IT201800009459A1

IT201800009459A1 - AGITATOR, AGITATION PLANT AND METHOD OF OPERATION OF AN AGITATOR TO AGITATE A LIQUID METAL

Info

Publication number: IT201800009459A1
Application number: IT102018000009459A
Authority: IT
Inventors: Francesco Comuzzi; Aldo Moratti; Mario Duri'
Original assignee: Hessiana Srl
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-04-15

Description

Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:

“AGITATORE, IMPIANTO DI AGITAZIONE E METODO DI FUNZIONAMENTO DI UN AGITATORE PER AGITARE UN METALLO LIQUIDO” "AGITATOR, AGITATION PLANT AND OPERATING METHOD OF AN AGITATOR TO AGITATE A LIQUID METAL"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Forme di realizzazione qui descrite si riferiscono ad un agitatore, un impianto di agitazione ed un metodo di funzionamento di un agitatore per agitare un metallo liquido per, ad esempio utilizzabili nella colata continua dell’acciaio. Embodiments described here refer to an agitator, an agitation plant and a method of operation of an agitator for agitating a liquid metal for, for example, usable in the continuous casting of steel.

In particolare, forme di realizzazione qui descrite si riferiscono ad un agitatore, impianto di agitazione e metodo di funzionamento di un agitatore per agitare un metallo liquido, in grado di generare dei moti convettivi di rimescolamento all’interno del metallo liquido, otenendo una maggiore omogeneizzazione chimica e una migliore degassificazione del bagno fuso durante la colata, al fine di ottenere un prodoto siderurgico di elevata qualità. In particular, embodiments described herein refer to a stirrer, stirring plant and method of operation of an stirrer for stirring a liquid metal, capable of generating convective mixing motions within the liquid metal, obtaining greater homogenization chemistry and better degassing of the molten pool during casting, in order to obtain a high quality steel product.

L’agitatore, impianto di agitazione e metodo di funzionamento di un agitatore per agitare un metallo liquido secondo le forme di realizzazione qui descrite possono essere utilizzati sia nell’ambito della colata continua dell’acciaio, sia in altri ambiti metallurgici che prevedono l'impiego di metalli allo stato liquido, cioè fluidi a elevata conducibilità elettrica, quali, ad esempio, il setore dell'alluminio, ad esempio come rimescolatore o agitatore del metallo nei forni o negli stampi o, analogamente, nel settore del bronzo. The stirrer, stirring system and method of operation of an stirrer for stirring a liquid metal according to the embodiments described herein can be used both in the context of the continuous casting of steel and in other metallurgical fields which involve the use of metals in the liquid state, i.e. fluids with high electrical conductivity, such as, for example, the aluminum sector, for example as a metal stirrer or stirrer in furnaces or molds or, similarly, in the bronze sector.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Sono noti gli agitatori elettromagnetici per una linea di colata continua dell’acciaio, i quali sono macchine elettriche statiche il cui compito è di generare un campo magnetico rotante al loro interno. L’interazione tra il campo magnetico e l’acciaio fuso in colata genera dei moti convettivi di rimescolamento del metallo liquido tali da modificare, a livello microscopico, alcuni meccanismi che hanno luogo durante il processo di solidificazione del metallo. Il moto convettivo indotto del fluido consente di ottenere una maggiore omogeneizzazione chimica e una miglior degassificazione del bagno fuso. Allo stesso tempo, il vorticare dell’acciaio liquido permette un aumento dello scambio termico tra l’acciaio e i dispositivi di raffreddamento primario e secondario, agevolando il processo di raffreddamento e solidificazione. Questi fenomeni indotti si traducono in un netto miglioramento delle proprietà meccaniche del prodotto finale, con una struttura cristallina più fine ed omogenea e una drastica riduzione dei difetti sia superficiali sia interni, quali cricche, pori, inclusioni, ecc.. Quindi, i sistemi di rimescolamento elettromagnetici negli impianti di colata continua sono diventati oramai un elemento importante, se non indispensabile, per la produzione di acciaio di elevata qualità, in grado di soddisfare le specifiche sempre più restringenti del mercato. Electromagnetic stirrers for a continuous steel casting line are known, which are static electrical machines whose task is to generate a rotating magnetic field inside them. The interaction between the magnetic field and the molten steel in the casting generates convective stirring motions of the liquid metal such as to modify, at a microscopic level, some mechanisms that take place during the solidification process of the metal. The induced convective motion of the fluid allows for greater chemical homogenization and better degassing of the molten bath. At the same time, the swirling of the liquid steel allows an increase in the heat exchange between the steel and the primary and secondary cooling devices, facilitating the cooling and solidification process. These induced phenomena result in a clear improvement in the mechanical properties of the final product, with a finer and more homogeneous crystalline structure and a drastic reduction of both surface and internal defects, such as cracks, pores, inclusions, etc. Electromagnetic mixing in continuous casting plants have now become an important, if not indispensable, element for the production of high quality steel, capable of satisfying the increasingly restrictive specifications of the market.

Gli agitatori elettromagnetici noti sono realizzati normalmente con un nucleo ferromagnetico di forma toroidale, assialsimmetrico rispetto ad un asse di colata del metallo liquido. Tipicamente, tale nucleo ferromagnetico è provvisto di una pluralità di espansioni polari idonee per l’alloggiamento di uno o più avvolgimenti elettrici alimentati da una sorgente elettrica a corrente alternata, nella maggior parte dei casi di tipo trifase. Inoltre, gli avvolgimenti elettrici sono collegati elettricamente fra loro in modo tale da generare un campo magnetico rotante rispetto all’asse di colata, orientato trasversalmente a quest’ultimo. L’interazione tra il campo magnetico prodotto dall’agitatore elettromagnetico e il metallo liquido produce delle forze, dette anche forze di Lorentz, che agiscono sul metallo liquido stesso conferendogli un moto rotatorio. Tale moto si aggiunge a quello di avanzamento lineare del metallo liquido lungo l’asse di colata, creando così un moto risultante di tipo elicoidale di rimescolamento, che consente di realizzare prodotti solidificati di elevata qualità, aventi una struttura cristallina più fine e omogenea, una netta riduzione di difetti superficiali e un notevole miglioramento delle proprietà meccaniche. The known electromagnetic stirrers are normally made with a ferromagnetic core of toroidal shape, axially symmetrical with respect to a casting axis of the liquid metal. Typically, this ferromagnetic core is provided with a plurality of pole pieces suitable for housing one or more electrical windings powered by an alternating current electrical source, in most cases of the three-phase type. In addition, the electrical windings are electrically connected to each other in such a way as to generate a rotating magnetic field with respect to the casting axis, oriented transversely to the latter. The interaction between the magnetic field produced by the electromagnetic stirrer and the liquid metal produces forces, also called Lorentz forces, which act on the liquid metal itself, giving it a rotary motion. This motion is added to the linear advancement of the liquid metal along the casting axis, thus creating a resulting helical mixing motion, which allows the creation of solidified products of high quality, having a finer and more homogeneous crystalline structure, a net reduction of surface defects and a notable improvement in mechanical properties.

In una linea di colata continua possono essere presenti più agitatori elettromagnetici collocati in diversi punti, in funzione del grado di solidificazione dell’acciaio. Possono essere previsti agitatori di lingottiera, o M-EMS (Mould Electromagnetic Stirring), di linea, o S-EMS (Strand Electromagnetic Stirring) e di piede, o F-EMS (Final Electromagnetic Stirring). Il numero di agitatori magnetici che si possono trovare lungo la linea di colata è legato alle dimensioni del blumo di acciaio e al grado di qualità voluto. Infatti, maggiore è la sezione del prodotto, maggiore è il tempo di raffreddamento della massa e, quindi, la quantità di energia che deve essere fornita al fluido per mantenerlo in movimento. Solitamente, per le sezioni di piccole dimensioni, è presente unicamente il primo agitatore M-EMS posto attorno alla lingottiera all’inizio della linea di colata. In a continuous casting line there may be several electromagnetic stirrers located in different points, depending on the degree of solidification of the steel. Ingot mold stirrers, or M-EMS (Mold Electromagnetic Stirring), line, or S-EMS (Strand Electromagnetic Stirring) and foot stirrers, or F-EMS (Final Electromagnetic Stirring) can be provided. The number of magnetic stirrers that can be found along the casting line is related to the size of the steel bloom and the desired quality grade. In fact, the larger the section of the product, the greater the cooling time of the mass and, therefore, the amount of energy that must be supplied to the fluid to keep it moving. Usually, for small sections, there is only the first M-EMS agitator placed around the mold at the beginning of the casting line.

Un tradizionale sistema di agitazione prevede, oltre all’agitatore elettromagnetico, anche un impianto di raffreddamento, un inverter di alimentazione, un trasformatore d’isolamento, un sistema di controllo, cavi e tubazioni di collegamento. L’agitatore elettromagnetico è il principale elemento del sistema: per generare il campo magnetico per movimentare la massa di metallo liquido è necessario alimentare la macchina con correnti di notevole entità che, per le configurazioni più classiche, superano i 300Arins· Tale corrente sviluppa, per effetto Joule, una notevole quantità di calore che deve essere smaltita per non compromettere il funzionamento dei materiali impiegati per la costruzione delle parti attive. Per smaltire tale potenza termica, dagli agitatori elettromagnetici, rimpianto di raffreddamento opera mediante un continuo flusso d’acqua demineralizzata che asporta il calore dalle parti attive dell’agitatore e lo cede tramite uno scambiatore di calore, all’acqua industriale. Tale impianto può comprendere pompe di ricircolo dell’acqua, filtri, valvole di controllo, dispositivi di misura dei parametri chimico-fisici, e altro ancora per garantire una corretta azione di raffreddamento e quindi il funzionamento degli agitatori elettromagnetici. Va da sé che il funzionamento dell’impianto di raffreddamento in sé consuma considerevoli quantità di energia e quindi grava sull’efficienza energetica associata all’agitatore elettromagnetico. Inoltre, l’impianto di raffreddamento, oltre a richiedere la normale manutenzione, può essere soggetto a guasti o malfunzionamenti, causati ad esempio da improvvisi cali di portata dell’acqua di raffreddamento, che possono compromettere il funzionamento dell’agitatore elettromagnetico o addirittura danneggiarlo. A traditional stirring system includes, in addition to the electromagnetic stirrer, also a cooling system, a power inverter, an isolation transformer, a control system, cables and connection pipes. The electromagnetic stirrer is the main element of the system: to generate the magnetic field to move the mass of liquid metal it is necessary to feed the machine with currents of considerable entity which, for the most classic configurations, exceed 300 ArinsThis current develops, for Joule effect, a considerable amount of heat that must be disposed of in order not to compromise the functioning of the materials used for the construction of the active parts. To dispose of this thermal power, from the electromagnetic stirrers, the cooling system operates by means of a continuous flow of demineralized water which removes the heat from the active parts of the stirrer and transfers it through a heat exchanger to the industrial water. This system may include water recirculation pumps, filters, control valves, chemical-physical parameters measuring devices, and more to ensure proper cooling action and therefore the operation of the electromagnetic stirrers. It goes without saying that the operation of the cooling system itself consumes considerable amounts of energy and therefore affects the energy efficiency associated with the electromagnetic agitator. In addition, the cooling system, in addition to requiring normal maintenance, may be subject to failures or malfunctions, caused for example by sudden drops in the cooling water flow, which can compromise the operation of the electromagnetic agitator or even damage it.

Per massimizzare la forza sviluppata, gli agitatori elettromagnetici devono essere alimentati con un sistema di correnti sinusoidali a frequenza ridotta rispetto alla frequenza di rete. Ciò è ottenuto tramite la conversione di potenza attuata dallinverter di alimentazione, o convertitore di potenza, che genera la tensione necessaria a far circolare il prestabilito valore di corrente a frequenze di pochi Hertz. Tuttavia, per generare un sistema di correnti alternate d’intensità elevate, ad esempio nell’ordine dei 300Arms, è necessario impiegare inverter di elevata potenza e quindi dal costo non trascurabile. To maximize the force developed, the electromagnetic stirrers must be powered with a system of sinusoidal currents at a reduced frequency compared to the mains frequency. This is achieved through the power conversion carried out by the power inverter, or power converter, which generates the voltage necessary to circulate the predetermined current value at frequencies of a few Hertz. However, to generate a system of alternating currents of high intensity, for example in the order of 300Arms, it is necessary to use high-power inverters and therefore with a non-negligible cost.

Il trasformatore d’isolamento, invece, è l’elemento indispensabile, negli agitatori tradizionali, che adatta le caratteristiche di alimentazione del convertitore di potenza a quella della rete elettrica interna dell’acciaieria. Il trasformatore d’isolamento permette di creare un particolare sistema elettrico che consente alla macchina di proseguire il servizio nel caso in cui accada un primo guasto dei conduttori interni all’agitatore elettromagnetico, senza creare possibili condizioni di rischio di contatto indiretto. Il sistema di controllo è importante, vista la complessità di gestione dell’intero schema di impianto di agitazione, ottenere un corretto coordinamento tra l’agitatore elettromagnetico, l’impianto di raffreddamento, l inverter ed il trasformatore d’isolamento, impostando i valori di funzionamento dei vari parametri operativi del sistema. Il continuo controllo dei parametri è importante perché consente, inoltre, di rilevare e opportunamente segnalare eventuali possibili condizioni di pericolo e malfunzionamento. The isolation transformer, on the other hand, is the indispensable element, in traditional agitators, which adapts the power supply characteristics of the power converter to that of the internal electrical network of the steel plant. The isolation transformer allows you to create a particular electrical system that allows the machine to continue the service in the event that a first failure of the conductors inside the electromagnetic agitator occurs, without creating possible conditions of risk of indirect contact. The control system is important, given the complexity of managing the entire stirring system scheme, to obtain correct coordination between the electromagnetic stirrer, the cooling system, the inverter and the isolation transformer, by setting the values of operation of the various operating parameters of the system. The continuous control of the parameters is important because it also allows the detection and appropriate signaling of any possible dangerous conditions and malfunctions.

Quanto sopra denota una complessità realizzativa e di gestione dei sistemi di agitazione elettromagnetica tradizionali che, oltre ad assorbire elevate correnti elettriche e generare elevata potenza termica, richiedono una continua e costante manutenzione. Ad esempio, l’acqua demineralizzata del sistema di raffreddamento deve essere sottoposta a continui controlli dei parametri elettrochimici, anche mediante specifiche analisi di laboratorio, affinché rimangano all’ interno d’intervalli ben definiti per il corretto funzionamento di tutto il sistema. The above denotes a manufacturing and management complexity of traditional electromagnetic stirring systems which, in addition to absorbing high electrical currents and generating high thermal power, require continuous and constant maintenance. For example, the demineralized water of the cooling system must be subjected to continuous checks of the electrochemical parameters, including through specific laboratory analyzes, so that they remain within well-defined ranges for the proper functioning of the entire system.

Ancora, gli agitatori noti sono soggetti a frequenti danni del sistema isolante che mettono fuori servizio le macchine, in quanto sono essenzialmente costituiti da avvolgimenti percorsi da corrente elettrica immersi in acqua. Le cause possono essere principalmente attribuibili, ad esempio, a cali di portata dell’acqua di raffreddamento -visto le correnti in gioco bastano pochi secondi senza acqua per compromettere la funzionalità della macchina - e/o al sistema di alimentazione che sollecita l’isolamento degli avvolgimenti elettrici. Furthermore, known agitators are subject to frequent damage to the insulating system which put the machines out of service, since they essentially consist of windings carried by electric current immersed in water. The causes can be mainly attributable, for example, to drops in the cooling water flow rate - given the currents involved, a few seconds without water are enough to compromise the functionality of the machine - and / or to the power supply system that stresses the insulation of the electric windings.

Nonostante la complessità impiantistica e di gestione, con relativi costi, del sistema di agitazione elettromagnetica, esso rappresenta un elemento fondamentale per assicurare un elevato standard qualitativo del prodotto finito in una linea di colata dell’acciaio. Despite the plant engineering and management complexity, with related costs, of the electromagnetic stirring system, it represents a fundamental element to ensure a high quality standard of the finished product in a steel casting line.

Esiste pertanto la necessità di perfezionare un agitatore, un impianto di agitazione ed un metodo di funzionamento di un agitatore per agitare un metallo liquido che possano superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica nota. There is therefore a need to improve an agitator, an agitation system and a method of operation of an agitator for agitating a liquid metal which can overcome at least one of the drawbacks of the known art.

In particolare, è sentita l’esigenza di fornire un agitatore magnetico che offra una soluzione affidabile, funzionale e che sia semplice da manovrare, che abbia un ridotto consumo di energia elettrica, che generi minore potenza termica e che abbia ridotte necessità di manutenzione, sia ordinaria, sia straordinaria. In particular, the need is felt to provide a magnetic stirrer that offers a reliable, functional solution that is simple to operate, that has a reduced consumption of electricity, that generates less thermal power and that has reduced maintenance needs, both ordinary and extraordinary.

In particolare, è quindi uno scopo del presente trovato realizzare un agitatore magnetico meno complesso, che non richieda impianti di raffreddamento o inverter di elevata potenza. In particular, it is therefore an object of the present invention to provide a less complex magnetic stirrer, which does not require high-power cooling systems or inverters.

Ulteriormente, è pure uno scopo del presente trovato mettere a disposizione un agitatore magnetico che sia economico dal punto di vista realizzativo e manutentivo. E pure uno scopo del presente trovato realizzare un agitatore magnetico che abbia una migliore efficienza energetica e quindi dai consumi energetici ridotti rispetto alla tecnica nota. Furthermore, it is also an object of the present invention to provide a magnetic stirrer which is economical from the construction and maintenance point of view. It is also an object of the present invention to provide a magnetic stirrer which has a better energy efficiency and therefore a reduced energy consumption with respect to the known art.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain these and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale. The present invention is expressed and characterized in the independent claims. The dependent claims disclose other features of the present invention or variants of the main solution idea.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un agitatore magnetico per agitare un metallo liquido. Il suddetto agitatore magnetico comprende un nucleo ferromagnetico toroidale, simmetrico rispetto ad un asse centrale. Tale nucleo ferromagnetico toroidale è rotante attorno al suddetto asse centrale. L’agitatore magnetico, inoltre, comprende una pluralità di magneti permanenti montati internamente a tale nucleo ferromagnetico da parti diametralmente opposte e configurati per generare un campo magnetico statico orientato trasversalmente rispetto all’asse centrale. L’agitatore magnetico comprende, inoltre, un organo motore elettrico configurato per porre in rotazione il nucleo ferromagnetico intorno all’asse centrale. Vantaggiosamente, il campo magnetico statico generato dai magneti permanenti in combinazione con la rotazione del nucleo ferromagnetico produce un campo magnetico rotante attorno all’asse centrale. Conseguentemente, tale campo magnetico rotante genera dei moti convettivi di rimescolamento all’interno del metallo liquido presente o che passa attraverso detto nucleo ferromagnetico in rotazione, conferendo al metallo liquido un moto elicoidale. Embodiments described herein refer to a magnetic stirrer for stirring a liquid metal. The aforesaid magnetic stirrer comprises a toroidal ferromagnetic core, symmetrical with respect to a central axis. This toroidal ferromagnetic core rotates around the aforementioned central axis. The magnetic stirrer also includes a plurality of permanent magnets mounted inside this ferromagnetic core on diametrically opposite sides and configured to generate a static magnetic field oriented transversely to the central axis. The magnetic stirrer also includes an electric motor member configured to rotate the ferromagnetic core around the central axis. Advantageously, the static magnetic field generated by the permanent magnets in combination with the rotation of the ferromagnetic core produces a rotating magnetic field around the central axis. Consequently, this rotating magnetic field generates convective mixing motions within the liquid metal present or passing through said rotating ferromagnetic core, giving the liquid metal a helical motion.

Vantaggiosamente, le forme realizzative qui descritte non impiegano alcun avvolgimento elettrico per generare tale campo magnetico; ciò consente di ridurre la complessità dello schema impiantistico per il corretto funzionamento dell’agitatore magnetico. Infatti, non è richiesta l’installazione di un impianto di raffreddamento, né di utilizzare trasformatori d’isolamento e inverter di elevata potenza. Advantageously, the embodiments described here do not use any electric winding to generate this magnetic field; this allows to reduce the complexity of the plant design for the correct functioning of the magnetic stirrer. In fact, the installation of a cooling system is not required, nor the use of isolation transformers and high power inverters.

Ulteriori forme di realizzazione si riferiscono ad un impianto di agitazione magnetica per agitare un metallo liquido, il quale impianto è costituito esclusivamente da uno o più agitatori magnetici in accordo con la presente descrizione, da un convertitore di potenza ed un sistema di controllo. Further embodiments refer to a magnetic stirring system for stirring a liquid metal, which system consists exclusively of one or more magnetic stirrers in accordance with the present description, a power converter and a control system.

Ancora ulteriori forme di realizzazione si riferiscono ad una linea di colata continua per colare un metallo liquido, comprendente almeno di una lingottiera in cui viene colato un metallo liquido lungo un asse di colata, la quale linea di colata comprende uno o più agitatori magnetici in accordo con la presente descrizione, disposti in una o più rispettive specifiche posizioni lungo l’asse di colata. Still further embodiments refer to a continuous casting line for casting a liquid metal, comprising at least one mold in which a liquid metal is poured along a casting axis, which casting line comprises one or more magnetic stirrers in accordance with the present description, arranged in one or more respective specific positions along the casting axis.

Inoltre, forme di realizzazione si riferiscono ad un metodo di funzionamento di un agitatore magnetico per agitare un metallo liquido. Tale metodo prevede di fornire almeno un agitatore magnetico in accordo con la presente descrizione e mettere in rotazione il nucleo ferromagnetico attorno ad un asse centrale, in modo da porre in rotazione il campo magnetico statico orientato trasversalmente a detto asse centrale generato dai magneti permanenti montati all’ interno di detto nucleo ferromagnetico per indurre, nel metallo liquido presente o che transita attraverso detto nucleo ferromagnetico in rotazione, moti convettivi di rimescolamento. Further, embodiments relate to a method of operating a magnetic stirrer for stirring a liquid metal. This method provides to provide at least one magnetic stirrer in accordance with the present description and to rotate the ferromagnetic core around a central axis, so as to rotate the static magnetic field oriented transversely to said central axis generated by the permanent magnets mounted on the inside of said ferromagnetic core to induce mixing convective motions in the liquid metal present or passing through said ferromagnetic core in rotation.

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi della presente divulgazione saranno meglio compresi con riferimento alla seguente descrizione, alle tavole di disegno e alle annesse rivendicazioni. Le tavole di disegno, che sono integrate e facenti parte della presente descrizione, illustrano alcune forme di realizzazione del presente oggetto e, unitamente alla descrizione, si propongono di descrivere i principi della divulgazione. These and other aspects, features and advantages of the present disclosure will be better understood with reference to the following description, the drawing tables and the attached claims. The drawing tables, which are integrated and forming part of the present description, illustrate some embodiments of the present object and, together with the description, aim to describe the principles of disclosure.

I vari aspetti e caratteristiche descritte nella presente descrizione possono essere applicati individualmente, dove possibile. Questi aspetti individuali, ad esempio aspetti e caratteristiche presenti nella descrizione oppure nelle rivendicazioni dipendenti allegate, possono essere oggetto di domande divisionali. The various aspects and features described in the present disclosure can be applied individually where possible. These individual aspects, for example aspects and characteristics present in the description or in the attached dependent claims, can be the subject of divisional questions.

Si fa notare che qualsiasi aspetto o caratteristica che si trovi essere già nota durante la procedura di brevettazione si intende non essere rivendicata ed essere l’oggetto di un disclaimer. It should be noted that any aspect or characteristic that is found to be already known during the patenting procedure is intended not to be claimed and to be the subject of a disclaimer.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Affinché si possano comprendere in maggior dettaglio le caratteristiche sopra esposte della presente invenzione, una descrizione dell’invenzione più dettagliata, brevemente sopra riassunta, può essere fornita con riferimento ad alcune forme di realizzazione. Le annesse tavole di disegno si riferiscono a forme di realizzazione della divulgazione e sono descritte di seguito. In order to understand the aforementioned characteristics of the present invention in greater detail, a more detailed description of the invention, briefly summarized above, can be provided with reference to some embodiments. The accompanying drawing tables refer to embodiments of the disclosure and are described below.

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of embodiments, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la fig. 1 è una linea di colata continua provvista di un agitatore magnetico in accordo con forme di realizzazione qui descritte; - fig. 1 is a continuous casting line provided with a magnetic stirrer in accordance with embodiments described here;

- la fig. 2 è una vista dall’alto di una possibile forma realizzativa di un agitatore magnetico in accordo forme di realizzazione qui descritte, in cui è stata rimossa per comodità la flangia copertura superiore; - fig. 2 is a top view of a possible embodiment of a magnetic stirrer according to the embodiments described here, in which the upper cover flange has been removed for convenience;

- la fig. 3 è una sezione lungo la linea III-III di fig. 2 comprendente la flangia di copertura superiore; - fig. 3 is a section along the line III-III of fig. 2 comprising the upper cover flange;

- la fig. 4 è una vista prospettica di un agitatore magnetico in accordo con le forme di realizzazione qui descritte; - fig. 4 is a perspective view of a magnetic stirrer in accordance with the embodiments described here;

- fig. 5 è una vista prospettica di un agitatore magnetico in accordo con ulteriori forme realizzative qui descritte; - fig. 5 is a perspective view of a magnetic stirrer in accordance with further embodiments described here;

- fig. 6 è una vista prospettica di un agitatore magnetico in accordo con ulteriori forme realizzative qui descritte; - fig. 6 is a perspective view of a magnetic stirrer in accordance with further embodiments described here;

- fig. 7 è una vista prospettica di un agitatore magnetico in accordo con ulteriori forme realizzative qui descritte; - fig. 7 is a perspective view of a magnetic stirrer in accordance with further embodiments described here;

- le figg. 8a, 8b, 8c, 8d, 9a, 9b, 9c, 10 e 11 sono rappresentazioni schematiche di possibili forme di realizzazione dei magneti permanenti all’interno di un agitatore magnetico in accordo con le forme realizzative qui descritte; - figs. 8a, 8b, 8c, 8d, 9a, 9b, 9c, 10 and 11 are schematic representations of possible embodiments of permanent magnets inside a magnetic stirrer in accordance with the embodiments described here;

- la fig. 12 è una rappresentazione schematica di un impianto di agitazione magnetica secondo le forme di realizzazione qui descritte; - fig. 12 is a schematic representation of a magnetic stirring plant according to the embodiments described here;

- le figg. 13 e 14 sono grafici della distribuzione spaziale del campo magnetico prodotto rispettivamente da un agitatore magnetico secondo le forme di realizzazione qui descritte (fig. 13) e da un agitatore elettromagnetico tradizionale noto (fig. 14); in ordinata è presente l’induzione magnetica misurata in mT, in ascissa la circonferenza misurata in mm. - figs. 13 and 14 are graphs of the spatial distribution of the magnetic field produced respectively by a magnetic stirrer according to the embodiments described here (Fig. 13) and by a known conventional electromagnetic stirrer (Fig. 14); in the ordinate there is the magnetic induction measured in mT, in the abscissa the circumference measured in mm.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni. To facilitate understanding, identical reference numbers have been used wherever possible to identify identical common elements in the figures. It should be understood that elements and features of one embodiment can be conveniently incorporated into other embodiments without further specification.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Si farà ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o più esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio è fornito a titolo di illustrazione del trovato e non è inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un’ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sarà comprensivo di tali modifiche e varianti. Reference will now be made in detail to the various embodiments of the invention, of which one or more examples are illustrated in the attached figures. Each example is provided by way of illustration of the invention and is not intended as a limitation thereof. For example, the features illustrated or described as being part of an embodiment may be adopted on, or in association with, other embodiments to produce a further embodiment. It is understood that the present invention will include these modifications and variations.

Forme di realizzazione qui descritte utilizzando le figure allegate si riferiscono ad un agitatore magnetico 10 impiegato per agitare un metallo liquido 11. Embodiments described here using the attached figures refer to a magnetic stirrer 10 used to stir a liquid metal 11.

La fig. 1 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione esemplificative, non limitative, in cui l’agitatore magnetico 10 è utilizzato in una linea di colata continua 33 per l’acciaio. Tuttavia, l’agitatore magnetico 10 può essere impiegato anche in altri ambiti metallurgici che prevedono l'impiego di metalli allo stato liquido, cioè fluidi/liquidi a elevata conducibilità elettrica, quali, ad esempio, il settore dell'alluminio, ad esempio come rimescolatore o agitatore del metallo nei forni o negli stampi o, analogamente, nel settore del bronzo. Fig. 1 is used to describe exemplary, non-limiting embodiments, in which the magnetic stirrer 10 is used in a continuous casting line 33 for steel. However, the magnetic stirrer 10 can also be used in other metallurgical fields which involve the use of metals in the liquid state, i.e. fluids / liquids with high electrical conductivity, such as, for example, the aluminum sector, for example as a scrambler. o metal stirrer in furnaces or molds or, similarly, in the bronze sector.

In possibili forme di realizzazione, il suddetto agitatore magnetico 10 comprende un nucleo ferromagnetico 12 toroidale, assialsimmetrico rispetto ad un asse centrale C, che nel caso specifico viene definito asse di colata C del metallo liquido 11; tale nucleo ferromagnetico 12 è rotante attorno al suddetto asse centrale C, in particolare asse di colata C nel caso di applicazione ad una linea di colata. Nel seguito si descriverà l’agitatore magnetico 10 facendo riferimento all’asse centrale C come un asse di colata C, con riferimento all’ applicazione alla colata continua dell’acciaio, tuttavia la medesima descrizione si può generalizzare ad un generico asse centrale del nucleo ferromagnetico 12, nel caso in cui, ad esempio, l’agitatore magnetico 10 sia impiegato in altri ambiti siderurgici, come sopra descritto. In possible embodiments, the aforesaid magnetic stirrer 10 comprises a toroidal ferromagnetic core 12, axially symmetrical with respect to a central axis C, which in the specific case is defined as casting axis C of the liquid metal 11; this ferromagnetic core 12 rotates around the aforementioned central axis C, in particular casting axis C in the case of application to a casting line. In the following, the magnetic stirrer 10 will be described with reference to the central axis C as a casting axis C, with reference to the application to the continuous casting of steel, however the same description can be generalized to a generic central axis of the ferromagnetic core. 12, if, for example, the magnetic stirrer 10 is used in other iron and steel fields, as described above.

Il suddetto agitatore magnetico 10 comprende, inoltre, una pluralità di magneti permanenti 13 montati internamente a detto nucleo ferromagnetico 12 da parti diametralmente opposte e configurati per generare un campo magnetico statico orientato trasversalmente rispetto a detto asse di colata C. Ad esempio, i magneti permanenti 13 possono essere montati lungo rispettivi porzioni interne del nucleo ferromagnetico 12 di ampiezza angolare definita, da parti diametralmente opposte rispetto a detto asse di colata C. The aforementioned magnetic stirrer 10 also comprises a plurality of permanent magnets 13 mounted inside said ferromagnetic core 12 on diametrically opposite sides and configured to generate a static magnetic field oriented transversely with respect to said casting axis C. For example, permanent magnets 13 can be mounted along respective internal portions of the ferromagnetic core 12 of defined angular width, on diametrically opposite sides with respect to said casting axis C.

Il suddetto agitatore magnetico 10 comprende, inoltre, un organo motore 16 elettrico (si veda ad esempio figg. 3, 4, 5, 6 e 7) configurato per mettere in rotazione il suddetto nucleo ferromagnetico 12 attorno all’asse di colata C. The aforementioned magnetic stirrer 10 also comprises an electric motor member 16 (see for example figs. 3, 4, 5, 6 and 7) configured to rotate the aforementioned ferromagnetic core 12 around the casting axis C.

Vantaggiosamente, il suddetto nucleo ferromagnetico 12 ha una forma sostanzialmente cilindrica, o ad anello. Il nucleo ferromagnetico 12 può essere, in sostanza, configurato come un giogo rotante di materiale ferromagnetico ed a forma di anello o cilindro, al cui interno sono montati i suddetti magneti permanenti 13. Advantageously, the aforementioned ferromagnetic core 12 has a substantially cylindrical or ring shape. The ferromagnetic core 12 can essentially be configured as a rotating yoke of ferromagnetic material and in the shape of a ring or cylinder, inside which the aforementioned permanent magnets 13 are mounted.

In accordo con forme realizzative, la linea di colata continua 33 in cui possono essere utilizzati uno o più agitatori magnetici 10 secondo le forme realizzative qui descritte può essere provvista almeno di una lingottiera 34 in cui viene colato il metallo liquido 11 lungo un’asse di colata C. Tale lingottiera 34 è configurata per raffreddare la superfice esterna del suddetto metallo liquido 11 al fine di realizzare uno strato solidificato 35 che conferisce una maggiore stabilità al metallo stesso durante la colata. In accordance with embodiments, the continuous casting line 33 in which one or more magnetic stirrers 10 can be used according to the embodiments described here can be provided with at least one mold 34 into which the liquid metal 11 is poured along an axis of casting C. Said ingot mold 34 is configured to cool the external surface of the aforementioned liquid metal 11 in order to create a solidified layer 35 which gives greater stability to the metal itself during casting.

Inoltre, la linea di colata continua 33 può essere provvista di una pluralità di rulli di contenimento 36, configurati per esercitare un’azione di contenimento sullo strato solidificato 35 del metallo liquido 11 lungo l’asse di colata C. Tali rulli di contenimento 36 possono essere disposti a coppie, affacciati fra loro rispetto al suddetto asse di colata C. Furthermore, the continuous casting line 33 can be provided with a plurality of containment rollers 36, configured to exert a containment action on the solidified layer 35 of the liquid metal 11 along the casting axis C. Such containment rollers 36 can be arranged in pairs, facing each other with respect to the aforementioned casting axis C.

Secondo possibili implementazioni, l’agitatore magnetico 10 può essere collocato in una qualsiasi punto lungo l’asse di colata C della linea di colata continua 33, ad esempio può essere un agitatore M-EMS, S-EMS oppure F-EMS. A titolo esemplificativo, l’agitatore magnetico 10 può essere posizionato attorno o subito sotto alla lingottiera 34 come illustrato nella fig. 1, in altre parole può fungere da agitatore M-EMS. According to possible implementations, the magnetic stirrer 10 can be placed at any point along the casting axis C of the continuous casting line 33, for example it can be an M-EMS, S-EMS or F-EMS stirrer. By way of example, the magnetic stirrer 10 can be positioned around or immediately below the mold 34 as shown in fig. 1, in other words it can act as an M-EMS agitator.

Secondo forme realizzative, l’agitatore magnetico 10, grazie alla previsione del nucleo ferromagnetico 12 toroidale rotante attorno all’asse di colata C e dei magneti permanenti 13 montati al suo interno, è configurato per indurre dei moti convettivi di rimescolamento all’interno del metallo liquido 11. According to embodiments, the magnetic stirrer 10, thanks to the provision of the toroidal ferromagnetic core 12 rotating around the casting axis C and of the permanent magnets 13 mounted inside it, is configured to induce convective mixing motions inside the metal liquid 11.

Secondo possibili implementazioni, il nucleo ferromagnetico 12, che di fatto definisce il circuito magnetico dell’agitatore magnetico 10, può essere realizzato in un metallo ferromagnetico con elevata permeabilità magnetica. Un materiale che può essere utilizzato per realizzare il nucleo ferromagnetico 12 è acciaio dolce al carbonio. Inoltre, secondo forme realizzative, il nucleo ferromagnetico 12 è configurato, grazie alla sua forma toroidale, ad esempio sostanzialmente a cilindro o mantello cilindrico, per richiudere all’ interno dell’agitatore magnetico 10 il flusso magnetico generato dai magneti permanenti 13 montati internamente al nucleo ferronagnetico 12. Infatti, il nucleo ferromagnetico 12 definisce un percorso a bassa riluttanza magnetica in quanto presenta un coefficiente di permeabilità magnetica molto più elevato rispetto all’ambiente circostante. In questo modo, si riduce considerevolmente la quantità di flusso magnetico disperso che non produrrebbe alcuna forza utile al rimescolamento del metallo liquido 11. According to possible implementations, the ferromagnetic core 12, which in fact defines the magnetic circuit of the magnetic stirrer 10, can be made of a ferromagnetic metal with high magnetic permeability. One material that can be used to make the ferromagnetic core 12 is mild carbon steel. Furthermore, according to embodiments, the ferromagnetic core 12 is configured, thanks to its toroidal shape, for example substantially as a cylinder or cylindrical shell, to close inside the magnetic stirrer 10 the magnetic flux generated by the permanent magnets 13 mounted inside the core ferronagnetic 12. In fact, the ferromagnetic core 12 defines a path with low magnetic reluctance since it has a much higher magnetic permeability coefficient than the surrounding environment. In this way, the amount of dispersed magnetic flux is considerably reduced, which would not produce any force useful for mixing the liquid metal 11.

In accordo con forme di realizzazione, i suddetti magneti permanenti 13 montati all’ interno del nucleo ferromagnetico 12 rappresentano la sorgente del campo magnetico dell’agitatore magnetico 10 e possono essere vantaggiosamente configurati per generare un campo magnetico che, in assenza di acciaio, produca sull’asse di simmetria almeno la stessa intensità di campo degli agitatori noti ad avvolgimenti elettrici. A solo titolo esemplificativo, i magneti permanenti 13 possono essere realizzati in Neodimio-Ferro-Boro (NdFeB). Tale materiale è in grado di generare un campo magnetico molto intenso e può essere realizzato in forme diverse. Nulla vieta di realizzare i magneti permanenti 13 con composizione chimica differente o differenziata, secondo le necessità. In accordance with embodiments, the aforementioned permanent magnets 13 mounted inside the ferromagnetic core 12 represent the source of the magnetic field of the magnetic stirrer 10 and can be advantageously configured to generate a magnetic field which, in the absence of steel, produces on the axis of symmetry at least the same field strength as known agitators with electric windings. By way of example only, the permanent magnets 13 can be made of Neodymium-Iron-Boron (NdFeB). This material is capable of generating a very intense magnetic field and can be made in different shapes. There is nothing to prevent the creation of the permanent magnets 13 with different or differentiated chemical composition, according to the needs.

In accordo con forme realizzative, descritte utilizzando le figg. 2 - 7, i magneti permanenti 13 possono essere posizionati su due lati diametralmente opposti del nucleo ferromagnetico 12 a formare le due polarità opposte del campo magnetico. In particolare, i magneti permanenti 13 possono essere posizionati rispettivamente su una porzione di una superfice interna 14, di forma cilindrica, definita dalla forma toroidale del nucleo ferromagnetico 12. In particolare, è possibile che un primo gruppo di magneti permanenti 13 ed un secondo gruppo di magneti permanenti 13 siano posizionati su due porzioni distinte di tale superficie interna 14, preferibilmente affacciate e contrapposte diametralmente fra loro rispetto all’asse di colata C. In accordance with embodiments, described using figs. 2 - 7, the permanent magnets 13 can be positioned on two diametrically opposite sides of the ferromagnetic core 12 to form the two opposite polarities of the magnetic field. In particular, the permanent magnets 13 can be positioned respectively on a portion of an internal surface 14, of cylindrical shape, defined by the toroidal shape of the ferromagnetic core 12. In particular, it is possible that a first group of permanent magnets 13 and a second group of permanent magnets 13 are positioned on two distinct portions of this internal surface 14, preferably facing and diametrically opposite each other with respect to the casting axis C.

La previsione della pluralità di magneti permanenti 13 in posizione diametralmente opposta permette di ottenere una magnetizzazione complessiva che approssima molto bene una magnetizzazione radiale, partendo ad esempio da magneti con magnetizzazione a linee parallele dei singoli elementi. The provision of the plurality of permanent magnets 13 in diametrically opposite positions allows to obtain an overall magnetization which very well approximates a radial magnetization, starting for example from magnets with parallel line magnetization of the individual elements.

Secondo forme realizzative, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, il primo gruppo e il secondo gruppo di magneti permanenti 13 possono essere disposti reciprocamente simmetrici lungo l’asse di colata C, come descritto utilizzando le figg. 2 - 7, al fine di generare un campo magnetico omogeneo rispetto al suddetto asse di colata C. According to embodiments, combinable with all the embodiments described here, the first group and the second group of permanent magnets 13 can be arranged mutually symmetrical along the casting axis C, as described using figs. 2 - 7, in order to generate a homogeneous magnetic field with respect to the aforementioned casting axis C.

In accordo con forme di realizzazione, il primo gruppo e il secondo gruppo di magneti permanenti 13 vengono impiegati per realizzare rispettivamente le due polarità del campo magnetico. According to embodiments, the first group and the second group of permanent magnets 13 are used to respectively realize the two polarities of the magnetic field.

Le figg. 8a, 8b, 8c, 8d e 8e, 9a, 9b e 9c, 10 e 11 sono utilizzate per descrivere specifiche forme di realizzazione dei magneti permanenti 13, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte. In particolare, per realizzare una delle suddette polarità, si può impiegare un singolo magnete, come ad esempio descritto con riferimento alle figg. 8a, 8b, 8c, 8d e 8e, oppure più magneti permanenti 13 affiancati tra loro, come ad esempio descritto con riferimento alle figg. 9a, 9b e 9c. I magneti permanenti 13 possono avere forme differenti tra loro e possono essere posizionati sulla superfice del nucleo ferromagnetico 12 in funzione della particolare applicazione. Figs. 8a, 8b, 8c, 8d and 8e, 9a, 9b and 9c, 10 and 11 are used to describe specific embodiments of the permanent magnets 13, combinable with all the embodiments described here. In particular, to realize one of the aforesaid polarities, a single magnet can be used, as described for example with reference to figs. 8a, 8b, 8c, 8d and 8e, or more permanent magnets 13 side by side, as described for example with reference to figs. 9a, 9b and 9c. The permanent magnets 13 can have different shapes from each other and can be positioned on the surface of the ferromagnetic core 12 according to the particular application.

La Richiedente ha sviluppato una pluralità di possibili configurazioni dei magneti permanenti 13 che permettono di massimizzare il campo d’induzione magnetica sviluppato all’interno del cristallizzatore mantenendo compatte le dimensioni d’ingombro (volume del ferro e dei magneti) e l’induzione residua dei magneti. The Applicant has developed a plurality of possible configurations of the permanent magnets 13 which allow to maximize the magnetic induction field developed inside the crystallizer while keeping compact the overall dimensions (volume of iron and magnets) and the residual induction of the magnets.

Le varie forme di realizzazione descritte utilizzando le figg. 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 9a, 9b, 9c, 10 e 11, tra loro combinabili e, inoltre, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, possono essere adottate per realizzare l’agitatore magnetico 10 qui descritto, in quanto esse possono ottimizzare le prestazioni limitando gli ingombri e le lavorazioni necessari alla realizzazione della macchina. The various embodiments described using FIGS. 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 9a, 9b, 9c, 10 and 11, combinable with each other and, moreover, combinable with all the embodiments described here, can be adopted to make the magnetic stirrer 10 described here, as they can optimize performance by limiting the overall dimensions and processing required to make the machine.

Le figg. 8a, 8b, 8c, 8d, 8e sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione in cui varia la forma dei magneti permanenti 13, con geometrie che permettono di ottenere sull’asse di simmetria, cioè l’asse di colata C, il prefissato valore del campo d’induzione magnetica, dove è presente il metallo liquido, minimizzando il volume dei magneti e, per diretta conseguenza, il diametro esterno del nucleo ferromagnetico 12. Le forme di realizzazione delle figg. 8a e 8b, in particolare, prevedono magneti a forma di parallelepipedo, che sono di semplice realizzazione e magnetizzazione, definendo una geometria lineare dei magneti permanenti 13. In tal caso la superficie interna 14 presenta una coniugata regione sostanzialmente planare su cui sono montati i magneti permanenti 13 a forma di parallelepipedo. Inoltre, nella fig. 8b sono presenti due espansioni polari in ferro 13a sul lato interno dei magneti permanenti 13 mediante le quali convogliare il flusso magnetico nella regione centrale della macchina. Figs. 8a, 8b, 8c, 8d, 8e are used to describe embodiments in which the shape of the permanent magnets 13 varies, with geometries that allow to obtain on the axis of symmetry, i.e. the casting axis C, the predetermined value of the magnetic induction field, where the liquid metal is present, minimizing the volume of the magnets and, as a direct consequence, the external diameter of the ferromagnetic core 12. The embodiments of figs. 8a and 8b, in particular, provide parallelepiped-shaped magnets, which are simple to manufacture and magnetize, defining a linear geometry of the permanent magnets 13. In this case, the internal surface 14 has a substantially planar conjugate region on which the magnets are mounted permanent 13 in the shape of a parallelepiped. Furthermore, in fig. 8b there are two iron pole pieces 13a on the inner side of the permanent magnets 13 by means of which to convey the magnetic flux in the central region of the machine.

Le forme di realizzazione delle figg. 8c, 8d e 8e, in particolare, prevedono magneti permanenti 13 di forma a sezione d’arco, che offrono maggiori prestazioni magnetiche e dimensioni di ingombro minori rispetto alla forma a parallelepipedo. Tali magneti permanenti 13 a sezione d’arco, che sono disposti su una coniugata superficie interna 14 curva, consentono di concentrare il campo magnetico verso l’asse di colata C e di ridurre le dimensioni del nucleo ferromagnetico 12. Nella fig. 8c i bordi di estremità dei magneti permanenti 13 sono sagomati dritti paralleli l’uno all’altro, mentre nelle figg. 8d e 8e sono sagomati radialmente. Inoltre, nelle figg. 8c e 8d i magneti permanenti 13 di ciascuno dei poli sono allineati per generare campi magnetici tutti paralleli, mentre nella fig. 8e i magneti permanenti 13 di ciascuno dei poli sono orientati per generare rispettivi campi magnetici radiali. The embodiments of FIGS. 8c, 8d and 8e, in particular, provide permanent magnets 13 with an arc section shape, which offer greater magnetic performance and smaller overall dimensions than the parallelepiped shape. These arc-section permanent magnets 13, which are arranged on a conjugate curved internal surface 14, allow to concentrate the magnetic field towards the casting axis C and to reduce the size of the ferromagnetic core 12. In fig. 8c the end edges of the permanent magnets 13 are shaped straight parallel to each other, while in figs. 8d and 8e are radially shaped. Furthermore, in figs. 8c and 8d the permanent magnets 13 of each of the poles are aligned to generate magnetic fields which are all parallel, while in fig. 8 and the permanent magnets 13 of each of the poles are oriented to generate respective radial magnetic fields.

Le figg. 9a, 9b e 9c sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione in cui è stata variata la geometria dei magneti permanenti 13 con il fine di rendere sinusoidale il campo magnetico, partendo da magneti aventi la stessa composizione chimica e lo stesso grado di magnetizzazione, in modo da creare un campo magnetico con l’andamento spaziale voluto. Nelle varianti delle figg. 9a, 9b e 9c si prevede di affiancare più magneti permanenti 13 fra loro, eventualmente aventi forme diverse. Tali magneti permanenti 13 vengono posizionati in modo tale da intensificare il campo magnetico verso l’asse di colata C, al fine di migliorare le proprietà magnetiche dell’agitatore magnetico 10. In particolare, in fig. 9a i magneti permanenti 13 sono a sezione d’arco con magnetizzazione radiale e costante su tutto lo sviluppo. Questa configurazione comporta un campo magnetico all’ interno dell’agitatore magnetico 10 ricco di componenti armoniche. Figs. 9a, 9b and 9c are used to describe embodiments in which the geometry of the permanent magnets 13 has been varied in order to make the magnetic field sinusoidal, starting from magnets having the same chemical composition and the same degree of magnetization, so to create a magnetic field with the desired spatial trend. In the variants of figs. 9a, 9b and 9c it is envisaged to place a plurality of permanent magnets 13 side by side, possibly having different shapes. These permanent magnets 13 are positioned in such a way as to intensify the magnetic field towards the casting axis C, in order to improve the magnetic properties of the magnetic stirrer 10. In particular, in fig. 9a the permanent magnets 13 have an arc section with radial and constant magnetization over the entire development. This configuration involves a magnetic field inside the magnetic stirrer 10 rich in harmonic components.

Per rendere il campo magnetico più sinusoidale, si possono applicare dei magneti permanenti 13 che hanno dimensioni geometriche diverse, come nelle figg. 9b e 9c. In particolare, gli elementi magnetici possono avere la stessa apertura angolare ma spessori radiali diversi, come si vede ad esempio nelle figg. 9b e 9c. Nella forma di realizzazione di fig. 9b, il nucleo ferromagnetico 12 ha una forma cilindrica e i magneti permanenti 13 a differente spessore, gradualmente maggiore dalla periferia verso il centro, sono applicati sulla superficie interna. In tal caso, in corrispondenza dei magneti laterali meno spessi, che contribuiscono alla formazione del campo magnetico, è presente un maggior traferro, conseguentemente, per ottenere il prefissato andamento spaziale del campo magnetico, è necessario impiegare magneti laterali più forti. Nella forma di realizzazione della fig. 9c i magneti permanenti 13, che hanno la stessa geometria a spessore radiale differenziato di fig. 9b, sono applicati su un nucleo ferromagnetico 12 in cui, ad esempio mediante fresatura, sono realizzate delle opportune sedi, o scanalature, 15 di appoggio. In tale modo, i magneti, sia quelli centrali, più spessi, sia quelli laterali, meno spessi, sono comunque tutti allineati rispetto alla circonferenza interna. Il vantaggio di questa configurazione risiede nella minimizzazione del volume dei magneti e nella possibilità di utilizzare dei magneti con lo stesso grado di magnetizzazione. To make the magnetic field more sinusoidal, it is possible to apply permanent magnets 13 which have different geometric dimensions, as in figs. 9b and 9c. In particular, the magnetic elements can have the same angular opening but different radial thicknesses, as can be seen for example in figs. 9b and 9c. In the embodiment of fig. 9b, the ferromagnetic core 12 has a cylindrical shape and the permanent magnets 13 of different thickness, gradually greater from the periphery towards the center, are applied to the internal surface. In this case, in correspondence with the less thick lateral magnets, which contribute to the formation of the magnetic field, there is a greater air gap, consequently, to obtain the predetermined spatial course of the magnetic field, it is necessary to use stronger lateral magnets. In the embodiment of FIG. 9c the permanent magnets 13, which have the same geometry with differentiated radial thickness of fig. 9b, are applied on a ferromagnetic core 12 in which, for example by milling, suitable support seats, or grooves 15 are made. In this way, the magnets, both the central ones, thicker, and the lateral ones, less thick, are in any case all aligned with respect to the internal circumference. The advantage of this configuration lies in the minimization of the volume of the magnets and in the possibility of using magnets with the same degree of magnetization.

Inoltre, i magneti permanenti 13 possono essere realizzati con materiali differenti, conseguentemente possono quindi presentare caratteristiche di magnetizzazione diverse. Ad esempio, la fig. 10 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione in cui varia la tipologia dei magneti permanenti 13, per graduare il campo magnetico prodotto, in particolare impiegando magneti permanenti aventi composizioni chimiche diverse che, partendo da uno stesso grado di magnetizzazione, si comportano in maniera diversa quando sono inseriti all’intemo del circuito magnetico. I magneti di composizione diversa 13b, 13c, 13d sono rappresentati con tre tipi di tratteggio differenti. Furthermore, the permanent magnets 13 can be made of different materials, consequently they can therefore have different magnetization characteristics. For example, fig. 10 is used to describe embodiments in which the type of permanent magnets 13 varies, to graduate the magnetic field produced, in particular by using permanent magnets having different chemical compositions which, starting from the same degree of magnetization, behave differently when they are inserted inside the magnetic circuit. The magnets of different composition 13b, 13c, 13d are represented with three different types of hatching.

La fig. 11 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione in cui varia l’intensità della tipologia dei magneti permanenti 13. In questo modo, è possibile generare un campo magnetico avente un andamento spaziale di tipo sinusoidale utilizzando magneti permanenti della stessa tipologia, che hanno lo stesso comportamento al variare del campo coercitivo, della stessa geometria, minimizzando lo spessore del ferro, le lavorazioni meccaniche sul nucleo ferromagnetico 12 e la riluttanza magnetica che si crea a causa dei vuoti, ma che hanno gradi di magnetizzazione diversi. Nell’esempio di fig. 11 i magneti permanenti 13 hanno la stessa forma e le stesse dimensioni geometriche ma presentano gradi di magnetizzazione diversi, in questo caso di maggiore intensità al centro che diminuisce spostandosi verso i lati. In accordo con forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, l’agitatore magnetico 10 può comprendere anche una struttura, o carcassa, di contenimento 23 (si veda ad esempio figg. 2 e 3), atta a contenere e proteggere la parte attiva, cioè nucleo ferromagnetico 12 e magneti permanenti 13 dalle particolari condizioni ambientali che caratterizzano il luogo d’installazione dell’agitatore magnetico 10 stesso. Le proprietà magnetiche dei magneti permanenti 13 e lo stato di conservazione del ferro che costituisce il nucleo ferromagnetico 12 possono essere, infatti, condizionati dalla temperatura e dall’umidità presenti a causa del metallo incandescente e dei sistemi di raffreddamento secondari della linea di colata, tipicamente spruzzi d’acqua diretti sul metallo. La struttura di contenimento 23 consente di proteggere e mantenere asciutte le parti attive dell’agitatore magnetico 10 mantenendone inalterate le prestazioni anche nel lungo periodo. Fig. 11 is used to describe embodiments in which the intensity of the type of permanent magnets varies 13. In this way, it is possible to generate a magnetic field having a sinusoidal spatial trend using permanent magnets of the same type, which have the same behavior as the coercive field varies, of the same geometry, minimizing the thickness of the iron, the mechanical workings on the ferromagnetic core 12 and the magnetic reluctance that is created due to the voids, but which have different degrees of magnetization. In the example of fig. 11 the permanent magnets 13 have the same shape and the same geometric dimensions but have different degrees of magnetization, in this case of greater intensity in the center which decreases moving towards the sides. In accordance with embodiments, which can be combined with all the embodiments described here, the magnetic stirrer 10 can also comprise a containment structure or casing 23 (see for example Figs. 2 and 3), suitable for containing and protect the active part, i.e. ferromagnetic core 12 and permanent magnets 13 from the particular environmental conditions which characterize the place of installation of the magnetic stirrer 10 itself. The magnetic properties of the permanent magnets 13 and the state of conservation of the iron which constitutes the ferromagnetic core 12 can in fact be conditioned by the temperature and humidity present due to the incandescent metal and the secondary cooling systems of the casting line, typically direct water splashes on the metal. The containment structure 23 allows the active parts of the magnetic stirrer 10 to be protected and kept dry while maintaining its performance unchanged even in the long term.

In possibili forme realizzative, descritte utilizzando ad esempio la fig. 3, la struttura di contenimento 23 può includere un cilindro di protezione esterno 30 ed un cilindro di protezione interno 31, tra i quali è posizionato il nucleo ferromagnetico 12 con i rispettivi magneti permanenti 13, ed inoltre una o più flange di copertura 24a, 24b. In accordo con forme realizzative, inoltre, possono essere previsti uno o più cuscinetti 41 di rotazione a cui è associato il nucleo ferromagnetico 12 per la sua rotazione. Tali uno o più cuscinetti 41 possono ad esempio essere disposti nella struttura di contenimento 23. Ad esempio, può essere previsto un cuscinetto 41 inferiore, oppure un cuscinetto 41 inferiore ed un cuscinetto 41 superiore, secondo le varie forme di realizzazione. Inoltre, possono essere previsti anelli di stabilizzazione, o ralle di rotazione 32, anch’essi ad esempio disposti nella struttura di contenimento 23 (si veda fig. 3) per stabilizzare i cuscinetti 41 ed agevolare la rotazione del nucleo ferromagnetico 12. Anche in questo caso, può essere previsto un anello di stabilizzazione 32 inferiore, oppure un anello di stabilizzazione 32 inferiore ed un anello di stabilizzazione 32 superiore, secondo le varie forme di realizzazione. I suddetti uno o più cuscinetti 41 possono essere vantaggiosamente pre-assemblati e possono essere associati ai suddetti anelli di stabilizzazione, o ralle di rotazione, 32, su cui sono adagiati il nucleo ferromagnetico 12 ed i magneti permanenti 13. L’utilizzo dei cuscinetti 41 consente di ridurre l’attrito dinamico durante la rotazione della parte attiva dell’agitatore magnetico 10, riducendo al minimo la coppia necessaria a mantenere in rotazione il sistema. Vantaggiosamente, l’unica manutenzione richiesta per l’agitatore magnetico 10 qui descritto è la lubrificazione dei suddetti cuscinetti 41. Come sopra descritto, l’organo motore 16 è configurato per trascinare in rotazione la parte attiva dell’agitatore magnetico 10, cioè nucleo ferromagnetico 12 e magneti permanenti 13, trasformando così il campo magnetico statico in un campo magnetico rotante. In possible embodiments, described using for example fig. 3, the containment structure 23 can include an external protection cylinder 30 and an internal protection cylinder 31, between which the ferromagnetic core 12 with the respective permanent magnets 13 is positioned, and in addition one or more cover flanges 24a, 24b . In accordance with embodiments, moreover, one or more rotation bearings 41 can be provided with which the ferromagnetic core 12 is associated for its rotation. Such one or more bearings 41 can for example be arranged in the containment structure 23. For example, a lower bearing 41, or a lower bearing 41 and an upper bearing 41, can be provided, according to the various embodiments. Furthermore, stabilization rings or rotation washers 32 can be provided, also for example arranged in the containment structure 23 (see fig. 3) to stabilize the bearings 41 and facilitate the rotation of the ferromagnetic core 12. Also in this case case, a lower stabilization ring 32 may be provided, or a lower stabilization ring 32 and an upper stabilization ring 32, according to the various embodiments. The aforementioned one or more bearings 41 can be advantageously pre-assembled and can be associated with the aforementioned stabilization rings, or rotation washers, 32, on which the ferromagnetic core 12 and the permanent magnets 13 are placed. it allows to reduce the dynamic friction during the rotation of the active part of the magnetic stirrer 10, reducing to a minimum the torque necessary to keep the system in rotation. Advantageously, the only maintenance required for the magnetic stirrer 10 described here is the lubrication of the aforementioned bearings 41. As described above, the motor member 16 is configured to rotate the active part of the magnetic stirrer 10, ie ferromagnetic core 12 and permanent magnets 13, thus transforming the static magnetic field into a rotating magnetic field.

L’organo motore 16 può essere integrato o incorporato aH’intemo dell’agitatore magnetico 10, in particolare all’interno della struttura di contenimento 23 e più in particolare integrato con il nucleo ferromagnetico 12, oppure essere esterno ad esso. The motor member 16 can be integrated or incorporated within the magnetic stirrer 10, in particular within the containment structure 23 and more particularly integrated with the ferromagnetic core 12, or be external to it.

In accordo con forme realizzative, descritte utilizzando le figg. 2 - 6, l’organo motore 16 può essere integrato all’ interno dell’agitatore magnetico 10, in particolare nella parte attiva formata da nucleo ferromagnetico 12 rotante e magneti permanenti 13 montati al suo interno, più in particolare all’ interno della struttura di contenimento 23. Vantaggiosamente, in tal caso l’organo motore 16 può essere un motore elettrico sincrono, a elevato numero di poli, realizzato specificatamente per tale applicazione integrata. In tali forme di realizzazione, in cui l’organo motore 16 è integrato e non è previsto un accoppiamento meccanico per la trasmissione del moto, l’agitatore magnetico 10 non è, di fatto, soggetto a usura nel tempo, evitando rischi di degrado della durata della funzionalità e riducendo gli oneri per la manutenzione. In accordance with embodiments, described using figs. 2 - 6, the motor member 16 can be integrated inside the magnetic stirrer 10, in particular in the active part formed by a rotating ferromagnetic core 12 and permanent magnets 13 mounted inside it, more particularly inside the structure of containment 23. Advantageously, in this case the motor member 16 can be a synchronous electric motor, with a high number of poles, made specifically for this integrated application. In these embodiments, in which the motor member 16 is integrated and a mechanical coupling is not provided for the transmission of the motion, the magnetic stirrer 10 is not, in fact, subject to wear over time, avoiding the risk of deterioration of the durability of functionality and reducing maintenance costs.

In queste forme di realizzazione descritte utilizzando le figg. 2 - 6, l’organo motore 16 integrato nella parte attiva dell’agitatore magnetico 10, in particolare la struttura di contenimento 23, ovvero integrato al nucleo ferromagnetico 12, permette di realizzare una macchina perfettamente funzionante rispettando le dimensioni d’ingombro richieste che, per la particolarità dell’applicazione, sono molto esigue. In these embodiments described using FIGS. 2 - 6, the motor member 16 integrated in the active part of the magnetic stirrer 10, in particular the containment structure 23, or integrated with the ferromagnetic core 12, allows to realize a perfectly functioning machine respecting the required overall dimensions which, due to the particularity of the application, they are very small.

In particolare, in forme di realizzazione in cui il suddetto organo motore 16 è integrato al nucleo ferromagnetico 12, favorevolmente dentro la struttura di contenimento 23, esso comprende sostanzialmente due parti, cioè uno statore 38 ed un rotore. In particular, in embodiments in which the aforesaid motor member 16 is integrated with the ferromagnetic core 12, favorably inside the containment structure 23, it substantially comprises two parts, namely a stator 38 and a rotor.

Lo statore 38 comprende un pacco lamellare 19, espansioni polari 18 ed avvolgimenti elettrici 17 (si veda ad esempio figg. 3, 4, 5 e 6). Il pacco lamellare 19 è di materiale ferromagnetico. Le espansioni polari 18 sono realizzate sul pacco lamellare 19. Attorno alle espansioni polari 18 sono avvolti gli avvolgimenti elettrici 17. Gli avvolgimenti elettrirci 17 sono alimentati da un’opportuna corrente elettrica. Il rotore, in queste forme di realizzazione, può comprendere lo stesso nucleo ferromagnetico 12 rotante (si veda ad esempio figg. 3, 4 e 5) sulla cui superficie esterna 20 sono opportunamente montati secondi magneti 18a permanenti, anche definiti secondi magneti di rotazione, che consentono, tramite l’interazione con lo statore 38, di sviluppare la coppia necessaria per portare in rotazione il nucleo ferromagnetico 12. I secondi magneti 18a sono, in particolare, montati circonferenzialmente lungo il perimetro della superficie esterna 20 del nucleo ferromagnetico, affacciati verso i rispettivi componenti dello statore 28. L’interazione tra lo statore 38 ed i secondi magneti 18a montati esternamente sul nucleo ferromagnetico 12, che costituiscono il rotore, costituisce di fatto un motore elettrico di tipo sincrono che genera la coppia motrice necessaria a porre in rotazione il nucleo ferromagnetico 12. The stator 38 comprises a reed pack 19, pole pieces 18 and electrical windings 17 (see for example figs. 3, 4, 5 and 6). The reed valve pack 19 is made of ferromagnetic material. The pole pieces 18 are made on the lamellar pack 19. The electrical windings 17 are wound around the pole pieces 18. The electrical windings 17 are powered by an appropriate electric current. The rotor, in these embodiments, can comprise the same rotating ferromagnetic core 12 (see for example Figs. 3, 4 and 5) on whose outer surface 20 second permanent magnets 18a, also called second rotation magnets, are suitably mounted, which allow, through the interaction with the stator 38, to develop the torque necessary to rotate the ferromagnetic core 12. The second magnets 18a are, in particular, mounted circumferentially along the perimeter of the outer surface 20 of the ferromagnetic core, facing towards the respective components of the stator 28. The interaction between the stator 38 and the second magnets 18a mounted externally on the ferromagnetic core 12, which make up the rotor, actually constitutes a synchronous type electric motor which generates the driving torque necessary to rotate the ferromagnetic core 12.

L’organo motore 16, quindi, nelle forme di realizzazione di cui alle figg. 3, 4 e 5, può essere provvisto di una pluralità dei suddetti avvolgimenti elettrici 17 in grado di interagire magneticamente con i magneti 18a al fine di mettere in rotazione il nucleo ferromagnetico 12. In particolare, gli avvolgimenti elettrici 17 sono configurati per generare un campo magnetico rotante che interagisce con il campo magnetico generato dai magneti 18a, che attraverso forze magnetiche repulsive mette in rotazione il nucleo ferromagnetico 12. The motor member 16, therefore, in the embodiments of figs. 3, 4 and 5, can be provided with a plurality of the aforementioned electric windings 17 capable of magnetically interacting with the magnets 18a in order to rotate the ferromagnetic core 12. In particular, the electric windings 17 are configured to generate a field rotating magnetic which interacts with the magnetic field generated by the magnets 18a, which through repulsive magnetic forces sets the ferromagnetic core 12 in rotation.

Nelle forme di realizzazione descritte utilizzando le figg. 3, 4 e 6 gli avvolgimenti elettrici 17 sono ad asse radiale, cioè ortogonale all’asse di colata C, generando quindi un flusso magnetico radiale, mentre nelle forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 5 gli avvolgimenti elettrici 17 sono ad asse parallelo all’asse di colata C, generando quindi un flusso magnetico assiale. In the embodiments described using FIGS. 3, 4 and 6 the electrical windings 17 have a radial axis, ie orthogonal to the casting axis C, thus generating a radial magnetic flux, while in the embodiments described using fig. 5 the electrical windings 17 are parallel to the axis of casting C, thus generating an axial magnetic flux.

Vantaggiosamente, gli avvolgimenti elettrici 17 possono essere alimentati da un sistema di correnti alternate di intensità inferiore rispetto quello della tecnica nota. Infatti, solitamente gli avvolgimenti elettrici degli agitatori elettromagnetici noti devono generare un campo magnetico rotante molto intenso al fine di realizzare una corretta azione di mescolazione del metallo liquido, mentre, nel caso degli avvolgimenti 17 dell’agitatore magnetico 10 qui descritto, è sufficiente che generino unicamente un campo magnetico rotante che sia atto a generare una forza di repulsione magnetica in grado di mettere in rotazione il nucleo ferromagnetico 12 ed i magneti permanenti 13 montati al suo interno. Advantageously, the electric windings 17 can be powered by a system of alternating currents of lower intensity than that of the known art. In fact, usually the electric windings of known electromagnetic stirrers must generate a very intense rotating magnetic field in order to achieve a correct mixing action of the liquid metal, while, in the case of the windings 17 of the magnetic stirrer 10 described here, it is sufficient that they generate only a rotating magnetic field capable of generating a magnetic repulsion force capable of rotating the ferromagnetic core 12 and the permanent magnets 13 mounted inside it.

Secondo forme realizzative, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, gli avvolgimenti elettrici 17 vengono avvolti attorno ad una rispettiva espansione polare 18 del suddetto pacco lamellare 19 (si veda ad esempio figg. 3, 4, 5 e 6) configurato per realizzare un circuito magnetico di chiusura per il campo magnetico generato dagli avvolgimenti 17 stessi. According to embodiments, combinable with all the embodiments described here, the electrical windings 17 are wound around a respective pole expansion 18 of the aforementioned reed pack 19 (see for example Figs. 3, 4, 5 and 6) configured to make a closing magnetic circuit for the magnetic field generated by the windings 17 themselves.

In possibili implementazioni, tale pacco lamellare 19 è costruito, come detto, in materiale ferromagnetico ed è tipicamente formato da una molteplicità di lamierini o lamelle in materiale ferromagnetico sovrapposte, al fine di limitare le perdite legate alle correnti indotte sul pacco lamellare 19 stesso. In possible implementations, this reed pack 19 is constructed, as mentioned, in ferromagnetic material and is typically formed by a multiplicity of laminations or lamellae made of superimposed ferromagnetic material, in order to limit the losses linked to the currents induced on the reed pack 19 itself.

In accordo con forme realizzative, tale pacco lamellare 19 può avere una forma ad anello, in particolare una forma tale da essere posizionabile su una porzione della superfice esterna 20 (si veda ad esempio figg. 3, 4 e 6), di forma cilindrica, definita dal nucleo ferromagnetico 12 toroidale. In queste forme di realizzazione, il pacco lamellare 19 dello statore 38 dell’organo motore 16 può essere fissato in modo solidale alla carpenteria dell’agitatore magnetico 10, in particolare alla suddetta struttura di contenimento 23. In accordance with embodiments, this lamellar pack 19 can have a ring shape, in particular a shape such as to be positioned on a portion of the external surface 20 (see for example figs. 3, 4 and 6), of cylindrical shape, defined by the toroidal ferromagnetic core 12. In these embodiments, the reed pack 19 of the stator 38 of the motor member 16 can be fixed integrally to the carpentry of the magnetic stirrer 10, in particular to the aforementioned containment structure 23.

Secondo forme realizzative preferite, ad esempio descritte utilizzando le figg. 3 e 4, lo statore 38, e quindi il pacco lamellare 19, relativi avvolgimenti elettrici 17 disposti attorno alle espansioni polari 18 e secondi magneti 18a, possono essere posizionati in una zona mediana del nucleo ferromagnetico 12, all’intemo di una cavità 21 (fìg. 3) appositamente presente sulla superficie cilindrica esterna 20. Anche i secondi magneti 18a possono essere corrispondentemente montati in detta cavità 21, in posizione radiale più interna rispetto allo statore 38, come si vede in fig. 3. According to preferred embodiments, for example described using figs. 3 and 4, the stator 38, and therefore the lamellar pack 19, relative electrical windings 17 arranged around the pole pieces 18 and second magnets 18a, can be positioned in a median zone of the ferromagnetic core 12, inside a cavity 21 ( Fig. 3) purposely present on the external cylindrical surface 20. The second magnets 18a can also be correspondingly mounted in said cavity 21, in a more internal radial position with respect to the stator 38, as can be seen in Fig. 3.

Varianti di forme realizzative possono prevedere che il nucleo ferromagnetico 12 dell’agitatore magnetico 10 sia monoblocco. Altre varianti, descritte utilizzando ad esempio la fig. 3, prevedono che il nucleo ferromagnetico 12 sia modulare, cioè formato da due nuclei ferromagnetici 12a e 12b, entrambi di forma toroidale, assialsimmetrici rispetto all’asse di colata C ed aventi entrambi lo stesso diametro interno, di cui un primo nucleo ferromagnetico 12a superiore ed un secondo nucleo ferromagnetico 12b inferiore. Il secondo nucleo ferromagnetico 12b è stabilmente associato al primo nucleo ferromagnetico 12a ed opportunamente sagomato per realizzare la suddetta cavità 21 in cui vantaggiosamente collocare il pacco lamellare 19 e gli avvolgimenti elettrici 17 disposti attorno alle espansioni polari 18 dello statore 38, nonché i secondi magneti 18a del rotore, come sopra descritto. Tale forma realizzativa offre una soluzione meno costosa in quanto agevola e rende più semplice realizzare la cavità 21 per alloggiare le parti dell’organo motore 16 integrato. Quindi, tale variante in cui il nucleo ferromagnetico 12 è modulare, suddiviso in due parti, primo nucleo ferromagnetico 12a superiore e secondo nucleo ferromagnetico 12b inferiore, può essere vantaggiosa per un agevole accoppiamento con l’organo motore 16 integrato descritto con riferimento alle forme di realizzazione delle figg. 2, 3, 4, 5 e 6. In tale variante, il primo nucleo ferromagnetico 12a superiore ed il secondo nucleo ferromagnetico 12b inferiore sono uniti, dopo l assemblaggi con l’organo motore 16, mediante viti di fissaggio, ad esempio acciaio al carbonio o preferenzialmente in acciaio inox, che cooperano con fori di fissaggio 42 previsti sul bordo perimetrale del nucleo ferromagnetico 12 (si veda ad esempio fig. 4). In una possibile implementazione, tali fori di fissaggio 42 sono vantaggiosamente disposti dietro i magneti permanenti 13, come si vede in fig. 4. Tale disposizione dei fori di fissaggio 42 dietro ai magneti permanenti 13 è collegata all’utilizzo di viti di fissaggio in acciaio inox. L’utilizzo, infatti, di viti in acciaio al carbonio, se da un lato contribuirebbe al passaggio del flusso magnetico, dall’altro darebbe origine a forze di attrazione magnetica molto elevate quando, per ragioni di manutenzione, si manifesti la necessità di separare le due parti del nucleo ferromagnetico 12 estraendo le viti di fissaggio dalle loro sedi. Per ovviare a questo inconveniente, si preferisce utilizzare viti in acciaio inox che non comportano problemi di attrazione magnetica e la scelta di posizionare le viti di fissaggio in acciaio inox dietro ai magneti permanenti 13, zona scarica dal punto di vista magnetico, consente di limitare le problematiche inerenti la riduzione di sezione utile per il passaggio del flusso magnetico. Variants of embodiments may provide that the ferromagnetic core 12 of the magnetic stirrer 10 is monobloc. Other variants, described using for example fig. 3, provide that the ferromagnetic core 12 is modular, i.e. formed by two ferromagnetic cores 12a and 12b, both of toroidal shape, axially symmetrical with respect to the casting axis C and both having the same internal diameter, of which a first ferromagnetic core 12a is higher and a second lower ferromagnetic core 12b. The second ferromagnetic core 12b is stably associated with the first ferromagnetic core 12a and suitably shaped to form the aforementioned cavity 21 in which to advantageously place the lamellar pack 19 and the electrical windings 17 arranged around the pole pieces 18 of the stator 38, as well as the second magnets 18a of the rotor, as described above. This embodiment offers a less expensive solution as it facilitates and makes it easier to create the cavity 21 to house the parts of the integrated motor member 16. Therefore, this variant in which the ferromagnetic core 12 is modular, divided into two parts, the first upper ferromagnetic core 12a and the second lower ferromagnetic core 12b, can be advantageous for easy coupling with the integrated motor member 16 described with reference to the forms of realization of figs. 2, 3, 4, 5 and 6. In this variant, the first upper ferromagnetic core 12a and the second lower ferromagnetic core 12b are joined, after assembly with the motor member 16, by means of fixing screws, for example carbon steel or preferably made of stainless steel, which cooperate with fixing holes 42 provided on the perimeter edge of the ferromagnetic core 12 (see for example fig. 4). In a possible implementation, these fixing holes 42 are advantageously arranged behind the permanent magnets 13, as can be seen in fig. 4. This arrangement of the fixing holes 42 behind the permanent magnets 13 is connected to the use of stainless steel fixing screws. The use, in fact, of carbon steel screws, if on the one hand it would contribute to the passage of the magnetic flux, on the other hand it would give rise to very high magnetic attraction forces when, for maintenance reasons, there is the need to separate the two parts of the ferromagnetic core 12 by extracting the fixing screws from their seats. To overcome this drawback, it is preferable to use stainless steel screws that do not involve problems of magnetic attraction and the choice of positioning the stainless steel fixing screws behind the permanent magnets 13, the discharged area from the magnetic point of view, allows to limit the problems concerning the reduction of the section useful for the passage of the magnetic flux.

Ulteriori varianti in cui l’organo motore 16 è integrato possono prevedere che lo statore 38, e quindi il pacco lamellare 19 dell’organo motore 16, venga posizionato, invece che in una zona mediana come si vede ad esempio nelle figg. 3 e 4, in una zona superiore di testa del nucleo ferromagnetico 12, come ad esempio descritto utilizzando la fig. 5. Tali varianti realizzative consentono di semplificare la realizzazione della cavità 21. In queste varianti, gli avvolgimenti elettrici 17 sono disposti con asse parallelo all’asse di colata C e generano quindi un flusso magnetico assiale. Further variants in which the motor member 16 is integrated may provide that the stator 38, and therefore the reed valve 19 of the motor member 16, is positioned, instead of in a median area as can be seen for example in figs. 3 and 4, in an upper head region of the ferromagnetic core 12, as described for example using fig. 5. These construction variants allow to simplify the construction of the cavity 21. In these variants, the electrical windings 17 are arranged with an axis parallel to the casting axis C and therefore generate an axial magnetic flux.

In un’altra variante, rappresentata in flg. 6, in cui l’organo motore 16 è integrato, esso può essere posto nella parte inferiore dell’agitatore magnetico 10 e lo statore 38, in tal caso, può essere fissato ad una flangia di copertura 24a inferiore, mentre il rotore è realizzato direttamente sul disco esterno del cuscinetto 41. Poiché quest’ultimo è generalmente in metallo amagnetico, quale alluminio, in questa variante si utilizzano magneti, indicati con il riferimento 18b, che costituiscono il rotore dell’organo motore 16 e che sono magneti di tipo Array di Halbach, ad esempio con 5 magneti per polo magnetico. In another variant, represented in flg. 6, in which the motor member 16 is integrated, it can be placed in the lower part of the magnetic stirrer 10 and the stator 38, in this case, can be fixed to a lower cover flange 24a, while the rotor is made directly on the outer disk of the bearing 41. Since the latter is generally made of non-magnetic metal, such as aluminum, in this variant magnets are used, indicated with the reference 18b, which constitute the rotor of the motor member 16 and which are Array type magnets of Halbach, for example with 5 magnets per magnetic pole.

Nel caso in cui, invece, l’organo motore 16 non sia integrato, cioè sia associato esternamente alla parte attiva dell’agitatore magnetico 10, in particolare esternamente alla struttura di contenimento 23, ovvero non integrato al nucleo ferromagnetico 12, l’organo motore 16 potrebbe essere un tradizionale motore elettrico trifase disposto esternamente ed accoppiato meccanicamente al nucleo ferromagnetico 12, mediante un meccanismo di trasmissione del moto 25, ad esempio cinghie, catene o ingranaggi, ai fini della trasmissione del moto come meglio spiegato nel prosieguo (si veda fig. 7). In tal modo, la coppia motrice sviluppata dal motore è trasmessa al nucleo ferromagnetico 12 mediante l’accoppiamento meccanico. If, on the other hand, the motor member 16 is not integrated, i.e. it is associated externally with the active part of the magnetic stirrer 10, in particular externally to the containment structure 23, or not integrated with the ferromagnetic core 12, the motor member 16 could be a traditional three-phase electric motor arranged externally and mechanically coupled to the ferromagnetic core 12, by means of a motion transmission mechanism 25, for example belts, chains or gears, for the purpose of motion transmission as better explained below (see fig. . 7). In this way, the driving torque developed by the motor is transmitted to the ferromagnetic core 12 by means of the mechanical coupling.

In accordo con tali forme realizzative, come ad esempio illustrato nella fig. 7, in cui l’organo motore 16 non è integrato alla struttura di contenimento 23, esso può essere un motore elettrico trifase, sincrono o asincrono, posizionato all’ esterno dell’agitatore magnetico 10 ed anche alla struttura di contenimento 23. In questo caso, come sopra indicato, il nucleo ferromagnetico 12 può essere messo in rotazione dal motore elettrico mediante il suddetto meccanismo di trasmissione del moto 25. In accordance with these embodiments, as illustrated for example in fig. 7, in which the motor member 16 is not integrated with the containment structure 23, it can be a three-phase, synchronous or asynchronous electric motor, positioned outside the magnetic stirrer 10 and also with the containment structure 23. In this case , as indicated above, the ferromagnetic core 12 can be rotated by the electric motor by means of the aforementioned motion transmission mechanism 25.

Tale meccanismo di trasmissione del moto 25 può comprendere pulegge 26 configurate per trasmettere un moto rotatorio al nucleo ferromagnetico 12 mediante l’impiego di una cinghia 27, come illustrato ad esempio in fig. 7. A tale scopo, il nucleo ferromagnetico 12 può essere provvisto di una guida 28 per assicurare un accoppiamento meccanico con la cinghia 27, in modo che quest’ultima trascini in rotazione il nucleo magnetico 12. Alternativamente alla trasmissione a cinghia può essere utilizzata una trasmissione a catena, oppure ad ingranaggi. Secondo possibili implementazioni, il suddetto organo motore 16 può essere fissato su un elemento d’appoggio o sostegno, o staffa, 29 posizionato sulla suddetta struttura, o carcassa, di contenimento 23. This motion transmission mechanism 25 may comprise pulleys 26 configured to transmit a rotary motion to the ferromagnetic core 12 by using a belt 27, as illustrated for example in fig. 7. For this purpose, the ferromagnetic core 12 can be provided with a guide 28 to ensure a mechanical coupling with the belt 27, so that the latter drives the magnetic core 12 in rotation. As an alternative to the belt transmission, a chain or gear transmission. According to possible implementations, the aforementioned motor member 16 can be fixed on a support or support element, or bracket, 29 positioned on the aforementioned containment structure, or casing 23.

Facendo nuovamente riferimento alla struttura di contenimento 23, essa, come sopra indicato, è configurata per proteggere l’agitatore magnetico 10 da possibili danni o malfunzionamenti che possono essere causati dalle inadeguate condizioni ambientali circostanti, legate ad esempio alla temperatura e all’umidità. Ad esempio, il calore proveniente dal metallo liquido può degradare rapidamente le proprietà meccaniche dei magneti permanenti 13, andando a ridurre la loro durata di vita operativa. Secondo forme realizzative qui descritte, il suddetto cilindro di protezione esterno 30 costituisce il fasciame esterno della struttura di contenimento 23 stessa ed il nucleo ferromagnetico 12 ed i rispettivi magneti permanenti 13 sono interposti tra il cilindro di protezione esterno 30 ed il cilindro di protezione interno 31. In possibili implementazioni, la struttura di contenimento 23 può essere in metallo amagnetico, in particolare acciaio inox, ad esempio AISI 304. Referring again to the containment structure 23, it, as indicated above, is configured to protect the magnetic stirrer 10 from possible damage or malfunctions that may be caused by the inadequate surrounding environmental conditions, related for example to temperature and humidity. For example, the heat from the liquid metal can rapidly degrade the mechanical properties of the permanent magnets 13, reducing their operating life. According to embodiments described here, the aforementioned external protection cylinder 30 constitutes the external plating of the containment structure 23 itself and the ferromagnetic core 12 and the respective permanent magnets 13 are interposed between the external protection cylinder 30 and the internal protection cylinder 31 In possible implementations, the containment structure 23 can be in non-magnetic metal, in particular stainless steel, for example AISI 304.

Inoltre, nelle forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 3 e combinabili anche con le forme di realizzazione delle figg. da 4 a 7, la struttura di contenimento 23 può comprendere due delle suddette flange di copertura, una inferiore 24a ed una superiore 24b, collocate rispettivamente sulle due estremità della struttura di contenimento 23 per coprire interamente l’agitatore magnetico 10, proteggendolo nel suo insieme. Furthermore, in the embodiments described using FIG. 3 and combinable also with the embodiments of figs. 4 to 7, the containment structure 23 can comprise two of the aforementioned cover flanges, a lower 24a and an upper 24b, respectively located on the two ends of the containment structure 23 to completely cover the magnetic stirrer 10, protecting it as a whole .

Nelle forme di realizzazione in cui l’organo motore 16 è di tipo integrato, esso è fissato, mediante un anello di supporto 22 posto sotto lo statore 38, alla carpenteria esterna dell’agitatore magnetico 10, cioè alla struttura di contenimento 23. Sono previste viti, o analoghi elementi, di fissaggio 22a dell’organo motore 16 all’anello di supporto 22. È previsto, oltre ad un cuscinetto 41 inferiore, anche un cuscinetto 41 superiore fissato alla flangia di copertura 24b superiore, per ridurre eventuali problemi di vibrazioni, conferendo maggiore rigidezza strutturale alla macchina. In the embodiments in which the motor member 16 is of the integrated type, it is fixed, by means of a support ring 22 placed under the stator 38, to the external carpentry of the magnetic stirrer 10, that is to the containment structure 23. They are provided screws, or similar elements, for fixing 22a of the motor member 16 to the support ring 22. In addition to a lower bearing 41, there is also an upper bearing 41 fixed to the upper cover flange 24b, to reduce any problems with vibrations , giving greater structural rigidity to the machine.

Tali flange di copertura 24a, 24b possono essere provviste di uno o più pressacavi 37, vantaggiosamente a tenuta stagna, idonei per il passaggio dei cavi di alimentazione associati all’organo motore 16, in particolare agli avvolgimenti elettrici 17. These covering flanges 24a, 24b can be provided with one or more cable glands 37, advantageously watertight, suitable for the passage of the power cables associated with the motor member 16, in particular with the electrical windings 17.

Inoltre, la flangia di copertura 24a inferiore può essere collegata mediante viti, o analoghi elementi, di fissaggio 39a al cuscinetto 41 inferiore, in particolare ad un rispettivo anello di stabilizzazione 32 del cuscinetto 41 inferiore. In questo modo, il nucleo ferromagnetico 12 rotante può essere fissato, tramite rispettivi fori filettati, al cuscinetto 41 inferiore che ne permette la rotazione ed il cuscinetto 41 inferiore, a sua volta, può essere fissato alla flangia di copertura 24a inferiore per mezzo di viti, o analoghi elementi, di fissaggio filettate. Furthermore, the lower covering flange 24a can be connected by means of screws or similar fastening elements 39a to the lower bearing 41, in particular to a respective stabilizing ring 32 of the lower bearing 41. In this way, the rotating ferromagnetic core 12 can be fixed, through respective threaded holes, to the lower bearing 41 which allows it to rotate and the lower bearing 41, in turn, can be fixed to the lower cover flange 24a by means of screws. , or similar elements, threaded fasteners.

Ancora, la flangia di copertura 24a inferiore può essere provvista di boccole di fissaggio 39 per il fissaggio dell’agitatore magnetico 10 alla macchina di colata continua. Furthermore, the lower cover flange 24a can be provided with fixing bushings 39 for fixing the magnetic stirrer 10 to the continuous casting machine.

Inoltre, la flangia di copertura 24b superiore può essere provvista di boccole di sollevamento 40 a cui avvitare ad esempio golfari, od analoghi anelli o elementi di aggancio, per il sollevamento. Furthermore, the upper covering flange 24b can be provided with lifting bushings 40 to which, for example, eyebolts, or similar rings or coupling elements, can be screwed for lifting.

In accordo con forme realizzative del presente trovato, la struttura di contenimento 23 è configurata per svolgere una funzione di sostegno per gli elementi dell’agitatore magnetico 10. In particolare, sulle due flange di copertura 24a, 24b possono essere fissati, mediante viti, o analoghi elementi, di fissaggio 32a, i rispetivi anelli di stabilizzazione, o ralle di rotazione, 32 associati ai cuscineti 41, configurati per mantenere in posizione i magneti permanenti 13 e il nucleo ferromagnetico 12. In accordance with embodiments of the present invention, the containment structure 23 is configured to perform a supporting function for the magnetic stirrer elements 10. In particular, the two covering flanges 24a, 24b can be fixed, by means of screws, or similar fastening elements 32a, the respective stabilization rings, or rotation washers, 32 associated with the bearings 41, configured to keep the permanent magnets 13 and the ferromagnetic core 12 in position.

Inoltre, in accordo con forme realizzative, combinabili con tute le forme di realizzazione qui descrite, il pacco lamellare 19 può essere fissato mediante il suddeto anello di supporto 22 al cilindro di protezione esterno 30, come illustrato nella fig. 3. L’anello di supporto 22 in questo caso supporta, quindi, l’organo motore 16. In alternativa, varianti di forme realizzative possono prevedere che tale pacco lamellare 19 possa essere fissato direttamente su una delle due flange di copertura 24a, 24b. Furthermore, in accordance with embodiments, combinable with all the embodiments described here, the reed valve pack 19 can be fixed by means of the aforementioned support ring 22 to the external protection cylinder 30, as illustrated in fig. 3. The support ring 22 in this case therefore supports the motor member 16. Alternatively, variants of embodiments may provide that this lamellar pack 19 can be fixed directly on one of the two covering flanges 24a, 24b.

Forme realizzative del presente trovato si riferiscono altresì ad un metodo di funzionamento dell’agitatore magnetico 10. In particolare, tale metodo prevede di metere in rotazione il nucleo magnetico 12 intorno all’asse di colata C del metallo liquido 11 , in modo che da porre in rotazione il campo magnetico statico orientato trasversalmente a deto asse di colata C generato dai magneti permanenti 13 montati all’ interno del nucleo ferromagnetico 12 per indurre nel metallo liquido 11 moti convettivi di rimescolamento. Embodiments of the present invention also refer to a method of operation of the magnetic stirrer 10. In particular, this method provides for rotating the magnetic core 12 around the casting axis C of the liquid metal 11, so that in rotation the static magnetic field oriented transversely to said casting axis C generated by the permanent magnets 13 mounted inside the ferromagnetic core 12 to induce convective mixing motions in the liquid metal 11.

È evidente, quindi, che l’agitatore magnetico 10 proposto dalla Richiedente è in grado di generare all’interno dell’acciaio liquido la stessa coppia e, di conseguenza, imprimere lo stesso moto vorticoso di un agitatore magnetico tradizionale, senza gli svantaggi di quest’ultimo. In particolare, il campo magnetico rotante sviluppato dall’agitatore magnetico 10 qui descrito è originato non più da avvolgimenti eletrici alimentati da correnti sinusoidali come nello stato dell’arte, bensì dai magneti permanenti 13 posti all'interno del nucleo ferromagnetico 12 toroidale. Tali magneti permanenti 13 generano un campo magnetico statico che, tuttavia, da solo non sarebbe in grado di generare la coppia necessaria a imprimere il moto voluto al metallo liquido; vantaggiosamente, per generare una variazione temporale del flusso magnetico attraverso il metallo liquido, viene posto in rotazione il nucleo ferromagnetico 12 ed i magneti permanenti 13 su di esso montati, attraverso l’organo motore 16, in particolare elettrico, in accordo con le forme di realizzazione qui descritte. Ciò permette di realizzare un agitatore magnetico 10 in grado di sviluppare, all’ interno del metallo liquido, la stessa forza rispetto a un agitatore tradizionale attualmente disponibile sul mercato. It is therefore evident that the magnetic stirrer 10 proposed by the Applicant is able to generate the same torque inside the liquid steel and, consequently, to impart the same swirling motion as a traditional magnetic stirrer, without the disadvantages of this. 'last. In particular, the rotating magnetic field developed by the magnetic stirrer 10 described here is no longer originated by electrical windings powered by sinusoidal currents as in the state of the art, but by the permanent magnets 13 placed inside the ferromagnetic core 12 toroidal. These permanent magnets 13 generate a static magnetic field which, however, alone would not be able to generate the torque necessary to impart the desired motion to the liquid metal; advantageously, to generate a temporal variation of the magnetic flux through the liquid metal, the ferromagnetic core 12 and the permanent magnets 13 mounted on it are rotated, through the motor member 16, in particular electric, in accordance with the shapes of realization described here. This allows the creation of a magnetic stirrer 10 capable of developing, inside the liquid metal, the same force as a traditional stirrer currently available on the market.

L’agitatore magnetico 10 in accordo con la presente descrizione consente, oltre al notevole risparmio energetico ed alla semplicità d’installazione, una considerevole riduzione degli interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria per mantenere l’efficienza del sistema. La realizzazione dell’agitatore magnetico 10 in accordo con la presente descrizione riduce le complessità realizzative della tecnica nota e, soprattutto, ne riduce sensibilmente il consumo di energia durante il funzionamento. È quindi possibile eliminare gran parte dei dispositivi correlati impiegati nella tecnica nota in un sistema di agitazione tradizionale; ad esempio non sono più necessari rimpianto di raffreddamento, il trasformatore, i cavi e le tubazioni idriche. Inoltre, il convertitore di potenza che alimenta un agitatore elettromagnetico tradizionale viene qui sostituito da un convertitore di taglia molto più piccola, così come il sistema di controllo è notevolmente semplificato, anche considerando che sono ridotti i dispositivi e i parametri che devono essere controllati e coordinati in tempo reale durante il funzionamento di tutto rimpianto di agitazione. Confrontando le potenze impiegate, gli agitatori della tecnica nota di taglia medio-piccola assorbono una potenza di circa 50-60kW, mentre la potenza necessaria all’agitatore magnetico 10 qui descritto è sostanzialmente solo quella necessaria per portare in rotazione la parte attiva che, a parità di campo magnetico sviluppato rispetto alla tecnica nota, sarà dell’ordine di pochi kW (4-5kW). A questo vantaggio si somma il risparmio energetico derivante dal mancato utilizzo dei dispositivi correlati che caratterizzano i sistemi attuali come, ad esempio, le pompe di ricircolo dell’acqua industriale e demineralizzata, i sistemi di demineralizzazione, ecc... Inoltre, l’agitatore magnetico 10 in accordo con la presente descrizione e lo schema di impianto in cui esso è impiegato è notevolmente semplificato eliminando tutti i dispositivi di controllo e misura dei parametri operativi dei vari dispositivi, quali pressioni, temperature, portate. In fig. 12 è riportato un esempio di possibile schema di un impianto 50 di agitazione relativo alla configurazione dell’agitatore magnetico 10 qui descritto, che comprende, oltre all’agitatore magnetico 10, solamente il convertitore di potenza 45 ed il sistema di controllo 46. Dalla fig. 12 si deriva chiaramente come l’utilizzo dell’agitatore magnetico 10 comporti, rispetto alla tecnica nota, una notevole semplificazione per l' impianto 50 di agitazione. The magnetic stirrer 10 in accordance with this description allows, in addition to the considerable energy savings and ease of installation, a considerable reduction in ordinary and extraordinary maintenance to maintain the efficiency of the system. The realization of the magnetic stirrer 10 in accordance with the present description reduces the manufacturing complexity of the known art and, above all, significantly reduces its energy consumption during operation. It is therefore possible to eliminate most of the correlated devices used in the known art in a traditional stirring system; for example no more regret cooling, transformer, cables and water pipes are needed. Furthermore, the power converter that feeds a traditional electromagnetic stirrer is here replaced by a much smaller converter, as well as the control system is considerably simplified, also considering that the devices and parameters that must be controlled and coordinated are reduced. real time during the operation of all shaking regret. By comparing the powers used, the agitators of the known art of medium-small size absorb a power of about 50-60kW, while the power required by the magnetic stirrer 10 described here is substantially only that necessary to rotate the active part which, at equal magnetic field developed with respect to the known technique, will be of the order of a few kW (4-5kW). To this advantage is added the energy savings deriving from the non-use of related devices that characterize current systems such as, for example, industrial and demineralized water recirculation pumps, demineralization systems, etc. magnetic device 10 in accordance with the present description and the plant scheme in which it is used is considerably simplified by eliminating all the devices for controlling and measuring the operating parameters of the various devices, such as pressures, temperatures, flow rates. In fig. 12 shows an example of a possible diagram of a stirring plant 50 relating to the configuration of the magnetic stirrer 10 described here, which comprises, in addition to the magnetic stirrer 10, only the power converter 45 and the control system 46. From fig . 12 clearly shows how the use of the magnetic stirrer 10 involves, compared to the known art, a considerable simplification for the stirring system 50.

Oltre al risparmio economico nella gestione ordinaria e alla semplicità impiantistica, l’agitatore magnetico 10 qui descritto necessita di una manutenzione molto inferiore rispetto alle tecnologie attuali ed è meno soggetto a possibili guasti, essendo assenti rimpianto di raffreddamento ed il sistema di alimentazione elettrica. In addition to economic savings in ordinary management and plant simplicity, the magnetic stirrer 10 described here requires much less maintenance than current technologies and is less subject to possible failures, as there is no cooling system and the power supply system.

Si ritiene, inoltre che l’agitatore magnetico 10 qui descritto possa avere una durata della vita utile di gran lunga superiore a quella degli agitatori noti, in quanto l’utilizzo dei magneti permanenti consente di mantenere inalterate le proprietà magnetiche per molto tempo. Un ulteriore vantaggio risiede nella facilità di ricondizionamento dei magneti. Infatti, considerato che, nel lungo periodo, l’intensità del campo magnetico prodotto dall’agitatore magnetico 10 può diminuire per effetto della smagnetizzazione, i magneti permanenti 13 possono essere sottoposti a cicli di magnetizzazione per riportarli ai valori originari ed essere quindi riutilizzati. It is also believed that the magnetic stirrer 10 described here may have a useful life span far greater than that of known stirrers, since the use of permanent magnets allows the magnetic properties to be maintained unaltered for a long time. A further advantage lies in the ease of reprocessing of the magnets. In fact, considering that, in the long run, the intensity of the magnetic field produced by the magnetic stirrer 10 can decrease due to the demagnetization effect, the permanent magnets 13 can be subjected to magnetization cycles to bring them back to their original values and then be reused.

Un ulteriore vantaggio dell’agitatore magnetico 10 qui descritto riguarda la composizione armonica del campo magnetico prodotto. La scelta della tipologia di magneti, la loro forma e geometria, nonché la loro intensità consentono di sviluppare un campo magnetico con un profilo spaziale molto più sinusoidale rispetto a quello sviluppato da un agitatore tradizionale. La Richiedente ha riscontrato sperimentalmente che il campo magnetico prodotto da un agitatore noto è molto ricco di componenti armoniche a elevata frequenza che si sommano alla componente fondamentale per dare origine alla distribuzione spazio-temporale del campo magnetico complessivo. Negli agitatori noti, le armoniche ad elevata frequenza vengono “schermate” dal cristallizzatore di rame previsto nella linea di colata, necessario allo scambio termico tra il metallo e l’acqua di raffreddamento. Conseguentemente, il campo magnetico che penetra all’ interno del cristallizzatore e che genera l’effetto utile di rimescolamento della massa di metallo liquido risulta fortemente indebolito rispetto alla distribuzione che è possibile ottenere a vuoto (senza metallo liquido e senza cristallizzatore in rame). A further advantage of the magnetic stirrer 10 described here concerns the harmonic composition of the magnetic field produced. The choice of the type of magnets, their shape and geometry, as well as their intensity allow to develop a magnetic field with a much more sinusoidal spatial profile than that developed by a traditional stirrer. The Applicant has experimentally found that the magnetic field produced by a known agitator is very rich in high frequency harmonic components which are added to the fundamental component to give rise to the space-time distribution of the overall magnetic field. In known agitators, the high frequency harmonics are "shielded" by the copper crystallizer provided in the casting line, necessary for the heat exchange between the metal and the cooling water. Consequently, the magnetic field that penetrates inside the crystallizer and which generates the useful effect of mixing the liquid metal mass is strongly weakened compared to the distribution that can be obtained in vacuum (without liquid metal and without copper crystallizer).

Nelle figg. 13 e 14 si riportano rispettivamente l’andamento spaziale del campo magnetico prodotto da un agitatore magnetico 10 come qui descritto e da un agitatore tradizionale, considerando come riferimento lo stesso campo magnetico a vuoto. Confrontando i risultati delle simulazioni agli elementi finiti eseguite su modelli tridimensionali di un agitatore tradizionale trifase ed un agitatore magnetico 10 in accordo con la presente è stato possibile dimostrare che, a parità di campo d’induzione a vuoto, l’agitatore magnetico 10 sviluppa una coppia di circa il 13% superiore ad un agitatore tradizionale. L’effetto complessivo si traduce in incremento sostanziale della coppia sviluppata partendo dallo stesso campo magnetico a vuoto. In figs. 13 and 14 respectively show the spatial trend of the magnetic field produced by a magnetic stirrer 10 as described here and by a traditional stirrer, considering the same vacuum magnetic field as a reference. By comparing the results of the finite element simulations performed on three-dimensional models of a traditional three-phase stirrer and a magnetic stirrer 10 in accordance with the present it was possible to demonstrate that, with the same vacuum induction field, the magnetic stirrer 10 develops a torque about 13% higher than a traditional agitator. The overall effect translates into a substantial increase in the torque developed starting from the same no-load magnetic field.

E chiaro che all’agitatore magnetico 10, impianto di agitazione e metodo di funzionamento di un agitatore magnetico per agitare un metallo liquido fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti e/o fasi, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni. E anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz’altro realizzare molte altre forme equivalenti dell’agitatore magnetico 10, impianto di agitazione e metodo di funzionamento di un agitatore magnetico per agitare un metallo liquido, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito. It is clear that modifications and / or additions of parts and / or phases can be made to the magnetic stirrer 10, stirring system and method of operation of a magnetic stirrer for stirring a liquid metal up to now, without departing from the scope. of the present invention as defined by the claims. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art will certainly be able to realize many other equivalent forms of the magnetic stirrer 10, stirring system and method of operation of a magnetic stirrer. for agitating a liquid metal, having the characteristics expressed in the claims and therefore all falling within the scope of protection defined therein.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all’ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni. In the following claims, the references in brackets are for the sole purpose of facilitating reading and should not be considered as limiting factors as regards the scope of protection underlying the specific claims.

Claims

CLAIMS 1. Magnetic stirrer for stirring a liquid metal, characterized in that said magnetic stirrer comprises: an axially symmetrical toroidal ferromagnetic core (12) with respect to a central axis (C), said ferromagnetic core (12) rotating around said central axis (C), a plurality of permanent magnets (13) mounted inside said ferromagnetic core (12 ) from diametrically opposite parts and configured to generate a static magnetic field oriented transversely with respect to said central axis (C), an electric motor member (16) configured to rotate said ferromagnetic core (12) around said central axis (C) .

2. Magnetic stirrer as in claim 1, characterized in that said permanent magnets (13) are positioned on diametrically opposite sides on a respective portion of an internal surface (14), of cylindrical or planar shape, defined by said toroidal shape of the core ferromagnetic (12).

3. Magnetic stirrer as in claim 2, characterized in that a first group and a second group of said permanent magnets (13), respectively used to realize two opposite polarities of said magnetic field, are positioned on two distinct portions of said internal surface (14), in which said portions face each other with respect to said central axis (C), and that said first group and second group of said permanent magnets (13) are mutually symmetrical along said central axis (C).

4. Magnetic stirrer as in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises one or more bearings (41) for the rotation of said ferromagnetic core (12).

5. Magnetic stirrer as in any one of the preceding claims, characterized in that said ferromagnetic core (12) is modular, being formed by a first ferromagnetic core (12a) and a second ferromagnetic core (12b).

6. Magnetic stirrer as in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a containment structure (23) which contains at least said ferromagnetic core (12) and the respective permanent magnets (13) mounted therein.

7. Magnetic stirrer as in claim 6, characterized in that said containment structure (23) is provided with an external protection cylinder (30), with an internal protection cylinder (31) between which said ferromagnetic core ( 12) on which said permanent magnets (13) are internally mounted, and of one or more cover flanges (24a, 24b).

8. Magnetic stirrer as in claim 6 or 7, characterized in that said motor member (16) is integrated in said containment structure (23) and comprises a stator (38) and a rotor, in which said stator (38) is provided with a reed pack (19) in ferromagnetic material having a ring shape and with a plurality of electric windings (17) configured to interact magnetically with permanent magnets (18a, 18b) associated with the ferromagnetic core (12), to rotate said ferromagnetic core (12), said electrical windings (17) being wound around a respective polar expansion (18) of said lamellar pack (19).

9. Magnetic stirrer as in claim 6 or 7, characterized in that said motor member (16) is external to said containment structure (23), a motion transmission mechanism (25) of a mechanical type being provided for transmitting motion rotation from said motor member (16) to said ferromagnetic core (12).

10. Magnetic stirrer as in claim 9, characterized in that said motion transmission mechanism (25) comprises one or more pulleys (26) configured to transmit a rotary motion to said ferromagnetic core (12) by means of a belt (27).

11. Magnetic stirrer as in any of the preceding claims, characterized by the fact that said permanent magnets (13) have a shape and / or geometry and / or type and / or intensity different from each other or in groups.

12. Magnetic stirring plant for stirring a liquid metal, said plant being constituted exclusively by one or more magnetic stirrers (10) as in any one of the preceding claims, by a power converter (45) and a control system (46) .

13. Continuous casting line comprising at least one mold (34) in which a liquid metal (11) is poured along a casting axis (C), said casting line comprising one or more magnetic stirrers (10) as in any of claims 1 to 11, arranged in one or more respective specific positions along the casting axis (C).

14. Method of operation of a magnetic stirrer for stirring a liquid metal, characterized in that it provides to provide at least one magnetic stirrer (10) as in any one of claims 1 to 11 and to rotate the ferromagnetic core (12) around to a central axis, so as to rotate the static magnetic field oriented transversely to said central axis (C) generated by the permanent magnets (13) mounted inside said ferromagnetic core (12) to induce liquid metal (11 ) convective mixing motions.