UA78923C2 - Method of electromagnetic mixing of liquid metal by the system of rotating magnetic fields - Google Patents
Method of electromagnetic mixing of liquid metal by the system of rotating magnetic fields Download PDFInfo
- Publication number
- UA78923C2 UA78923C2 UAA200510079A UAA200510079A UA78923C2 UA 78923 C2 UA78923 C2 UA 78923C2 UA A200510079 A UAA200510079 A UA A200510079A UA A200510079 A UAA200510079 A UA A200510079A UA 78923 C2 UA78923 C2 UA 78923C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- rotating magnetic
- magnetic field
- winding
- poles
- windings
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 103
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 35
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 230000005405 multipole Effects 0.000 claims description 17
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 101100225851 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) emp-7 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до області магнітної гідродинаміки суцільних середовищ, зокрема, до впливу обертових 2 магнітних полів на рідкий метал в машинах безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) або в ємностях.The invention relates to the field of magnetic hydrodynamics of solid media, in particular, to the effect of rotating 2 magnetic fields on liquid metal in continuous casting machines (CBMs) or in containers.
Відомо спосіб для безперервного лиття металів та сплавів (патент США Мо 4450893, МПК 5 В22027/02), в якому для перемішування рідкого металу використовується обертове магнітне поле, що створене двополюсним електромагнітним перемішувачем (ЕМП). Недоліком даного способу електромагнітного перемішування є недостатньо ефективний теплообмін на фронті кристалізації заготовки та утворення воронкоподібного меніску на 70 поверхні металу. Ці фактори знижують формування тверднучої сталевої кірки і якість поверхні безперервно литої заготовки.A method for continuous casting of metals and alloys is known (US patent Mo 4450893, IPC 5 B22027/02), in which a rotating magnetic field created by a bipolar electromagnetic stirrer (EMF) is used to stir the liquid metal. The disadvantage of this method of electromagnetic stirring is the insufficiently efficient heat exchange at the front of the crystallization of the workpiece and the formation of a funnel-shaped meniscus on the 70th surface of the metal. These factors reduce the formation of a hardening steel crust and the surface quality of the continuously cast workpiece.
Відомо спосіб електромагнітного перемішування в процесі безперервного розливання металу хпатент СШАThere is a known method of electromagnetic stirring in the process of continuous pouring of metal, a US patent
Мо 4852635, МПК 4 В22011/10). В способі використовуються обертові магнітні поля, що створюються обмотками, по крайній мірі, з двома парами полюсів для впливу на рідку фазу заготовки. Обмотки однієї пари полюсів 72 живляться від джерела змінного струму в межах 1...60 Гц, а частота живлення обмоток другої пари полюсів на 0,03...0,25 Гц вища за першу. При такому способі перемішування металу накладанням магнітних полів приблизно однакової частоти знижується негативна сегрегація у внутрішній структурі заготовки, але використання таких магнітних полів не дозволяє створити достатньо великі електродинамічні зусилля (ЕДЗ), які інтенсивно перемішують рідкий метал.Mo 4852635, IPC 4 B22011/10). The method uses rotating magnetic fields created by windings with, at most, two pairs of poles to affect the liquid phase of the workpiece. The windings of one pair of poles 72 are powered from an alternating current source within 1...60 Hz, and the frequency of the windings of the second pair of poles is 0.03...0.25 Hz higher than the first. With this method of metal mixing, applying magnetic fields of approximately the same frequency reduces negative segregation in the internal structure of the workpiece, but the use of such magnetic fields does not allow creating sufficiently large electrodynamic forces (EDF) that intensively mix the liquid metal.
Прототипом запропонованого способу електромагнітного перемішування рідкого металу є спосіб управління потоками металу за допомогою обертових магнітних полів, що використовуються при безперервному розливанні заготовок квадратного та прямокутного перерізів (патент США Мо 5699850, МПК 6 822011/041). Даний спосіб включає управління швидкістю руху металу на меніску шляхом застосування зустрічних або однаково спрямованих обертових магнітних полів, створених з допомогою двох окремих ЕМП з двома полюсами, що с розміщені навколо осі кристалізатора МБЛЗ. Другий ЕМП, що знаходиться у верхній частині кристалізатора,з (3 допомогою реверсування напрямку руху обертового магнітного поля дозволяє управляти течією в області меніска, в залежності від технологічних режимів розливання металу, шляхом гальмування або підсилення руху металу, що ініційований обертовим магнітним полем першого перемішувача, який розміщений під другим ЕМП.The prototype of the proposed method of electromagnetic mixing of liquid metal is a method of controlling metal flows using rotating magnetic fields, which are used in the continuous pouring of blanks of square and rectangular sections (US patent Mo 5699850, IPC 6 822011/041). This method includes controlling the speed of movement of metal on the meniscus by applying opposite or equally directed rotating magnetic fields created with the help of two separate EMFs with two poles placed around the axis of the MBLZ crystallizer. The second EMF, which is located in the upper part of the crystallizer, with (3) the reversal of the direction of movement of the rotating magnetic field allows you to control the flow in the meniscus region, depending on the technological modes of metal pouring, by slowing down or amplifying the movement of the metal initiated by the rotating magnetic field of the first stirrer, which is placed under the second EMP.
Недоліком даного способу є використання двох обертових магнітних полів, які створені двома двополюсними оThe disadvantage of this method is the use of two rotating magnetic fields, which are created by two bipolar o
ЕМП, що не дозволяє отримати таку конфігурацію результуючого магнітного, яка забезпечує невелику швидкість су руху металу біля осі кристалізатора і максимальну швидкість металу на фронті кристалізації.EMF, which does not allow obtaining such a configuration of the resulting magnetic, which provides a small speed of movement of the metal near the axis of the crystallizer and the maximum speed of the metal at the crystallization front.
В основу винаходу поставлена задача - розробити спосіб електромагнітного перемішування металу на основі о використання системи обертових магнітних полів, що збуджуються ЕМП з різним числом полюсів, які мають с протилежні або однакові напрямки руху магнітних полів, тобто гальмують чи підсилюють рух металу навколо 3о вертикальної осі кристалізатора МБЛЗ чи ємності. вThe invention is based on the task of developing a method of electromagnetic mixing of metal based on the use of a system of rotating magnetic fields excited by EMF with a different number of poles, which have opposite or the same directions of movement of magnetic fields, i.e. inhibit or enhance the movement of metal around the 3o vertical axis of the crystallizer MBLZ or containers. in
Поставлена задача досягається тим, що в способі електромагнітного перемішування рідкого металу системою обертових магнітних полів в кристалізаторі або ємності, який включає накладення двох обертових магнітних полів, що мають протилежні або однакові напрямки руху і спрямовані навколо осі кристалізатора або « ємності, згідно з винаходом, на рідкий метал накладають систему двох або більше обертових магнітних полів З однакової частоти, які створені обмотками з різним числом полюсів. При цьому, одна з обмоток, яка збуджує с обертове магнітне поле, має два полюси, а інша обмотка - багато полюсів і збуджує обертове магнітне поле, що з» спрямоване назустріч обертовому магнітному полю обмотки з двома полюсами та вказана багатополюсна обмотка створює електродинамічні зусилля в металі, які врівноважують електродинамічні зусилля, що ініційовані обмоткою з двома полюсами. До того ж, обертове магнітне поле багатополюсної обмотки спрямоване в одному напрямку з магнітним полем обмотки з двома полюсами та підсилює його. Крім того, періодично змінюють 7 напрямок руху обертового магнітного поля багатополюсної обмотки відносно напрямку руху магнітного поля о обмотки з двома полюсами. До цього, що періодично змінюють напрямок руху обертового магнітного поля обмотки з двома полюсами відносно напрямку руху магнітного поля багатополюсної обмотки. Також, періодично іш збуджують обертове магнітне поле обмоткою тільки з двома полюсами. Крім того, багатополюсна обмотка, за ка 20 допомогою якої періодично збуджують обертове магнітне поле, має чотири або більш полюсів і це обертове поле збуджуюють періодично. До цього, обертові магнітні поля збуджуються обмотками, які живляться струмами від с» різних джерел живлення. При чому, обертові магнітні поля збуджуються обмотками, які живляться струмами від одного джерела живлення та з'єднані послідовно. До того ж, обертові магнітні поля збуджуються обмотками, які живляться струмами від одного джерела живлення та з'єднані паралельно. Окрім того, спочатку створюють 25 перемішування металу накладанням на нього обертового магнітного поля обмотки з двома полюсами, а надалі -The task is achieved by the fact that in the method of electromagnetic stirring of liquid metal by a system of rotating magnetic fields in a crystallizer or container, which includes the superimposition of two rotating magnetic fields that have opposite or the same directions of movement and are directed around the axis of the crystallizer or "container, according to the invention, on liquid metal impose a system of two or more rotating magnetic fields of the same frequency, which are created by windings with a different number of poles. At the same time, one of the windings, which excites a rotating magnetic field, has two poles, and the other winding has many poles and excites a rotating magnetic field, which is directed towards the rotating magnetic field of the winding with two poles and the indicated multipole winding creates electrodynamic forces in metals that balance the electrodynamic forces initiated by the two-pole winding. In addition, the rotating magnetic field of the multipole winding is directed in the same direction as the magnetic field of the two-pole winding and amplifies it. In addition, the direction of motion of the rotating magnetic field of the multipole winding is periodically changed relative to the direction of motion of the magnetic field of the two-pole winding. Before that, the direction of movement of the rotating magnetic field of the winding with two poles is periodically changed relative to the direction of movement of the magnetic field of the multi-pole winding. Also, a rotating magnetic field is periodically excited by a winding with only two poles. In addition, the multipole winding, with the help of which the rotating magnetic field is periodically excited, has four or more poles and this rotating field is excited periodically. Before that, rotating magnetic fields are excited by windings that are fed by currents from various power sources. Moreover, rotating magnetic fields are excited by windings that are fed by currents from one power source and are connected in series. In addition, rotating magnetic fields are excited by windings that are fed by currents from the same power source and connected in parallel. In addition, 25 stirrings of the metal are first created by applying a rotating magnetic field of a winding with two poles to it, and later -
ГФ) накладанням на рідкий метал обертового магнітного поля обмотки з чотирма і більше полюсами в залежності від юю режимів обробки рідкого металу.HF) by applying a rotating magnetic field of a winding with four or more poles to the liquid metal, depending on the processing modes of the liquid metal.
Даний спосіб реалізується з допомогою ЕМП, що виконаний з багатофазними обмотками з двома і більше числом полюсів. На Фіг1 показана схема ЕМП, що пояснює реалізацію способу електромагнітного 60 перемішування рідкого металу під впливом двох обертових магнітних полів однакової низької частоти, що спрямовані назустріч і збуджуються обмотками з двома та чотирма полюсами, наприклад, в кристалізаторіThis method is implemented using EMF, which is made with multiphase windings with two or more poles. Fig. 1 shows an EMF scheme that explains the implementation of the method of electromagnetic 60 mixing of liquid metal under the influence of two rotating magnetic fields of the same low frequency directed towards each other and excited by windings with two and four poles, for example, in a crystallizer
МБЛЗ. Причому, запропонований спосіб перемішування має переваги при безперервному розливанні сталі із зануреним сталерозливним стаканом і шлаковим захисним шаром на вільній поверхні металу в кристалізаторі.MBLZ Moreover, the proposed method of mixing has advantages during continuous pouring of steel with a submerged steel pouring cup and a slag protective layer on the free surface of the metal in the crystallizer.
ЕМП представляє собою феромагнітний магнітопровід 1 в пазах якого закладені дві трифазних обмотки 2 та 3. бо Перемішувач охоплює кристалізатор 4 зовні. В кристалізаторі, що охолоджується водою формується кірка 5 рідкометалєвої фази безперервнолитої заготовки 6. Дзеркало рідкого металу вкрито захисним шаром шлаку 7.The EMF is a ferromagnetic magnetic wire 1 in the grooves of which two three-phase windings 2 and 3 are laid. Because the mixer covers the crystallizer 4 from the outside. In the water-cooled crystallizer, a crust 5 of the liquid metal phase of the continuously cast billet 6 is formed. The liquid metal mirror is covered with a protective layer of slag 7.
Зверху вздовж осі кристалізатора розміщено занурений сталерозливний стакан 8, в отворах якого формуються вихорові течії 9. Двообмотковий ЕМП ініціює в рідкій сталі течії 10 та 11.Above, along the axis of the crystallizer, there is a submerged steel pouring cup 8, in the holes of which eddy currents 9 are formed. The double-winding EMF initiates currents 10 and 11 in the liquid steel.
Спосіб реалізується наступним чином. Одночасно з початком роботи МБЛЗ подають напругу від джерела живлення на обмотки 2 та З ЕМП. Перша обмотка ЕМП, що виконана з двома полюсами збуджує обертове магнітне поле. Друга обмотка, що виконана з чотирма або більше полюсами, живиться від того ж джерела живлення трифазної мережі напруги, що і перша та збуджує магнітне поле, яке обертається назустріч магнітному полю обмотки з двома полюсами. Обмотки з'єднані послідовно. При такому виконанні ЕМП частота змінного 7/0 струму, який живить його обмотки, вибирається в інтервалі низьких частот. При цьому досягається необхідний силовий вплив на метал при незначних джоулевих втратах в стінках кристалізатора. Підбором низької частоти живлення і амплітуди струмового навантаження реалізуються режими руху розплавленого металу з практично нульовою швидкістю на осі кристалізатора і необхідної по технологічним вимогам швидкості руху біля фронту кристалізації. Розрахунки вказують на стійкий характер руху рідкого металу, який обумовлюється течіями /5 розплаву, що спрямовані назустріч. Перемішувач розміщений навкруги кристалізатора 4, на внутрішній поверхні якого формується кірка 5 з рідкого металу б, що вкритий захисним шаром шлаку 7. Метал поступає через занурений стакан 8 і витікає з нього течіями 9. Під впливом магнітних полів, що спрямовані назустріч здійснюється азимутальний рух розплаву за траєкторіями з різними напрямками в центральній 10 та в периферійній зонах 11 зливку, що обумовлені впливами ЕДЗ від першої та другої обмоток ЕМП.The method is implemented as follows. Simultaneously with the start of operation of the MBLZ, voltage from the power source is applied to windings 2 and 3 of the EMF. The first EMF winding, made with two poles, excites a rotating magnetic field. The second winding, made with four or more poles, is fed from the same three-phase voltage network power source as the first and excites a magnetic field that rotates against the magnetic field of the two-pole winding. The windings are connected in series. With such an EMF design, the frequency of the alternating 7/0 current that feeds its windings is selected in the low frequency range. At the same time, the necessary force effect on the metal is achieved with insignificant joule losses in the walls of the crystallizer. By selecting a low power supply frequency and current load amplitude, modes of movement of the molten metal are realized with practically zero speed on the axis of the crystallizer and the speed of movement near the crystallization front required by the technological requirements. Calculations indicate the stable nature of the movement of liquid metal, which is determined by currents /5 of the melt directed towards it. The stirrer is placed around the crystallizer 4, on the inner surface of which a crust 5 of liquid metal b is formed, which is covered with a protective layer of slag 7. The metal enters through the immersed glass 8 and flows out of it in currents 9. Under the influence of magnetic fields directed toward it, the azimuthal movement of the melt is carried out along trajectories with different directions in the central 10 and in the peripheral zones 11 of the ingot, due to the effects of EDZ from the first and second EMF windings.
Таким чином, запропонований спосіб дозволяє створити інтенсивний азимутальний рух розплаву на фронті кристалізації безперервнолитого зливку і незначний - на осі кристалізатора МБЛЗ.Thus, the proposed method makes it possible to create intense azimuthal movement of the melt on the crystallization front of the continuously cast ingot and insignificant movement on the axis of the MBLZ crystallizer.
Обертове магнітне поле багатополюсної обмотки, що спрямоване назустріч магнітному полю обмотки з двома полюсами, створює ЕДЗ в металі, які врівноважують ЕДЗ, що ініційовані обмоткою з двома полюсами і внаслідок цього виникає рух металу з незначною швидкістю на осі кристалізатора та максимальною швидкістю с біля фронту кристалізації.The rotating magnetic field of the multipole winding, which is directed towards the magnetic field of the two-pole winding, creates EMFs in the metal, which balance the EMFs initiated by the two-pole winding, and as a result, the movement of the metal occurs with a negligible speed on the axis of the crystallizer and a maximum speed c near the crystallization front .
Обертове магнітне поле багатополюсної обмотки спрямоване в одному напрямку з магнітним полем обмотки і) з двома полюсами і підсилює його. Даний спосіб реалізується з допомогою ЕМП, що виконаний з обмотками, які мають два і більше число полюсів. На Фіг2 показана схема ЕМП, що пояснює реалізацію способу електромагнітного перемішування рідкого металу під впливом двох обертових магнітних полів, що спрямовані с зо однаково і створені обмотками з двома та чотирма полюсами, наприклад, в кристалізаторі МБЛЗ3. ЕМП представляє собою феромагнітний магнітопровід 1, в пазах якого закладені дві трифазних обмотки 2 та 3. сThe rotating magnetic field of the multipole winding is directed in the same direction as the magnetic field of the winding i) with two poles and amplifies it. This method is implemented with the help of EMF, which is made with windings that have two or more poles. Fig. 2 shows the EMF scheme, which explains the implementation of the method of electromagnetic mixing of liquid metal under the influence of two rotating magnetic fields, which are directed from side to side in the same way and are created by windings with two and four poles, for example, in the MBLZ3 crystallizer. EMF is a ferromagnetic magnetic wire 1, in the grooves of which two three-phase windings 2 and 3 are laid. c
Перемішувач охоплює кристалізатор 4 зовні. В кристалізаторі, що охолоджується водою формується кірка 5 Ге! рідкометалевої фази литої заготовки 6. Дзеркало рідкого металу відкрите і в нього впадає металевий струм 7.The stirrer surrounds the crystallizer 4 from the outside. A crust of 5 Ge is formed in the water-cooled crystallizer! of the liquid metal phase of the cast workpiece 6. The liquid metal mirror is open and a metal current flows into it 7.
Обертові магнітні поля ЕМП, що мають однаковий напрямок руху, формують параболічний меніск металу 8. соRotating magnetic fields of EMF, having the same direction of movement, form a parabolic meniscus of metal 8. со
Струм рідкого металу 7 створює вихрові течії 9. Двообмотковий ЕМП ініціює в рідкій сталі течії 10, що ї- спрямовані в одному напрямку. Даний спосіб перемішування має переваги при безперервному розливанні сталі відкритим струменем в кристалізатор МБЛЗ.The liquid metal current 7 creates eddy currents 9. The double-winding EMF initiates currents 10 in the liquid steel, which are directed in one direction. This method of mixing has advantages during continuous pouring of steel with an open jet into the MBLZ crystallizer.
Періодична зміна напрямку руху обертового магнітного поля багатополюсної обмотки відносно магнітного поля обмотки з двома полюсами у випадку, коли магнітне поле спрямовано згідно з рухом магнітного поля « обмотки з двома полюсами, підсилює дію цього поля, а коли поле спрямовано назустріч магнітному полю в с обмотки з двома полюсами, то гальмує. Зміна напрямку руху обертового магнітного поля багатополюсної обмотки відносно магнітного поля обмотки з двома полюсами, впливає на градієнт температури безпосередньо ;» на фронті кристалізації та в двофазній зоні.A periodic change in the direction of motion of the rotating magnetic field of the multipole winding relative to the magnetic field of the two-pole winding in the case when the magnetic field is directed according to the movement of the magnetic field of the two-pole winding strengthens the effect of this field, and when the field is directed against the magnetic field of the winding with two poles, it slows down. A change in the direction of motion of the rotating magnetic field of a multipole winding relative to the magnetic field of a two-pole winding affects the temperature gradient directly;" at the crystallization front and in the two-phase zone.
Періодична зміна напрямку обертового магнітного поля обмотки з двома полюсами відносно магнітного поля багатополюсної обмотки сприяє зменшенню негативної ліквації, так як зменшується швидкість азимутального -І руху металу за рахунок створення зворотних течій. Крім того, знакозмінні навантаження приводять до ефективнішого руйнування стовпчастої дендритної структури, ніж при постійному азимутальному руху металу в со одному напрямку. При чому, такі знакозмінні силові навантаження є меншими за величиною у порівнянні зThe periodic change in the direction of the rotating magnetic field of the winding with two poles relative to the magnetic field of the multi-pole winding contributes to the reduction of negative winding, as the speed of azimuthal -I movement of the metal decreases due to the creation of reverse currents. In addition, sign-changing loads lead to more effective destruction of the columnar dendritic structure than with constant azimuthal movement of the metal in the same direction. Moreover, such sign-changing force loads are smaller in magnitude compared to
Ге) постійними навантаженнями.Ge) constant loads.
Періодичне створення обертового магнітного поля обмоткою з двома полюсами дозволяє ефективно о використовувати режими енергозбереження для виконання технологічного процесу, що приводить до 4) споживання нижчої потужності для перемішування металу ніж при постійній роботі ЕМП. При цьому ефективність перемішування рідкого металу збільшується, особливо це стосується вибору режимів експлуатації ЕМП для запобігання негативної ліквації. 5Б Періодичне створення обертового магнітного поля обмоткою з чотирма і більш полюсами зменшує швидкість азимутального руху в об'ємі металу і не дозволяє достатньо ефективно перемішувати метал в середині зливку,The periodic creation of a rotating magnetic field by a winding with two poles allows you to effectively use energy-saving modes for the execution of the technological process, which leads to 4) consumption of lower power for mixing metal than with constant operation of the EMF. At the same time, the efficiency of liquid metal mixing increases, especially this applies to the selection of EMF operating modes to prevent negative liquidation. 5B Periodic creation of a rotating magnetic field by a winding with four or more poles reduces the speed of azimuthal movement in the metal volume and does not allow sufficiently effective mixing of the metal in the middle of the ingot,
Ф) але сприяє інтенсивному руху металу на фронті кристалізації. ка Коли обертові магнітні поля створюються обмотками, які живляться струмами від різних джерел живлення, це дозволяє окремо регулювати струмові навантаження двополюсної та багатополюсної обмоток і виконувати їх на бо Візні номінальні струмові навантаження. Таким чином, можна окремо управляти швидкістю руху як на меніску метала, так і в об'ємі рідкометалевої фази зливку.F) but contributes to the intensive movement of metal on the crystallization front. When rotating magnetic fields are created by windings that are fed by currents from different power sources, this allows you to separately adjust the current loads of two-pole and multi-pole windings and perform them at the same nominal current loads. Thus, it is possible to separately control the speed of movement both on the meniscus of the metal and in the volume of the liquid metal phase of the ingot.
Якщо обертові магнітні поля створюються обмотками, які живляться струмами від одного джерела живлення та з'єднані послідовно, це дозволяє спростити схему регулювання швидкості руху металу.If rotating magnetic fields are created by windings fed by currents from one power source and connected in series, it allows to simplify the scheme for regulating the speed of metal movement.
Обертові магнітні поля створюються обмотками, які живляться струмами від одного джерела живлення та 65 З'єднані паралельно. При цьому здійснюється окреме управління двополюсною та багатополюсною обмотками і в результаті окреме регулювання швидкості на меніску та в об'ємі рідкого металу.Rotating magnetic fields are created by windings that are fed by currents from one power source and 65 Connected in parallel. At the same time, the two-pole and multi-pole windings are separately controlled and, as a result, separate speed regulation is carried out on the meniscus and in the volume of liquid metal.
Електромагнітне перемішування рідкого металу створюють спочатку накладанням на метал обертового магнітного поля обмотки з двома полюсами, а надалі - накладанням на метал обертового магнітного поля обмотки з чотирма і більше полюсами, що дозволяє проводити комбіновану обробку металу в залежності від режимів розливання. При розливанні металу відкритим струменем накладають на метал обертове магнітне поле обмотки з двома полюсами, що дозволяє перемішувати метал із заданою азимутальною швидкістю. Якщо необхідно інтенсифікувати процес перемішування, додатково накладають на метал обертове магнітне поле обмотки з чотирма і більше полюсами, яке направлене в одному напрямку з магнітним полем обмотки з двома полюсами. При розливанні металу із зануреним стаканом та захисним шаром шлаку спочатку створюють 7/0 перемішування металу накладанням на метал обертового магнітного поля обмотки з двома полюсами, а надалі - накладанням на метал обертового магнітного поля обмотки з чотирма і більше полюсами, яке спрямоване назустріч магнітному полю обмотки з двома полюсами.Electromagnetic stirring of liquid metal is created first by applying a rotating magnetic field of a winding with two poles to the metal, and then by applying a rotating magnetic field of a winding with four or more poles to the metal, which allows for combined processing of the metal depending on the pouring modes. When pouring metal with an open jet, a rotating magnetic field of a winding with two poles is imposed on the metal, which allows mixing the metal with a given azimuthal speed. If it is necessary to intensify the mixing process, a rotating magnetic field of the winding with four or more poles is additionally imposed on the metal, which is directed in the same direction as the magnetic field of the winding with two poles. When pouring metal with a submerged cup and a protective layer of slag, 7/0 mixing of the metal is first created by applying a rotating magnetic field of the winding with two poles to the metal, and then by applying a rotating magnetic field of the winding with four or more poles to the metal, which is directed towards the magnetic field of the winding with two poles.
Приклад 1. Обчислено розподіл ЕДЗ в перерізі круглої заготовки в дослідному зразку системи ЕМП-МБЛЗ.Example 1. The distribution of EDZ in the cross-section of a round workpiece in the experimental sample of the EMP-MBLZ system was calculated.
Внутрішній радіус кристалізатора дослідного зразка складав 0,025м, а зовнішній - 0,0275м. Радіус розточки ЕМП 7/5 дорівнював 0,062м. Напрямок обертання магнітних полів, що створені обмотками ЕМП, є зустрічний. Обертове магнітне поле чотирьохполюсної обмотки спрямоване назустріч обертовому магнітному полю від обмотки з двома полюсами і створює в металі ЕДЗ, які врівноважують ЕДЗ від обмотки з двома полюсами. На Фіг.З приведений розподіл вектора густини сил в круглій заготовці при амплітудних значеннях струмових навантаженьThe inner radius of the sample crystallizer was 0.025 m, and the outer radius was 0.0275 m. The boring radius of EMP 7/5 was equal to 0.062 m. The direction of rotation of the magnetic fields created by the EMF windings is opposite. The rotating magnetic field of the four-pole winding is directed against the rotating magnetic field from the two-pole winding and creates EMFs in the metal that balance the EMFs from the two-pole winding. Figure 3 shows the distribution of the force density vector in a round workpiece at the amplitude values of the current loads
ЗбООА/м і 18000А/м двополюсної та чотирьохполюсної обмоток відповідно та при частоті 5Гц. При такому співвідношенні струмових навантажень вплив магнітних полів на рідкий метал, створених першою і другою обмотками, порівняний за величиною ЕДЗ. При цьому видно, що в центральній частині заготовки сили спрямовані в одному напрямку, а в приповерхневій частині - в протилежному. При даному числі витків першої і другої обмоток мають місце максимальні ЕДЗ в периферійній зоні, тобто суттєво інтенсифікується теплообмінний процес на фронті кристалізації, що прискорює формування тверднучої кірки литої заготовки. счZbOOA/m and 18000A/m of two-pole and four-pole windings, respectively, and at a frequency of 5 Hz. With this ratio of current loads, the effect of magnetic fields on the liquid metal, created by the first and second windings, is comparable in terms of the EDZ. At the same time, it can be seen that the forces are directed in one direction in the central part of the workpiece, and in the opposite direction in the near-surface part. With a given number of turns of the first and second windings, the maximum EDZ occurs in the peripheral zone, i.e., the heat exchange process at the crystallization front is significantly intensified, which accelerates the formation of the solidification crust of the cast workpiece. high school
Приклад 2. Обчислено розподіл ЕДЗ в перерізі круглої заготовки в дослідному зразку системи ЕМП-МБЛЗ.Example 2. The distribution of EDZ in the cross-section of a round workpiece in the experimental sample of the EMP-MBLZ system was calculated.
Внутрішній радіус кристалізатора дослідного зразка складав 0,025м, а зовнішній - 0,0275м. Радіус розточки ЕМП і) дорівнював 0,062м. Напрямок обертання магнітних полів, що створені обмотками ЕМП, є однаковим. Обертове магнітне поле чотирьохполюсної обмотки спрямоване однаково з магнітним полем обмотки з двома полюсами і підсилює його. На Фіг.4 приведений розподіл вектора густини сил в круглій заготовці при амплітудних значеннях с зо бтрумових навантажень ЗбО0А/м і 18000А/м двополюсної та чотирьохполюсної обмоток відповідно при частоті 5Гц. При цьому видно, що сили в центральній частині заготовки і в приповерхневій частині спрямовані в одному с напрямку і результуюче обертове магнітне поле створює максимальні за величиною ЕДЗ, тобто суттєво б інтенсифікується теплообмінний процес, що прискорює формування литого зливку.The inner radius of the sample crystallizer was 0.025 m, and the outer radius was 0.0275 m. The EMP boring radius i) was equal to 0.062 m. The direction of rotation of the magnetic fields created by the EMF windings is the same. The rotating magnetic field of the four-pole winding is directed in the same direction as the magnetic field of the two-pole winding and amplifies it. Figure 4 shows the distribution of the force density vector in a round workpiece at amplitude values of current loads of ЗбО0А/m and 18000А/m of two-pole and four-pole windings, respectively, at a frequency of 5 Hz. At the same time, it can be seen that the forces in the central part of the workpiece and in the near-surface part are directed in the same direction and the resulting rotating magnetic field creates the maximum EDZ, that is, the heat exchange process that accelerates the formation of the cast ingot is significantly intensified.
Приклад 3. На Фіг.5 приведена картина розподілу вектора густини сил у круглій заготовці при амплітудних со зв Значеннях струмових навантажень ЗбО0А/м двополюсної обмотки при частоті 5ГцЦ. ї-Example 3. Fig. 5 shows the picture of the distribution of the force density vector in a round workpiece at amplitude values of current loads ЗбО0А/m of a bipolar winding at a frequency of 5 Hz. uh-
Приклад 4. На Фіг.б6 представлені результати розрахунку розподілу вектора густини сил в перерізі круглої заготовки від обмотки з чотирма полюсами при амплітудних значеннях струмових навантажень 18000А/м та при частоті 5Гц.Example 4. Fig. b6 shows the results of calculating the distribution of the force density vector in the cross-section of a round workpiece from a winding with four poles at amplitude values of current loads of 18000A/m and at a frequency of 5Hz.
Приклад 5. На Фіг.7 представлена картина розподілу вектора густини сил в круглій заготовці при « амплітудних значеннях струмових навантажень З600А/м і 80000А/м двополюсної та шестиполюсної обмоток з с відповідно та при частоті 5Гц. При цьому видно, що в центральній частині заготовки сили спрямовані в одному напрямку, а в приповерхневій частині - в протилежному. Як видно з Фіг.7, в периферійній зоні зливку виникають ;» чотири вихрові течії, які створюються під дією електричних струмів в обмотках з двома і шістьма полюсами. Це сприяє інтенсифікації теплообмінних процесів на межі розподілу середовищ на фронті кристалізації, що прискорює процес формування тверднучої кірки литої заготовки. -І Наведені приклади підтверджують досягнення технічного результату при здійснені заявленого способу.Example 5. Fig. 7 shows the picture of the distribution of the force density vector in a round workpiece at the amplitude values of the current loads of 3600A/m and 80000A/m of two-pole and six-pole windings with c, respectively, and at a frequency of 5Hz. At the same time, it can be seen that the forces are directed in one direction in the central part of the workpiece, and in the opposite direction in the near-surface part. As can be seen from Fig. 7, in the peripheral zone of the ingot there are four eddy currents, which are created under the action of electric currents in windings with two and six poles. This contributes to the intensification of heat exchange processes at the boundary of the distribution of media at the crystallization front, which accelerates the process of forming the solidification crust of the cast billet. -I The given examples confirm the achievement of the technical result when the claimed method is implemented.
Література: со 1. Патент США Мо 4450893, МПК 5 В 22 0 27/02. со 2. Патент США Мо 4852635, МПК 4 В 22 0 11/10. 3. Патент США Мо 5699850, МПК 6 822 О 11/04. іме) с»References: so 1. US patent Mo 4450893, IPC 5 V 22 0 27/02. so 2. US Patent Mo 4852635, IPC 4 V 22 0 11/10. 3. US patent Mo 5699850, IPC 6 822 O 11/04. name) with"
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200510079A UA78923C2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Method of electromagnetic mixing of liquid metal by the system of rotating magnetic fields |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200510079A UA78923C2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Method of electromagnetic mixing of liquid metal by the system of rotating magnetic fields |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA78923C2 true UA78923C2 (en) | 2007-04-25 |
Family
ID=38136419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200510079A UA78923C2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Method of electromagnetic mixing of liquid metal by the system of rotating magnetic fields |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA78923C2 (en) |
-
2005
- 2005-10-26 UA UAA200510079A patent/UA78923C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8944142B2 (en) | Method and device for the electromagnetic stirring of electrically conductive fluids | |
| RU2656193C2 (en) | Molten metal mixing method, device and system | |
| US2963758A (en) | Production of fine grained metal castings | |
| US7449143B2 (en) | Systems and methods of electromagnetic influence on electroconducting continuum | |
| RU2266798C2 (en) | Method for metal continuous casting to mold and apparatus for performing the same | |
| RU2457064C1 (en) | Method of continuous and semicontinuous casing of aluminium alloys and device to this end | |
| RU2325245C2 (en) | Method and device for flow control in continuous slab casting crystalliser | |
| RU2539253C2 (en) | Method and unit for regulation of flows of molten metal in crystalliser pan for continuous casting of thin flat slabs | |
| KR100264946B1 (en) | Continuous casting mould having electomagnetic | |
| JP4348988B2 (en) | Steel continuous casting method | |
| CA2297232C (en) | Apparatus and method for stirring molten metal using electromagnetic field | |
| JP4539024B2 (en) | Steel continuous casting method | |
| US5137077A (en) | Method of controlling flow of molten steel in mold | |
| UA78923C2 (en) | Method of electromagnetic mixing of liquid metal by the system of rotating magnetic fields | |
| JP2020015083A (en) | Flow control apparatus for thin slab continuous casting and continuous casting method for thin slab | |
| RU2237542C1 (en) | Apparatus for electromagnetic agitation of liquid core of ingot in mold | |
| RU2743437C1 (en) | Device for electromagnetic mixing of liquid core of ingot in crystallizer | |
| UA77104C2 (en) | Method for production of polyvortex flows and induction mixer of liquid metal | |
| WO2023033637A1 (en) | A device for non-contact induction of flow in electrically conductive liquids | |
| RU2228817C1 (en) | Apparatus for electromagnetic agitation of liquid core of ingot | |
| JP2007118090A (en) | Method for continuously casting steel | |
| SU1470435A1 (en) | Apparatus for electromagnetic agitating of liquid phase of continuously cast billets | |
| JPH09122833A (en) | Method for concentrating solute on surface layer of cast slab in continuous casting | |
| JP2004042064A (en) | Electromagnetic stirring device and electromagnetic stirring method | |
| JP2004042065A (en) | Electromagnetic stirring device |