PL114846B1 - Electromagnetic inductor for continuous casting moulds - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest induktor elektro¬ magnetyczny krystalizatora do ciaglego odlewania.Przy ciaglym odlewaniu wlewków, o przekroju prostokatnym powierzchnie wlewka, które powin¬ ny byc plaskie, zazwyczaj sa wklesle. Wkleslosc ta wystepuje zwlaszcza na plaskich stronach wlew¬ ków i zalezy miedzy innymi od rozmiarów, rodzaju stopu i predkosci odlewania. Typowe wartosci wkleslosci wynosza 5—10 mm na jednym boku, dla wlewków o wymiarach 300 X 1000 mm, ze sto¬ pu aluminiowego zawierajacego Mg, przy predkosci odlewania wynoszacej 5—8 cm na minute. Odchy¬ lenia od plaskosci powierzchni sa na tyle niepoza¬ dane, ze prowadza do zwiekszenia ilosci odpadów i przy walcowaniu stwarzaja trudnosci prostolinio¬ wego prowadzenia wlewków.Charakterystyczny wklesly ksztalt powierzchni wlewków powstaje w wyniku procesu kurczenia sie materialu, które ma miejsce po wyjsciu wlewka z krystalizatora do ciaglego odlewania. Podczas gdy ten proces kurczenia sie przebiega równomier¬ nie w przypadku wlewków o przekroju okraglym, w przypadku wlewków o przekroju czworokatnym przebiega nieiównomiernie. W przypadku odlewa¬ nia wlewków o przekroju okraglym warstwa krzep¬ nacego metalu ma przewaznie jednakowa grubosc i otacza studzienke o postaci kolistej stopniowo lub czesciowo skrzeplego metalu. Z tego powodu na¬ piecia skurczowe maja tendencje do wzajemnego 10 15 20 25 30 wyrównywania sie, podczas gdy grubosc powloki zwieksza sie az do ostatecznego skrzepniecia.(Natomiast, przy odlewaniu wlewków o przekroju prostokatnym, najintensywniejsze chlodzenie za¬ chodzi w narozach krystalizatora, gdzie metal jest wystawiony na chlodzace dzialanie zbiegajacych sie tam scianek krystalizatora. Warstwa skrzeplego metalu ma zatem nierównomierna grubosc. Jest ona najwieksza w poblizu narozy krystalizatora i najmniejsza w srodku -boków krystalizatora. Kur¬ czenie sie materialu zachodzi wiec najsilniej w miejscach, gdzie krzepnaca powloka jest najciensza, to znaczy w srodku powierzchni bocznych i powo¬ duje tam wkleslosc powierzchni.Aby przeciwdzialac nierównomiernemu kurcze¬ niu sie i tworzeniu sie wkleslych powierzchni bocz¬ nych, wewnetrzne powierzchnie krystalizatorów do ciaglego odlewania maja ksztalt wypukly na zew¬ natrz. Za pomoca tego srodka zaradczego odlew opuszcza krystalizator z wypuklymi na zewnatrz bocznymi powierzchniami, które nastepnie staja sie plaskie wskutek kurczenia sie. Tego rodzaju krystalizatory do ciaglego odlewania moga byc za¬ stosowane do wlewków o przekroju kwadratowym lub prostokatnym, przy czym w przypadku tych ostatnich wypukle sa tylko boki o duzej szerokosci.S. 134, patent Kanadyjski nr 531090).Proces kurczenia sie i zwiazana z tym wkleslosc bocznych powierzchni wlewków wystepuje w ten 114 846114 846 sam sposób równiez przy ciaglym odlewaniu w elektromagnetycznym polu przemiennym. Sposób ten polega na tym, ze do przewodowej petli induk¬ tora przyklada sie stale napiecie przemienne o wy¬ sokiej czestotliwosci, które wytwarza prad przewo¬ dowy o znanej wartosci calkowitej i znanej lokal¬ nej gestosci. Prad ten wytwarza pole magnetyczne o natezeniu, którego wielkosc zalezy od wielkosci pradu i którego rozklad zalezy od rozkladu gesto¬ sci pradu w przewodzie.Skladowa pionowa Hy tego pola magnetycznego indukuje w roztopionym metalu, przechodzacym podczas procesu odlewania przez pusta przestrzen inc^jLikJLorjL^grad wirowy, który plynie w induktorze w fci%r*ui)l^^p/^ecTw^3l^ do kierunku pradu prze¬ wodowego i któfegb icalkowita wielkosc, gestosc i Rozklad zaleza zasadniczo od wielkosci Hy. fL przemTcnnego wzajemnego oddzialywania mie¬ dzy -ffy-i- indiifaflyarTyfo pradem wirowym powstaje .sila elektrodynamiczna, która jest skierowana ku srodkowi masy cieklego metalu, której wielkosc jest proporcjonalna do natezenia pradu wirowego jak tez do natezenia pola magnetycznego Hy. Sile tej odpowiada tak zwane „cisnienie elektromagne¬ tyczne". Równowaga miedzy tym cisnieniem i cis¬ nieniem metalostatycznym w cieklym metalu okresla ksztalt i wymiary odlewanego w sposób ciagly wlewka.Poniewaz ksztalt i wymiary odlewanego w pro¬ cesie ciaglym, w polu magnetycznym wlewka zale¬ za zarówno od elektromagnetycznego oddzialywa¬ nia ksztaltu pionowego rzutu krystalizatora i in¬ duktora (np. DT—OS 1 508 906, S. 3), nalezalo przy stosowaniu tego sposobu uwzglednic proces kur¬ czenia sie i wynikajaca stad wkleslosc bocznych powierzchni wlewka za pomoca wypuklych na zewnatrz bocznych powierzchni induktora. Wytwa¬ rzanie krystalizatorów z tego rodzaju wypuklymi .bocznymi powierzchniami spotyka sie jednak z technicznymi trudnosciami, tak wiec biorac jako calosc, rozwiazania takiego nie mozna uwazac za zadawalajace.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji induktora dla elektromagnetycznego krystalizatora ¦do ciaglego odlewania, pozwalajacego na skompen¬ sowanie skutków procesu kurczenia sie, odlewanie wlewków z plaskimi powierzchniami bocznymi i unikniecie technicznych trudnosci przy wytwarza¬ niu wypuklych bocznych powierzchni krystaliza¬ tora.Istota wynalazku polega na tym, ze induktor stanowi metalowa przewodowa petle z kanalem wewnatrz dla przeplywu chlodziwa, której piono¬ wy wymiar (HJ w srodku boku jest kilkakrotnie wiekszy niz pionowy wymiar (H2) w narozach.W wynalazku wykorzystano okolicznosc, ze ksztalt i wymiary cieklego metalu przy odlewaniu ciaglym w elektromagnetycznym polu przemien¬ nym zastosowanego induktora zaleza zasadniczo od pionowej skladowej Hy, panujacego w cieklym me¬ talu natezenia pola magnetycznego. Jesli zwazyc, ze przewodowy prad J plynacy w induktorze jest su¬ ma pradów plynacych w elementarnych liniowych przewodach, to mozna wywierac wplyw na nate¬ zenia Hy pola magnetycznego, panujacego w danym punkcie masy cieklego metalu, stanowiacego sume skladników Hy poszczególnych przewodów elemen¬ tarnych i na gestosc pradu calego przewodu.Poniewaz natezenie pola magnetycznego Hy pa- 5 nujace w poszczególnych punktach masy cieklego metalu okresla z jednej strony cisnienie elektro¬ magnetyczne panujace w cieklym metalu i przez to ksztalt i wymiary roztopionego metalu, z dru¬ giej strony zalezy, w przedstawionym rodzaju roz- io wiazania, od gestosci pradu w induktorze, wiec ksztalt roztopionego metalu zalezy takze od zmien¬ nej gestosci pradu. Korekte ksztaltu wlewka, w sensie lokalnego zwiekszenia wymiaru, mozna osiagnac tu przez to, ze lokalnie obniza sie w po- 15 zadanym miejscu gestosc pradu w induktorze. Od¬ wrotnie, lokalne zmniejszenie wymiaru wlewka osiaga sie przez to, ze w zadanym miejscu zwiek- isza sie gestosc pradu w induktorze.Gestosc pradu moze byc latwo zmieniana w za- 20 danym miejscu przez zastosowanie przewodowej petli o duzej elektrycznej przewodnosci, o zmien¬ nym przekroju poprzecznym, przy czym okazuje sie, ze z punktu widzenia sposobu wytwarzania jest najprosciej zmieniac pionowy wymiar tasmy 25 miedzianej o stalej grubosci, z której jest wykona¬ na przewodowa petla.W tym rodzaju rozwiazania lokalne oslabienie magnetycznego pola Hy i wywolana przez to lo¬ kalna nieciaglosc ksztaltu wlewka, która powstaje JO w miejscu zasilania i polaczenia przy przewodowej petli induktora zostaje skorygowana przez to, ze w danym miejscu zostaje zmniejszony za pomoca wyciec pionowy wymiar bocznych powierzchni in¬ duktora wykonanego z miedzianej tasmy, i przez 35 to lokalnie zwiekszona gestosc pradu w induktorze d natezenie Hy pola magnetycznego w odnosnym miejscu (DT—OS nr 2 060 637, szpalta 1, wiersz 50, szpalta 2, wiersz 42, figury 3 i 4).Wynalazek wykorzystuje te zjawiska dla skoiy- 40 gowania wkleslosci bocznych powierzchni wlewków walcowniczych, powstalych na skutek niejednorod¬ nosci procesu kurczenia sie.W tym celu ciekly metal opuszcza krystalizator z lekko wypuklymi bocznymi powierzchniami, któ- 45 zostaja przeksztalcone w plaskie powierzchnie boczne. Aby osiagnac wypukly ksztalt bocznych powierzchni, zostaje obnizona gestosc pradu prze¬ wodowej petli, przede wszystkim w srodku bocz- 50 vnych powierzchni. Ze wzgledów sposobu wytwa¬ rzania mozna osiagnac to najlatwiej gdy wykonuje isie przewodowa petle induktora, o zmiennej wyso¬ kosci z metalowej tasmy, o stalej grubosci.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy- 55 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia petle induktora, w widoku z góry, fig. 2 — rózne rozwiazania petli induktora w prze¬ krojach wzdluz linii I—I oznaczonej na fig. 1, fig. 3 — rózne rozwiazania petli induktora w prze- 60 krojach wzdluz linii II—II oznaczonej na fig. 1.Elektromagnetyczny krystalizator do ciaglego odlewania wlewka posiada obudowe z dielektrycz¬ nego materialu (nie pokazana na rysunku). Kry¬ stalizator posiada ksztalt podluznej, przewaznie 65 czworokatnej petli pustej wewnatrz, dla plaskich114 846 6 wlewków walcowniczych. Przewodowa petla in¬ duktora jest wykonana z metalowej, chlodzonej woda tasmy 2, która moze miec wewnatrz kanal 3, .(fig. 3) dla przeplywu wody chlodzacej. Kanal 3 ¦dla wody chlodzacej przedstawiony na fig. 3a, ma ksztalt prostokata. W wykonaniu przedstawionym na fig. 3b kanal 3 stanowi rura 4 zamocowana do miedzianej tasmy. Petla jest przylaczona do zródla zasilajacego, którym jest generator pradu prze¬ miennego o wielkiej czestotliwosci (nie pokazany na rysunku).Pionowy wymiar przewodowej petli moze byc zmienny przy bocznych powierzchniach wlewka, odpowiednio do przedstawionych na fig. 2 mozli¬ wych rozwiazan. Dla wiekszosci celów wystarcza jesli przejscie od mniejszego do wiekszego piono¬ wego wymiaru jest dokonane za pomoca linii pros¬ tej (fig. 2a), jednakze równiez zadawalajace wy¬ niki daje ksztalt piaciokatny (fig. 2b) lub luk w postaci wycinka okregu (fig. 2c), przy czym zmiany ksztaltu moga byc zastosowane ewentualnie w pewnej odleglosci od naroza (fig. 2d). Ogólnie bio¬ rac, obszary z pionowym wymiarem Hg nie powin¬ ny przekraczac polowy dlugosci danej powierzchni bocznej. Ze wzgledów na sposób wytwarzania przejscie od wymiaru pionowego Hj do Hg moze byc skokowe zamiast liniowego (fig. 2e). W ukla¬ dzie wedlug fig. 2 wymiar pionowy Hj przewaznie rozciaga sie na okolo jednej trzeciej bocznej po-. wierzchni induktora. W przykladzie wykonania in¬ duktora wedlug wynalazku pionowy wymiar w srodku przewodowej petli wynosi Ht = 60 mm, w narozach H2 = 50 mm, lecz mozna stosowac prze¬ wodowe petle, w których stosunek R=H1-z-H2 wynosi od 1,05—2,5. Przy odlewaniu wlewków wal¬ cowniczych o wymiarach 300 X 1050 mm ze stopu aluminiowego o wysokiej zawartosci magnezu i przy predkosci odlewania wynoszacej 8—10 cm na minute, kompensacja wkleslosci osiagnieta dla jednej powierzchni bocznej wynosi do 5 mm.Zastrzezenia patentowe 1. Induktor elektromagnetyczny krystalizatora do ciaglego odlewania, zwlaszcza do ciaglego odle¬ wania wlewków walcowniczych o duzych wymia¬ rach z co najmniej dwoma równoleglymi bokami, zawierajacy przewodowa metalowa petle z kana¬ lem w srodku dla przeplywu chlodziwa, znamienny tym, ze wymiar pionowy (HJ metalowej petli w srodku boku stanowi wielokrotnosc pionowego wy- 5 miaru (H2) w jej narozach. 2. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (Hj) do pionowe¬ go wymiaru (IJ2) jest utworzone przez proste dolne krawedzie przewodowej petli, a przewodowa petla 10 ma co najmniej dwa miejsca, w których pionowy wymiar wynosi (HJ i które sa od siebie odlegle o co najmniej jedna trzecia dlugosci bocznej po¬ wierzchni. 3. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze co najmniej dwie powierzchnie boczne przewodo¬ wej petli -maja w widoku z boku ksztalt pieciokata, w którym wymiar pionowy (Hj) znajduje sie w je¬ go wierzcholku. 4. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (H^ do pionowego wymiaru (H2) jest utworzone przez dolne, o ksztal¬ cie wycinka okregu, krawedzie przewodowej petli. 5. Induktor wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny 25 tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (Hj) do pionowego wymiaru (H2) jest utworzone przez proste dolne krawedzie przewodowej petli, a prze¬ wodowa petla posiada w narozach obszary o pio¬ nowym wymiarze (H2), które lacznie stanowia co 30 najmniej polowe danej powierzchni bocznej. 6. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (Ht) do pionowego wymiaru (H2) przebiega skokowo. 7. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przewodowa petla ma w przekroju poprzecznym ksztalt prostokata i zawiera kanal (3) równiez w ksztalcie prostokata dla przeplywu wody chlo¬ dzacej. 8. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przewodowa petla ma w przekroju ksztalt prosto¬ kata, a kanal (3) dla przeplywu wody chlodzacej stanowi rura zamocowana w odpowiednim wgle¬ bieniu w przewodowej petli. 45 9. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wartosc stosunku wymiarów Hi: H2 wynosi od 1,05—2,5. 35114 846 a) fe- 2 3 Fig. 2 YZZZZZ\ \2zzz2Zi Fig. 3 RSW Zakl. Graf. W-wa, Srebrna 16, z. 40-82/O — 105 + 20 egz.Cena 100 zl PL PL PL

Claims (3)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Induktor elektromagnetyczny krystalizatora do ciaglego odlewania, zwlaszcza do ciaglego odle¬ wania wlewków walcowniczych o duzych wymia¬ rach z co najmniej dwoma równoleglymi bokami, zawierajacy przewodowa metalowa petle z kana¬ lem w srodku dla przeplywu chlodziwa, znamienny tym, ze wymiar pionowy (HJ metalowej petli w srodku boku stanowi wielokrotnosc pionowego wy- 5 miaru (H2) w jej narozach.2. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (Hj) do pionowe¬ go wymiaru (IJ2) jest utworzone przez proste dolne krawedzie przewodowej petli, a przewodowa petla 10 ma co najmniej dwa miejsca, w których pionowy wymiar wynosi (HJ i które sa od siebie odlegle o co najmniej jedna trzecia dlugosci bocznej po¬ wierzchni.3. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze co najmniej dwie powierzchnie boczne przewodo¬ wej petli -maja w widoku z boku ksztalt pieciokata, w którym wymiar pionowy (Hj) znajduje sie w je¬ go wierzcholku.4. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (H^ do pionowego wymiaru (H2) jest utworzone przez dolne, o ksztal¬ cie wycinka okregu, krawedzie przewodowej petli.5. Induktor wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny 25 tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (Hj) do pionowego wymiaru (H2) jest utworzone przez proste dolne krawedzie przewodowej petli, a prze¬ wodowa petla posiada w narozach obszary o pio¬ nowym wymiarze (H2), które lacznie stanowia co 30 najmniej polowe danej powierzchni bocznej.6. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przejscie od pionowego wymiaru (Ht) do pionowego wymiaru (H2) przebiega skokowo.7. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przewodowa petla ma w przekroju poprzecznym ksztalt prostokata i zawiera kanal (3) równiez w ksztalcie prostokata dla przeplywu wody chlo¬ dzacej.8. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przewodowa petla ma w przekroju ksztalt prosto¬ kata, a kanal (3) dla przeplywu wody chlodzacej stanowi rura zamocowana w odpowiednim wgle¬ bieniu w przewodowej petli. 459. Induktor wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wartosc stosunku wymiarów Hi: H2 wynosi od 1,05—2,5. 35114 846 a) fe- 2 3 Fig.

2.YZZZZZ\ \2zzz2Zi Fig.

3.RSW Zakl. Graf. W-wa, Srebrna 16, z. 40-82/O — 105 + 20 egz. Cena 100 zl PL PL PL