Brevet FR2479046A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un agitateur électro- magnétique destiné à servir, par exemple, dans une instal- lation de coulée continue d'acier pour engendrer par voie électromagnétique des mouvements dans l'acier en fusion présent dans une lingotière en cuivre, ou au-dessous de la carapace solidifiée d'un lingot coulé en continu. Dans les agitateurs électromagnétiques, le mode de bobinage de la bobine de champ est très important du point de vue de l'intensité de l'effet d'agitation électromagné- tique et de la compacité de structure, et il est nécessaire de prévoir des moyens pour refroidir constamment la bobine de champ. La présente invention a pour but de proposer un agitateur électromagnétique: - comportant un assemblage de bobines constitué par deux bobines de champ en forme de cage qui puissent être maintenues de manière à ménager un entrefer petit avec la surface extérieure d'une lingotière ou d'un lingot continu, pour établir une haute perméabilité magnétique afin que l'agitation électromagnétique soit opérée efficacement; - dans lequel des parties à coudes de retour horizon- tales supérieures et inférieures des bobines en forme de cage puissent être disposées en relation chevauchante pour réaliser un assemblage de bobines compact; - dans lequel chaque bobine en forme de cage soit formée d'un conducteur creux définissant intérieurement un passage d'eau de refroidissement Selon la présente invention, on atteint ces buts grâce à un agitateur électromagnétique qui comprend: un assemblage debobines constitué par deux bobines de champ dont chacune est formée en bobinant sous forme de cage un conducteur creux définissant intérieurement un passage d'eau de refroidissement, chaque bobine de champ en forme d* cage comportant deux parties latérales verticales opposées et espacées dont chacune est constituée par une pluralité de tronçons de bobine verticaux parallèles, deux parties à coudes de retour horizontales supérieures constituées par une pluralité de tronçons de bobine horizontaux aui relient les extrémités supérieures des tronçons de bobine verticaux des parties latérales opposées et contournent, parallèlement les uns aux autres et sous forme de lobes, les côtés opposés d'une lingotière ou d'un lingot continu, et deux parties à coudes de retour horizontales inférieures constituées par une pluralité de tronçons de bobines horizontaux qui relient les extrémités inférieures des tronçons de bobine verticaux des parties latérales opposées et contournent, parallèlement les uns aux autres et sous forme de lobes, les côtés opposés de la lingotière ou du lingot continu, les bobines en forme de cage étant assemblées l'une dans l'autre en plaçant les parties latérales verticales des deux bobines perpendiculai- rement l'une à l'autre pour former quatre côtés verticaux de l'assemblage de bobines, en faisant en sorte que les parties à coudes de retour horizontales supérieures et inférieures des deux bobines se chevauchent deux à deux, et en montant un noyau de fer autour des parties latérales verticales des deux bobines, entrSe les parties à coudes de retour supérieures et inférieures de celle-ci, lesdites bobines de champ étant alimentées en courant alternatif biphasé, avec un déphasage électrique entre phases d'environ Â/2. On comprendra mieux l'invention, ses buts précités ainsi que d'autres et ses caractéristiques et avantages d'après la description que l'on va donner, à titre d'exemple, de deux modes de réalisation préférés en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une vue en perspective de bobines de champ bobinées et assemblées selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe horizontale montrant un noyau de fer monté autour de l'assemblage de bobines magnétiques selon la figure 1; - La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; - La figure 4 est une vue schématique indiquant l'ordre dans lequel l'une des bobines est bobinée sous forme de cage; - La figure 5 est une vue en coupe verticale d'une autre réalisation comportant des parties à coudes de retour horizontales supérieures et inférieures disposées en couches doubles. On va maintenant se référer aux dessins qui représen- tent un agitateur électromagnétique selon la présente inven- tion alimenté en courant alternatif biphasé et muni de deux bobines de champ de forme coudée appropriée affectées chacune à l'une des phases. Sur la figure 1, on voit une combinaison de bobines la et lb en forme de cage (dites ci-après "bobines-cages" pour plus de brièveté) réalisée en bobinant de façon adéquate deux conducteurs. Comme représenté, l'ensemble 1 des bobines magnétiques présente en son centre un puits ou passage vertical lc, à section carrée, destiné à recevoir le corps en cuivre d'une lingotière (indiquée en traits mixtes sur les figures 2 et 3) ou à laisser passer un lingot continu extrait en continu de la lingotière 2. Les bobines-cages la et lb ont des dimensions légère- ment différentes, mais sensiblement la même forme. Chacune d'elles comporte deux parties latérales verticales parallèles 2a et 2b ou 2a' et 2b', situées de part et d'autre du passage lc et dont chacune contient une pluralité de tronçons de bobine verticaux parallèles. Les extrémités supérieures et inférieures des tronçons des parties verticales opposées 2a et 2b ou 2a' et 2b' sont respectivement reliées deux à deux par deux parties à coudes de retour supérieures horizon- tales 3a et 3b ou 3a' et 3b' et par deux parties à coudes de retour inférieures horizontales 4a et 4b ou 4a' et 4b', en forme de lobes, qui contournent les côtés opposés de la lingotière ou du lingot continu. Les deux bobines-cages ainsi agencées sont emboîtées l'une dans l'autre de façon que les tronçons de bobine verticaux 2a, 2b, 2a' et 2b' forment les quatre côtés de l'assemblage de bobines et que les parties horizontales supérieures 3a, 3b et inférieures 4a, 4b d'une bobine-cage chevauchent les faces extérieures des parties horizontales supérieures 3a', 3b' et inférieures 4a', 4b' de l'autre bobine-cage lb, comme représenté sur la figure 1. Un noyau de fer 3 est monté autour des deux bobines- cages la et lb ainsi assemblées, comme représenté en particulier sur les figures 2 et 3. La manière dont les bobines la et lb sont bobinées sous forme de cage est schématiquement indiquée sur la figure 4, sur laquelle les flèches respectives indiquent l'ordre de progression du bobinage. Tel qu'indiqué par les flèches, l'ordre de bobinage de la bobine la, par exemple, est le suivant: extrémité de tête (I) - partie verticale droite (2b-I) + partie horizontale- inférieure en retrait (4b-I) + partie verticale gauche (2a-I) + partie horizon- tale supérieure en retrait (3b-I) + (2b-II) ± (4b-II) - (2a-II) + (3b-II) (2b-III) + (4b-III) > (2a-III) + (3b-III) (2b-IV) - (4b-IV) + (2a-IV) + partie horizon- tale supérieure en avancée (3a-I) ± partie verticale droite (2b-V) + partie horizontale inférieure en avancée (4a-I)- (2a-5) + (3a-2) + (2b-IV) + (4a-II) - (2a-VI) + (3a-III) ± (2b-VII) + (4a-III) ±> (3a-IV) - extrémité de queue (0). Dans l'assemblage de bobines magnétiques 1 représenté sur les figures 1 à 3, les parties à coudes de retour horizontales supérieures 3a, 3b; 3a', 3b' et inférieures 4a, 4b; 4a', 4b' des bobines-cages la et lb sont toutes - réalisées en une seule couche. Cependant, selon la présente invention,il est possible de prévoir une structure dans laquelle chacune de ces parties horizontales soit disposée en plusieurs couches, comme représenté sur la figure 5. Un tel agencement est avantageux dans la production de lingots d'acier à fortes sections,exigeant un agitateur électroma- gnétique de grandeur accrue comportant un plus grand nombre de tronçons de bobine verticaux 2a, 2a', 2b, 2b'...et donc de plus grands nombres de parties à coudes de retour hori- zontales supérieures et inférieures. La variante selon la figure 5 est intéressante en particulier pour réduire l'importance des parties à coudes de retour horizontales, qui occuperaient autrement une place considérable. à La figure 5 est une vue analogue à la figure 3, suivant la ligne IIIIII de la figure 2, et montre une moitié d'une bobine-cage dont les diverses parties portent des références correspondantes. Comme représenté, les parties à coudes de retour en lobe sont disposées en deux couches dans cette réalisation particulière. Dans ce cas, l'ordre de bobinage du conducteur est le suivant, sous réserve de l'autre moitié de bobine qui n'est pas repré- sentée tronçon vertical d'extrémité de tête (2a-I) - coude de retour horizontal inférieur droit situé à l'intérieur (4b-I) > coude de retour horizontal supérieur droit situé à l'intérieur (3b-I) + {2a-II) + (4b-II) + (3b-II) - (2a-III) -> (4b-III) + (3b-III) - (2a-IV) - coude de retour horizontal inférieur droit situé a l'extérieur (4b-IV) -> coude de retour horizontal supérieur droit situé à l'exté- rieur (3b-IV) + (2a-V) Y- coude de retour horizontal inférieur droit situé à l'extérieur (4b-V) ±> (3b-V) + (2a-VI) - coude de retour horizontal inférieur droit situé à l'extérieur (4b-VI) - (3b-VI) + (2a- VII) (4b-VII) + (3b-VII) -> (2a-VIII) - coude de retour horizontal inférieur gauche situé à l'extérieur (4a-I) + (3a-I) ±> (2a-IX) + (4a-II) - (3a-II) -> (2a-X) + (4a-III) + (3a-III) (2a-XI)-> (4a-IV) -> coude de retour horizontal supérieur gauche situé à l'intérieur (3a-IV) -> (2a-VII) ±> coude de retour horizontal inférieur gauche situé à l'intérieur (4a- V) (3a-V) -> (2a-VIII) - (4a-VI) * (3a-VI) + (2a-XIV) extrémité de queue. En faisant passer du courant alternatif sinusoidal a travers les bobinescages la et lb ainsi agencées avec un déphasage électrique de u/2 entre les phases, on engendre un champ magnétique rotatif dans l'acier enfusion présent dans la lingotière 2 ou dans le lingot continu, ce qui imprime un mouvement rotatoire horizontal à l'acier en fusion. Le conducteur de chaque bobine-cage est sous forme de tube creux afin de ménager un passage 4 d'eau de refroi- dissement. Ainsi qu'il ressort clairement de la description particulière donnée de réalisations préférées, l'agitateur électromagnétique selon l'invention, destiné à servir dans une installation de coulée continue, est du type à courant alternatif biphasé combinant deux bobines-cages disposées de façon que leurs parties à coudes de retour horizontales supérieures et inférieures soient maintenues en relation de chevauchement. En outre, chaque bobine est formée d'un conducteur creux qui présente intérieurement un passage d'eau de refroidissement, de sorte que l'assemblage de bobines de champ exige moins de place et ne-requiert pas d'autres moyens de refroidissement, ce qui rend l'agitateur compact. Enfin, les parties verticales situées sur les quatre côtés de l'assemblage de bobines magnétiques peuvent définir un entrefer petit avec les faces soit de la paroi en cuivre de la lingotière, soit du lingot continu pour que le champimagnétique atteigne l'acier en fusion par un trajet à haute perméabilité afin d'assurer efficacement l'agitation électromagnétique. REVENDICATIONS 1. Agitateur électromagnétique caractérisé en ce qu'il comprend: un assemblage de bobines constitué par deux bobines de champ (la, lb) dont chacune est formée en bobinant sous forme de cage un conducteur creux définis- sant intérieurement un passage d'eau de refroidissement, chaque bobine de champ en forme de cage comportant deux parties latérales verticales (2a, 2b; 2al, 2b') opposées et espacées dont chacune est constituée par une pluralité de tronçons de bobine verticaux parallèles, deux parties à coudes de retour horizontales supérieures (3a, 3b; 3a', 3b') constituées par une pluralité de tronçons de bobine horizontaux qui relient les extrémités supérieures des tronçons de bobine verticaux des parties latérales opposées et contournent, parallèlement les uns aux autres et sous forme de lobe, les côtés opposés d'une lingotière (2), ou d'un lingot continu, et deux parties à coudes de retour horizontales inférieures (4a, 4b; 4a', 4b') constituées par une pluralité de tronçons de bobine hori- zontaux qui relient les extrémités inférieures des tronçons de bobine verticaux des parties latérales opposées et con- tournent, parallèlement les uns aux autres et sous forme de lobes, les côtés opposés de la lingotière ou du lingot continu, lesdites bobines en forme de cage étant assemblées l'une dans l'autre en plaçant les parties latérales vertica- les des deux bobines perpendiculairement l'une à l'autre pour former quatre côtés verticaux de l'assemblage de bobines, en faisant en sorte que les parties à coudes de retour horizontales supérieures etinférieures des deux bobines se chevauchent deux à deux, et en montant un noyau de fer autour des parties latérales verticales des deux bobines, entre les parties à coudes de retour supérieures et inférieures de celle-ci, les deux bobines de champ étant alimentées en courant alternatif biphasé, avec un déphasage électrique d'environ w/2. 2. Agitateur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parties à coudes de retour horizontales (3a, 3b; 3a', 3b'; 4a, 4b; 4a', 4b') desdites bobines-cages (la, lb) sont disposées en plusieurs couches (3aI-3aIII, 3a-IV-3a-VI; 3bI-3bIII, 3bIV-3bVII; 4aI-4aIV, 4aV-4aVI; 4bI-4bIII, 4bIV-4bVII).