RU189343U1

RU189343U1 - DEVICE OF MAGNETIC HYDRODYNAMIC MIXING OF LIQUID METAL IN CYLINDRICAL BATH

Info

Publication number: RU189343U1
Application number: RU2018134418U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Алиферов; Роман Александрович Бикеев; Андрей Эдуардович Морев; Владислав Алексеевич Промзелев
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-05-22

Abstract

Полезная модель относится к области металлургии, а именно к устройствам магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. Электромагнитная сила, действующая на расплав, создается специальным устройством с постоянными магнитами.Предлагаемое устройство позволяет повысить КПД электромагнитного перемешивателя жидкого металла за счет наличия концентраторов магнитного поля, которые уменьшают потоки рассеяния, кроме того, предлагаемое устройство позволяет организовывать вращательное движение расплава по средствам воздействия на него вращающегося магнитного поля при фиксированном расположении концентраторов относительно магнитной системы, а также позволяет организовать возмущение расплава при фиксированном расположении концентраторов относительно ванны расплава, создавая пульсирующее магнитное поле, что существенно повышает гомогенность расплава по температуре, химическому составу и структуре. Переменное магнитное поле различных форм создает в расплаве вихревой ток, при взаимодействии которого с внешним магнитным полем постоянных магнитов возникает сила Лоренца, действующая на расплав, и приводящая к его перемещению.The utility model relates to the field of metallurgy, namely, to the devices of magnetohydrodynamic mixing of liquid metals. The electromagnetic force acting on the melt is created by a special device with permanent magnets. The proposed device allows you to increase the efficiency of the electromagnetic stirrer of the liquid metal due to the presence of magnetic field concentrators that reduce the scattering fluxes, moreover, the proposed device allows you to organize the rotational movement of the melt by means of influence on it rotating magnetic field at a fixed location of the hubs relative to the magnetic system, and also allows It is necessary to organize a melt perturbation at a fixed location of the concentrators relative to the molten bath, creating a pulsating magnetic field, which significantly increases the homogeneity of the melt in temperature, chemical composition and structure. An alternating magnetic field of various forms creates in the melt an eddy current, when interacting with permanent magnetic magnets with an external magnetic field, a Lorentz force arises that acts on the melt and causes it to move.

Description

Полезная модель относится к области металлургии, а именно к устройствам магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. Электромагнитная сила, действующая на расплав создается специальным устройством с постоянными магнитами.The utility model relates to the field of metallurgy, namely, to the devices of magnetohydrodynamic mixing of liquid metals. Electromagnetic force acting on the melt is created by a special device with permanent magnets.

Известно устройство магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов («ПЕЧЬ-МИКСЕР» патент Россия RU 2543022 С1), включающее металлокаркас, в котором находится ванна (футерованная емкость), состоящая из днища, стенок и свода. В футеровке установлен, по меньшей мере, один нагреватель для нагревания находящегося в ванне расплавленного и/или твердого металла посредством излучения и конвекции. С боковой стороны печи-миксера установлен, по меньшей мере, один многофазный индуктор электромагнитного перемешивателя, предназначенного для перемешивания расплавленного металла посредством воздействия на него бегущим магнитным полем. Индуктор электромагнитного перемешивателя содержит два (или более) разомкнутых магнитопровода, на каждом из которых расположена, по меньшей мере, одна катушка. Магнитопроводы индуктора (по возможности) должны быть расположены таким образом, чтобы их торцевые поверхности были максимально приближены к верхней и нижней поверхностям расплава. В зависимости от конструктивных особенностей печей-миксеров угол сведения 0, определяемый как угол между торцевыми поверхностями каждого магнитопровода, может иметь значения от 0 до 180 градусов. Торцы разомкнутых магнитопроводов расположены относительно расплавленного металла на расстоянии, соответственно, Δ1 и Δ2 (величина Δ1 и Δ2 должна быть минимально возможной).A device for magnetohydrodynamic mixing of liquid metals (“FURNACE-MIXER”, patent of Russia RU 2543022 C1) is known, which includes a metal framework in which a bath (lined container) consisting of the bottom, walls and roof is located. At least one heater is installed in the lining to heat the molten and / or solid metal in the bath through radiation and convection. On the side of the mixer-mixer, at least one multi-phase inductor of an electromagnetic stirrer is installed, intended for mixing the molten metal by acting on it with a running magnetic field. The inductor of the electromagnetic stirrer contains two (or more) open magnetic circuits, each of which has at least one coil. The inductor magnetic cores (if possible) should be located so that their end surfaces are as close as possible to the upper and lower surfaces of the melt. Depending on the design features of the mixer-mixers, a convergence angle of 0, defined as the angle between the end surfaces of each magnetic core, can range from 0 to 180 degrees. The ends of the open magnetic circuits are located relative to the molten metal at a distance, respectively, Δ1 and Δ2 (the value of Δ1 and Δ2 should be as low as possible).

Однако указанное устройство имеет низкое электрическое КПД.However, this device has a low electrical efficiency.

Кроме того, известно устройство магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов (патент RU 1642828 С «МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ МГД - ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЬ ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ»), являющееся прототипом предлагаемой полезной модели, при работе МГД - перемешивателя с металлотрактом в виде ниши под действием индукторов бегущего магнитного поля в нише возникает поток металла. Встречаясь с перегородками, поток изменяет свое направление и делится на отдельные струи. Это позволяет предотвратить разрыв пленки со шлаками на поверхности металла и тем самым уменьшить угар металла.In addition, a device for magnetohydrodynamic mixing of liquid metals is known (patent RU 1642828 C “MAGNETODYDRODYNAMIC MHD - MIXER FOR METALLURGICAL FURNACES”), which is the prototype of the proposed utility model, when using MHD - mixer with metal tract, you can use it with the help of the work of your own business. metal flow. Meeting with partitions, the flow changes its direction and is divided into separate jets. This allows you to prevent tearing of the film with slags on the metal surface and thereby reduce the waste of metal.

Однако указанное устройство обладает низким электрическим КПД (до 50%).However, this device has a low electrical efficiency (up to 50%).

Задачей заявляемой полезной модели является повышения электрического КПД перемешивателя.The objective of the proposed utility model is to increase the electrical efficiency of the stirrer.

Поставленная задача решается тем, что устройство магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов на базе постоянных магнитов, содержащее цилиндрическую ванну расплава и систему постоянных магнитов с переменным чередованием полюсов магнитов, расположенную соосно ванне расплава и установленную с возможностью вращения вокруг общей оси с ванной расплава, снабжено ферромагнитным ярмом, на котором закреплена система постоянных магнитов, и концентраторы магнитного поля, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия, вертикально расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, выполненные в форме пакета пластин с воздушным зазором между смежно расположенными пластинами.The task is solved by the fact that the device magnetohydrodynamic mixing of liquid metals on the basis of permanent magnets, containing a cylindrical bath of melt and a system of permanent magnets with variable alternating poles of magnets, located coaxially with the melt and installed with the possibility of rotation around a common axis with the bath of the melt, is equipped with a ferromagnetic yoke, on which a system of permanent magnets is fixed, and magnetic field concentrators rigidly fixed relative to the product being heated, tikalno located between the heated product and the system of permanent magnets, made in the form of a package of plates with an air gap between adjacent plates.

На чертеже приведен общий вид предлагаемого устройства магнитогидродинамического перемешивания, которое содержит нагреваемую ванну жидкого металла 1, расположенное соосно ванне расплава ферромагнитное ярмо 2, на котором закреплена система постоянных магнитов 3 и концентраторы магнитного поля 4, жестко закрепленные относительно ванны расплава 1 и расположенные между ванной расплава и системой постоянных магнитов 3, закрепленной на ферромагнитном ярме 2.The drawing shows a general view of the proposed magnetohydrodynamic mixing device, which contains a heated bath of liquid metal 1, a ferromagnetic yoke 2 located coaxially to the molten bath, on which a system of permanent magnets 3 and magnetic field concentrators 4 are fixed, rigidly fixed relative to the bath of the melt 1 and located between the bath and a system of permanent magnets 3, mounted on a ferromagnetic yoke 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: Ферромагнитное ярмо 2, обеспечивающее концентрацию магнитного поля внутри устройства, вместе с системой постоянных магнитов 2 вращается вокруг ванны жидкого металла 1 и концентраторов магнитного поля 4 с помощью электродвигателя, создавая вращающееся магнитное поле.The proposed device works as follows: Ferromagnetic yoke 2, which provides the concentration of the magnetic field inside the device, together with the system of permanent magnets 2 rotates around a bath of liquid metal 1 and magnetic field concentrators 4 using an electric motor, creating a rotating magnetic field.

Предлагаемое устройство позволяет повысить КПД электромагнитного перемешивателя жидкого металла за счет наличия концентраторов магнитного поля, которые уменьшают потоки рассеяния, кроме того предлагаемое устройство позволяет организовывать вращательное движение расплава по средствам воздействия на него вращающегося магнитного поля при фиксированном расположении концентраторов относительно магнитной системы, а также позволяет организовать возмущение расплава, при фиксированном расположении концентраторов, относительно ванны расплава, создавая пульсирующее магнитное поле, что существенно повышает гомогенность расплава по температуре, химическому составу и структуре. Источником электромагнитного поля, влияющего на расплав, является система вращающихся постоянных магнитов. Переменное магнитное поле различных форм создает в расплаве вихревой ток, при взаимодействии которого с внешним магнитным полем постоянных магнитов возникает сила Лоренца, действующая на расплав, и приводящая к его перемещению.The proposed device allows to increase the efficiency of the electromagnetic stirrer of the liquid metal due to the presence of magnetic field concentrators, which reduce the scattering fluxes, moreover, the proposed device allows to organize the rotational movement of the melt by means of the impact of the rotating magnetic field at a fixed location of the concentrators relative to the magnetic system, and also allows perturbation of the melt, with a fixed arrangement of concentrators relative to the bath p Aslava, creating a pulsating magnetic field, which significantly increases the homogeneity of the melt in temperature, chemical composition and structure. The source of the electromagnetic field affecting the melt is a system of rotating permanent magnets. An alternating magnetic field of various forms creates in the melt an eddy current, when interacting with permanent magnetic magnets with an external magnetic field, a Lorentz force arises that acts on the melt and causes it to move.

Claims

Device for magnetohydrodynamic mixing of liquid metal in a cylindrical bath, characterized in that it is equipped with a ferromagnetic yoke arranged coaxially with a cylindrical bath, magnetic field concentrators and a system of permanent magnets made with alternating poles of magnets and fixed on a ferromagnetic yoke with the possibility of joint rotation around the axis of the cylindrical bath , and magnetic field hubs, made in the form of a pack of plates with an air gap between adjacently located plates, rigidly fixed between the cylindrical bath and the system of permanent magnets.