Електромагнітний перемішувач рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок

Реферат: Електромагнітний перемішувач рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок, до складу якого входять статор електричної машини і її порожнистий ротор, до внутрішньої поверхні якого прикріплено постійні магніти, причому ярмо порожнистого ротора виконується із неферомагнітного матеріалу. UA 104508 U (54) ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ ПЕРЕМІШУВАЧ РІДКОГО МЕТАЛУ В КРИСТАЛІЗАТОРІ БЕЗПЕРЕРВНОГО ЛИТТЯ ЗАГОТОВОК UA 104508 U UA 104508 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі металургійного машинобудування, а саме - до магнітогідродинамічних машин, які використовуються для електромагнітного перемішування рідкого металу в машинах безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Для підвищення якості металу безперервно литої продукції, а також поліпшення чистоти сталі по неметалевих включеннях, поліпшення показників внутрішньої кристалічної структури заготовки, зменшення лікваційних дефектів та пористості та підвищення продуктивності МБЛЗ застосовують методи електромагнітного впливу, які забезпечують перемішування рідкої фази заготівки. Відомий пристрій для електромагнітного перемішування за патентом DE 3130152, В22D 11/10. До його складу входить двополюсна магнітна система, яку виконано у вигляді пари постійних магнітів, закріплених на внутрішній поверхні порожнього циліндричного корпусу. Корпус встановлюється вертикально в підшипникових опорах на фундаментній рамі. На зовнішній поверхні циліндричного корпусу закріплено зубчасте колесо, яке має кінематичний зв'язок із шестернею привода, а до його внутрішньої поверхні симетрично прикріплено пару постійних магнітів з узгодженою полярністю. У внутрішній порожнині циліндричного корпусу встановлюють кристалізатор, у гільзі якого перебуває рідкий метал. Цей пристрій для електромагнітного перемішування працює наступним чином. Після надходження рідкого металу в гільзу кристалізатора включають привод обертання циліндричного корпусу. При обертанні корпусу магнітне поле, що утворено постійними магнітами, обертається і надає руху рідкому металу, що перебуває в гільзі, перемішуючи його та вирівнюючи, таким чином, хімічний і структурний склад металу по всьому об'єму. У даному пристрої необхідна індукція магнітного поля усередині гільзи кристалізатора створюється за допомогою постійних магнітів, тому відпадає потреба в низькочастотному потужному джерелі живлення, а використовується лише джерело живлення електродвигуна з потужністю, необхідною тільки для обертання магнітної системи, що забезпечує перемішування рідкого металу в гільзі кристалізатора. Однак слід зазначити, що пристрій містить проміжні елементи в кінематичному ланцюгу електродвигун - магнітна система у вигляді зубчастого зачеплення, що ускладнює конструкцію й знижує її надійність через проблеми, пов'язані зі змащенням вертикальних зубів коліс. Таким чином, до недоліків описаного пристрою для перемішування рідкого металу в кристалізаторі слід віднести складність при одночасно незадовільній надійності. Відомо інший пристрій для електромагнітного перемішування за патентом UA 81579, B22D 27/02 більш близький до рішення, що заявляється, і прийнятий як прототип. До його складу входить двополюсна магнітна система, яку виконано у вигляді пари постійних магнітів, закріплених на внутрішній поверхні порожнистого циліндричного корпусу, виконаного з конструктивної феромагнітної сталі. Корпус встановлюється вертикально в підшипникових опорах на фундаментній рамі. На зовнішній поверхні циліндричного корпусу знаходиться мідна полоса. Зовні порожнього циліндра встановлено закріплений на рамі статор багатополюсної асинхронної електричної машини. У внутрішню порожнину циліндричного корпусу встановлюють кристалізатор, у гільзі якого перебуває рідкий метал. Цей пристрій для електромагнітного перемішування працює наступним чином. Після надходження рідкого металу в гільзу кристалізатора подається живлення до обмотки статора асинхронного електричного двигуна і циліндричний корпус починає обертатися. При обертанні корпусу магнітне поле, що утворено постійними магнітами, обертається і надає руху рідкому металу, що перебуває в гільзі, перемішуючи його та вирівнюючи, таким чином, хімічний і структурний склад металу по всьому об'єму. Частота обертання корпусу з постійними магнітами змінюється у залежності від марки металу, який розливають. Недоліками розглянутого пристрою є нагрів ротора внаслідок збудження в ньому вихрових струмів, що може призвести до втрати намагніченості магнітами при досягненні певної температури. Це знижує надійність роботи установки. В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача створення електромагнітного перемішувача рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок, в якому за рахунок використання неферомагнітного ярма порожнистого ротора зменшується споживання реактивної потужності і нагрів магнітів. Завдяки чому досягається новий технічний результат підвищення надійності електромагнітного перемішувача рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок. Для вирішення поставленої задачі та досягнення вищевказаного технічного результату, запропоновано, електромагнітний перемішувач рідкого металу в кристалізаторі безперервного 1 UA 104508 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лиття заготовок, до складу якого входять статор електричної машині і її порожнистий ротор, до внутрішньої поверхні якого прикріплено постійні магніти, при тому, що ярмо порожнистого ротора виконується неферомагнітним. Це дозволяє взаємодіяти струмам статорної обмотки і магнітному полю постійних магнітів і виникненню синхронного з полем статора обертанню магнітної системи, та збудженню сумарного обертового магнітного поля в рідкому металі, що призводить до його перемішування. У результаті порівняльного аналізу запропонованого рішення і прототипу встановлено, що вони мають наступні спільні ознаки: - магнітна система, яка утворена симетрично розташованими постійними магнітами; - розміщення привода обертання співвісно з багатополюсною магнітною системою; - прикріплення до внутрішньої поверхні порожнистого ротора постійних магнітів; і відмітні ознаки: - порожнистий ротор виконано з неферомагнітного матеріалу, внаслідок чого перемішування рідкого металу відбувається завдяки сумарному обертовому магнітному полю струмів статорної обмотки і постійних магнітів. Таким чином, пристрій для електромагнітного перемішування, що заявляється, має нові форми виконання елементів пристрою. Між відмітною ознакою і технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки виконанню ярма порожнистого ротора з неферомагнітного матеріалу, який дозволяє при синхронній швидкості обертання порожнистого ротора не екранувати електромагнітне поле статора, з'явилась можливість взаємодії струмів статора і магнітного поля постійних магнітів, які знаходяться на внутрішній поверхні порожнистого ротора, та використовуються для перемішування рідкого металу, що дозволило використати їх в якості полюсів ротора синхронної машини і дозволило зменшити нагрів магнітів, зменшити споживання реактивної потужності при одночасному підвищенні надійності. Крім того зникла необхідність в мідній полосі, наявній у прототипі, яка знаходилась на зовнішній поверхні порожнистого ротора і виконувала функцію короткозамкнутої обмотки ротора, та викликала значний нагрів ротора та постійних магнітів. Технічне і технологічне рішення, що заявляється, при використанні не викликає складностей. На основі наведеного вище можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, викладених у формулі корисної моделі, є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату: підвищення надійності, зменшення споживання реактивної потужності і нагріву магнітів електромагнітного перемішувача рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок. Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких зображено наступне: на фіг. 1 - загальний вигляд електромагнітного перемішувача рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок; на фіг. 2 - розріз А-А по фіг. 1. До складу електромагнітного перемішувача рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок входять корпус 1, у якому встановлено магнітопровід 2, у його пазах прокладено обмотки 3, всередині магнітопроводу знаходиться порожнистий ротор 4, на внутрішній поверхні якого закріплені постійні магніти 5 і який обертається у підшипниках кочення 6. Виходячи з міркувань, пов'язаних з конструкцією кристалізатора, у даному конкретному випадку прийнято варіант виконання магнітної системи двополюсною. Робота пристрою здійснюється наступним чином. Постійні магніти 5 двополюсної магнітної системи створюють у внутрішній порожнині ротора 4 постійне радіальне магнітне поле. При подачі трифазної напруги від перетворювача частоти на обмотки 3 синхронної електричної машини ротор 4 приводиться в обертання, і створюється сумарне обертове магнітне поле. Під впливом обертового магнітного поля в рідкому металі збуджуються вихрові струми. Від взаємодії вихрових струмів з обертовим магнітним полем у рідкому металі виникають електродинамічні сили. Рідкий метал під дією цих сил починає рухатися в азимутальному напрямку - метал перемішується, його хімічний і структурний склад по всьому об'єму кристалізатора вирівнюється. Коерцитивна сила постійних магнітів 5 і геометрія магнітної системи вибираються, виходячи з вимоги забезпечення необхідної технологічної швидкості обертання рідкого металу. Обмотка статора 3 живиться від перетворювача частоти, що дозволяє змінювати швидкість обертання магнітного поля постійних магнітів. 2 UA 104508 U 5 З використанням рішення, що заявляться, виконано ескізний проект для базового зразка машини безперервного лиття заготівок. Таким чином, у порівнянні з прототипами використання запропонованого електромагнітного перемішувача рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок дозволяє досягти нового технічного результату підвищення його надійності при одночасному зменшенні споживання реактивної потужності і нагріву магнітів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Електромагнітний перемішувач рідкого металу в кристалізаторі безперервного лиття заготовок, до складу якого входять статор електричної машини і її порожнистий ротор, до внутрішньої поверхні якого прикріплено постійні магніти, який відрізняється тим, що ярмо порожнистого ротора виконується із неферомагнітного матеріалу. 3 UA 104508 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4