деления индуктора в пределах указанного диапазона 2-6 уточняется экспериментально для данной марки металла и ограничивается его минимальным значением, необходимым для устранения "белых полос" в струк туре слитка. Дальнейшее увеличение нецелесообразно, так как приводит к неоправданному усложнению конструк ции нндуктора устройства.На фиг. 1 представлено устройство для электромагнитного перемешивания лунки жидкого металла.при непрерывной разливке, разрез; на фиг, 2 - схема трехфазной однослойной обмотки индуктора устройства,Предлагаемое устройство содержит источник 1 многофаэного.электрического тока, кабельную линию .2, индуктор 3 бегущего электромагнитного поля с обмоткой 4 и магнитопроводом 5. Индуктор 3 защищен кожухом 6 и . размещен под кристаллизатором 7 па ндуктора 3.Таким образом, с помощ енного устройства обеспе олучение непрерывного сл ю предлочивается тка 8 с раллельно технологической оси машинынепрерывного литья.Обмотка 4 индуктора 3 размещенана магнитопроводе 5 с переменным полюсным делением, которое на выходеиндуктора 3 в 2-6 раз больше, чемна входе. Обмотка 4 индуктора 3 может быть петлевой, кольцевой, волновой и т.п., однако во всех случаях 0 общим требованием остается наличиепеременного полюсного деления, которое возрастает по длине индуктора в2-6 раэ. Размещение фазовых зон А)(,Щ, обмотки 4 на магнитопроводе5 и полюсные деления 7 и С для конкретного варианта индуктора с22 показаны на фиг. 1 и 2.Представленное на фиг. 1 и 2 соединение фаз обмотки 4. "звездой" не 2 р исключает воэможности их соединенияи "треугольников.", в зависимости отконкретныс условий эксплуатации.Устройство работает следующимобразом.у От источника 1 многофазного электрического тока по кабельной линии 2подается питание на индуктор 3, вкотором посредством обмотки 4 и магнитопровода 5 создается бегущее электромагнитное поле, скорость которогоизменяется по длине индуктора 3 всоответствие с изменением величиныполюсного деления, т.е. возрастает в2-6 раэ на. участке от входа до выхода,индуктора 3. 3 процессе непрерывной 35разливки металл поступает из кристаллизатора 7.в зону перемешивания киндуктору 3 в виде частично затвердевшего слитка 8 с лункой жидкого 40металла 9. В зоне перемешивания бегущее электромагнитное поле индуктора 3 взаимодействует с металлом слитка 8 и создает в нем пондеромоторныеобъемные силы, Под действием укаэанных сил жидкий металл в лунке 9 приходит в движение, образуя внутри объема лунки 9 замкнутые циркуляционныепотоки. При этом скорость потоковжидкого металла соответствует скорости бегущего электромагнитного поляс учетом гидродинамических условийвнутри слитка 8 и, следовательно, непрерывно возрастает на протяжениивсего участка перемешивания по длинеи55достаточной однородностью по структуре и химическому составу, в т.ч. для марок стали, которые ранее не могли разливаться непрерывным способом.Зкономический эффект от внедрения изобретения составит 490 тысяч рублей в год на одну машину непрерывного литья. При этом обеспечивается воэможность расширения марочного сортамента сталей, разливае - 5 мых на машине непрерывноголитья,.2Составитель А.Попововтин Техред С.Легеза орректор С.Шекмар Редакто Заказ 3888/15 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,Тираж 747 НИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, РаПодписноеомитета СССРоткрытийская наб д.4/5