DE1508581B1

DE1508581B1 - Stator of an electromagnetic stirring device for mixing liquid metal

Info

Publication number: DE1508581B1
Application number: DE19661508581
Authority: DE
Inventors: Nikolai Pavlovich; Belyanin Konstantin Vasilievieh; Pinsky Gripcory Borisovich; Kaplan Moisei Yakovlevieh; Soi*-a Mikhail Alexandrovich; Leningrad Ivanov (Sowjetunion)
Original assignee: Leningradsky Filial Vsesojuznogo Nauehno-Issledovatelskogo Instituta Elektromekhaniki, Leningrad (Sowjetunion)
Priority date: 1966-07-29
Filing date: 1966-07-29
Publication date: 1970-04-02

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektromagnetischen Rührvorrichtung zum Durchmischen flüssigen Metalls in vorzugsweise Lichtbogenstahlöfen, auf dessen Blechpaket eine Mehrphasenwicklung angeordnet ist.The invention relates to a stator of an electromagnetic stirring device for mixing liquid metal in preferably electric arc steel furnaces, on its Laminated core a polyphase winding is arranged.

Die Vergrößerung des Fassungsvermögens von Lichtbogenschmelzöfen hat bedeutende Schwierigkeiten für die Durchmischung großer Metallschmelzbäder zur Folge.The increase in the capacity of arc melting furnaces has result in significant difficulties for mixing large molten metal baths.

Da die heutigen in Elektroschmelzöfen erschmolzenen Legierungsstähle eine große Anzahl verschiedener Bestandteile enthalten, muß das Stahlbad intensiv durchmischt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Legierungszusätze über das ganze Bad und somit die Homogenität der chemischen Zusammensetzung des Stahls zu sichern. Durch eine intensive Durchmischung wird außerdem die Schmelzdauer verringert, wodurch eine Einsparung an Energie und Elektroden erzielt, die Durchsatzleistung der Aüsrüstung vergrößert sowie die oberflächlich schwimmende Schlacke entfernt wird, was nicht zuletzt die Arbeit der Stahlgießer bedeutend erleichtert.Since today's alloy steels melted in electric melting furnaces contain a large number of different components, the steel bath must be intense mixed in order to ensure that the alloy additives are evenly distributed over the whole bath and thus the homogeneity of the chemical composition of the steel to back up. Intensive mixing also reduces the melting time, thereby achieving a saving in energy and electrodes, the throughput the equipment enlarged and the surface floating slag removed which not least makes the work of the steel foundry much easier.

Es sind mehrere elektromagnetische Durchmischungsverfahren für Metallschmelzbäder bekannt, die eine Badbewegung durch magnetische Wechselfelder hervorrufen. Nach einem dieser Verfahren wird unterhalb des Ofenbodens eine wechselstromgespeiste Einphasenspule angeordnet. Die Magnetflußänderungen im Spulenkern rufen eine Bewegung im Metallschmelzbad hervor und begünstigen dessen Durchmischung.There are several electromagnetic mixing processes for molten metal baths known that cause a bath movement by alternating magnetic fields. To One of these methods is an alternating current fed below the furnace floor Arranged single phase coil. The changes in the magnetic flux in the coil core cause movement in the molten metal bath and promote its mixing.

Nach einem anderen Verfahren wird unterhalb des Ofenbodens ein gleichstromerregter. umlaufender Rotor angeordnet. Diese bekannten Verfahren haben infolge ihrer unbefriedigenden Wirtschaftlichkeit keine weitgehende Verbreitung gefunden. In der Industrie hat ein Verfahren Eingang gefunden, das eine Durchmischung des Metallschmelzbades durch ein magnetisches Wanderfeld hervorruft, das durch einen unterhalb des Ofenbodens angeordneten Zweiphasen-Stator erzeugt wird.According to another method, a DC-excited is created below the furnace floor. arranged rotating rotor. These known methods have as a result of their unsatisfactory Economy not found widespread. In the industry it has a process found entrance that a thorough mixing of the molten metal bath causes a traveling magnetic field that is generated by an underneath the furnace floor arranged two-phase stator is generated.

Die Änderung des das Metallschmelzbad durchsetzenden Magnetflusses führt zur Bildung von Strömen im Metallschmelzbad, die ihr eigenes Magnetfeld erzeugen.The change in the magnetic flux passing through the molten metal bath leads to the formation of currents in the molten metal bath, which generate their own magnetic field.

Bekannt sind drei Hauptformen des Stators: flache, bogenförmige und vielkantige, wobei die Kantenzahl durch die Form des Ofenbodens bestimmt wird.Three main forms of stator are known: flat, curved and polygonal, the number of edges being determined by the shape of the furnace base.

Die Wicklung besteht entweder aus schraubenförmig gewickelten Spulen, die auf ein Eisenjoch aufgeschoben sind (s. deutsche Auslegeschrift 1060 556), oder aus flachen Spulen, deren beide Spulenseiten auf der dem Ofenboden zugewandten Statoroberfläche angeordnet sind. Die Wickelköpfe der letzteren sind gegen die Spulenseiten um 45 bis 90° abgebogen, was durch die Einbauerfordernisse der mindestens drei Spulen bedingt ist.The winding consists either of helically wound coils, which are pushed onto an iron yoke (see German Auslegeschrift 1060 556), or of flat coils, both coil sides on the stator surface facing the furnace floor are arranged. The end turns of the latter are against the coil sides at 45 bent to 90 °, which is due to the installation requirements of the at least three coils is conditional.

Bei diesen bekannten Statorkonstruktionen weist jede Spule daher eine komplizierte geometrische Form auf, und die einzelnen Wicklungselemente liegen in verschiedenen Ebenen. Das erschwert die Fertigung solcher Spulen; da jede Spule in der Regel aus einer Vielzahl von Windungen besteht, die durch massive Leiter mit großem Querschnitt gebildet werden. Die Länge einer Windung beträgt etwa 10 m. Da die anderen Statorelemente in ihrem Aufbau verhältnismäßig einfach sind, wird der Fertigungsaufwand des Stators in hohem Maße durch den Schwierigkeitsgrad der Wicklungsherstellung bestimmt.In these known stator designs, each coil therefore has one complex geometric shape, and the individual winding elements are in different levels. This complicates the production of such coils; there every coil usually consists of a multitude of turns made by massive conductors be formed with a large cross-section. The length of one turn is about 10 m. Since the other stator elements are relatively simple in structure, will the manufacturing effort of the stator to a large extent due to the degree of difficulty of the Winding manufacture determined.

Eine bedeutende Verkürzung des Herstellungsvorganges ist deshalb vor allem durch eine Vereinfachung der Spulenfertigung für die Statorwicklung möglich.A significant shortening of the manufacturing process is therefore ahead mainly possible by simplifying the coil production for the stator winding.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer elektromagnetischen Rührvorrichtung zum Durchmischen flüssigen Metalls anzugeben, dessen Konstruktion fertigungstechnische Vereinfachungen und eine wesentliche, die Ohmschen Verluste der Wicklung herabsetzende Ersparnis an Wicklungskupfer ermöglicht.The invention is based on the object of a stator of an electromagnetic Stirring device for mixing liquid metal to indicate its construction technical manufacturing simplifications and an essential one, the ohmic losses the winding-reducing saving of winding copper allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Ofenboden zugewandte Fläche des Statorblechpaketes stufenförmig angeordnete Ausnehmungen aufweist und auf jede Stufe eine Spule aufgelegt ist, deren Wickelköpfe und Spulenseiten in einer Ebene liegen.This object is achieved according to the invention in that the furnace floor Has facing surface of the stator core stacked recesses and a coil is placed on each step, its winding heads and coil sides lie in one plane.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Anordnung des Stators am Schmelzofen in Seitenansicht, F i g. 2 die Anordnung des Stators am Schmelzofen in Draufsicht, F i g. 3 den V-förmigen Stator in Seitenansicht, F i g. 4 den gleichen Stator im Schnitt nach IV-IV in F i g. 3, F i g. 5 den Stator in Draufsicht.An exemplary embodiment of the invention is illustrated below with reference to FIG Drawings explained in more detail. It shows F i g. 1 the arrangement of the stator on the melting furnace in side view, F i g. 2 the arrangement of the stator on the melting furnace in plan view, F i g. 3 the V-shaped stator in side view, F i g. 4 the same stator in Section according to IV-IV in FIG. 3, fig. 5 the stator in plan view.

Am Lichtbogenstahlofen 1 (F i g. 1) befindet sich der Stator 2 unterhalb des Ofenbodens 25.The stator 2 is located below the arc steel furnace 1 (FIG. 1) of the furnace floor 25.

Das magnetische Wanderfeld 3 (F i g. 2) in der Schmelzzone setzt den flüssigen Stahl in Bewegung, wodurch eine intensive Durchmischung erfolgt.The traveling magnetic field 3 (F i g. 2) in the melting zone sets the liquid steel in motion, which results in intensive mixing.

Der Stator 2 (F i g. 3 und 4) enthält ein Magnetjoch, das aus etwa 10 mm dicken Blechen 5 aus ferromagnetischem Material zusammengesetzt ist. Die Endbleche 6 dieses Blechpakets 4 sind etwa 50 mm stark und ragen über das Grundblechpaket hinaus.The stator 2 (F i g. 3 and 4) contains a magnetic yoke, which consists of about 10 mm thick sheets 5 is composed of ferromagnetic material. The end plates 6 of this laminated core 4 are about 50 mm thick and protrude over the basic laminated core out.

In den Endblechen 6 sind Öffnungen 7 zur Mitnahme des Stators beim Heben vorgesehen. Jedes Blech des Pakets 4 ist mit Isolierlack überzogen. Das Blechpaket 4 ist mittels isolierter Schraubenbolzen 8 in sich gehalten. Um die Oberfläche des Stators 2 der Form des Ofenbodens 25 besser anzupassen und näher an diesen heranzurücken, ist das Statorblechpaket 4 V-förmig ausgeführt, wobei seine Schenkel im stumpfen Winkel a zueinander stehen.In the end plates 6 are openings 7 for driving the stator Lifting provided. Each sheet of the package 4 is coated with insulating varnish. The sheet metal package 4 is held in place by means of insulated screw bolts 8. To the surface of the The stator 2 can be better adapted to the shape of the furnace floor 25 and moved closer to it, the stator core 4 is V-shaped, with its legs in the butt Angle a to each other.

Die dem Ofenboden 25 zugewandte Fläche des Statorblechpakets 4 weist stufenförmig angeordnete Ausnehmungen 9 auf. Auf diesen Stufen in der Oberfläche des Blechpakets 4 liegen die Wicklungsspulen 10,11,12 und 13; die gegen das Blechpaket 4 mittels Einlagen 14 aus Isoliermaterial, z. B. aus Glasfaserschichtstoff isoliert sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Wicklungsspulen eingezeichnet, wobei die Spulen 10,11. einer Phase, 12 und 13 der anderen Phase zugeordnet sind. Die Wickelköpfe 15 (F i g. 5) liegen mit den Spulenseiten in gleicher Ebene, wobei die Spulen teilweise in den im Blechpaket 4 des Stators 2 angeordneten Ausnehmungen 9 untergebracht sind. Die über das Blechpaket hinausragenden Wicklungsteile; nämlich die Wickelköpfe 15, ruhen auf Trägern 16 (F i g. 4), die am Blechpaket 4 befestigt sind.The surface of the laminated stator core 4 facing the furnace bottom 25 has recesses 9 arranged in steps. On these levels in the surface of the laminated core 4 are the winding coils 10, 11, 12 and 13; those against the laminated core 4 by means of inserts 14 made of insulating material, for. B. isolated from fiberglass laminate are. In this exemplary embodiment, four winding coils are shown, with the coils 10, 11. one phase, 12 and 13 are assigned to the other phase. the Winding heads 15 (FIG. 5) lie with the coil sides in the same plane, with the Coils partially in the recesses arranged in the laminated core 4 of the stator 2 9 are housed. The winding parts protruding beyond the laminated core; namely the winding heads 15 rest on supports 16 (FIG. 4) which are attached to the laminated core 4 are.

Die Wicklungsspulen .10,11,12,13 werden am Blechpaket 4 und den Trägern 16 (F i g. 4) mittels Gewindebolzen 17 (F i g. 5) und Druckschienen 18 befestigt. Um die Streuung und die Verluste herabzusetzen, werden die Befestigungselemente aus unmagnetischen Werkstoffen, z. B. aus unmagnetischem Stahl ausgeführt.The winding coils .10,11,12,13 are on the laminated core 4 and the carriers 16 (Fig. 4) by means of Threaded bolt 17 (Fig. 5) and pressure rails 18 attached. In order to reduce the dispersion and the losses, the fasteners made of non-magnetic materials, e.g. B. made of non-magnetic steel.

Um die Wicklung vor der Wärmeabstrahlung vom Ofenboden 25 sowie vor einem möglichen Eindringen von flüssigem Stahl von oben zu schützen, hat der Stator 2 eine feuerfeste Abdeckung, die aus zwei Schichten wärmebeständiger Platten 19 besteht, welche mit gegeneinander versetzten Stößen angeordnet sind. Die Platten 19 werden an dem Magnetkern 4 oder an den Druckschienen 18 mittels Gewindebolzen 20 befestigt.To the winding before the heat radiation from the furnace bottom 25 as well as before The stator has to protect against possible penetration of liquid steel from above 2 a refractory cover made of two layers of heat-resistant panels 19 consists, which are arranged with mutually offset joints. The plates 19 are attached to the magnetic core 4 or to the pressure rails 18 by means of threaded bolts 20 attached.

Die Statorstirnteile sind durch eine Ummantelung 21, 22 (F i g. 4) geschützt. Innerhalb der Ummantelung 21, 22 sind Rohrelemente 23 zur Kühlwasserzufuhr und Klemmen 24 zum Anschließen der Wicklungsspulen untergebracht.The stator front parts are covered by a casing 21, 22 (Fig. 4) protected. Inside the casing 21, 22 are pipe elements 23 for supplying cooling water and terminals 24 for connecting the winding coils.

Claims

Claim: stator of an electromagnetic stirring device for Mixing of liquid metal in preferably electric arc steel furnaces on its laminated core a polyphase winding is arranged, characterized in that the furnace bottom (25) facing surface of the stator core (4) recesses arranged in a step shape (9) and a coil (10, 11, 12, 13) is placed on each step, the winding heads (15) and coil sides are in one plane.