СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ПОТОКА И ЗАМЕДЛЕНИЯ ПОТОКА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И РАСПЛАВОВ

1. Способ управления скоростью потока и замедления потока неферромагнитных, электропроводных жидкостей и расплавов с помощью магнитных полей при протекании в выполненном в виде канала или трубы направляющем элементе, в частности, при выпуске из металлургических емкостей, таких как доменные или плавильные печи, отличающийся тем, что жидкость или расплав течет по закрытому направляющему элементу, и на него воздействуют, по меньшей мере, одним стационарным магнитным полем с постоянной полярностью, таким образом, что силовые линии магнитного поля проникают в поток расплава по всему его поперечному сечению, в магнитном поле создаются направленные под прямым углом к его линиям напряжения, величина которых пропорциональна локальной скорости потока расплава и локальной силе магнитного поля, напряжение в поперечном сечении потока расплава создает вихревые токи разной силы, имеющие радиальное и осевое направление относительно направления потока расплава, причем в результате взаимодействия магнитного поля и вихревых токов создаются разные по величине силы, которые влияют на скорость потока расплава, а с ростом напряженности магнитного поля профиль потока расплава становится более равномерным, и поток замедляется.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что направляющий элемент выполнен из электропроводного материала, благодаря чему уменьшается электрическое сопротивление и усиливаются возникающие в потоке расплава вихревые токи, приводящие к замедлению потока.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что направляющий элемент охлаждают для образования слоя затвердевшего расплава, защищающего внутреннюю стенку от износа.
4. Способ управления скоростью потока и замедления потока неферромагнитных, электропроводных жидкостей и расплавов с помощью магнитных полей при протекании в выполненном в виде канала или трубы направляющем элементе, в частности, при выпуске из металлургических емкостей, таких как доменные печи и плавильные печи, отличающийся тем, что жидкость или расплав течет по закрытому направляющему элементу, и на него воздействуют стационарным переменным магнитным полем или многополюсным переменным электромагнитным полем с переменной полярностью, таким образом, что силовые линии магнитного поля проникают в поток расплава по всему его поперечному сечению, в потоке индуцируется напряжение, в результате чего в потоке расплава образуются направленные по оси потока расплава вихревые токи, а благодаря взаимодействию между магнитными полями и вихревыми токами возникают силы, способные увеличивать, уменьшать скорость потока расплава или останавливать его.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в области потока расплава с наибольшей скоростью, в частности, в центральной части потока расплава, создаются самые большие силы, действующие на поток расплава.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что путем изменения частоты трехфазного тока, протекающего в индукционных катушках для создания перемещающегося магнитного поля и изменения частоты трехфазного тока обеспечивают изменение скорости перемещения магнитного поля для влияния на создаваемые в потоке расплава вихревые токи и действующие на поток расплава силы.
7. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в результате взаимодействия магнитного поля, магнитного поля с постоянной полярностью с вихревыми токами создается сила, которая снижает скорость потока расплава при одновременном уменьшении турбулентности.
8. Способ по п.4, отличающийся тем, что в результате взаимодействия переменного магнитного поля, переменных магнитных полей и перемещающийся магнитных полей и вихревых токов в потоке расплава создается противоположно направленная потоку сила, способная уменьшить скорость потока или изменить его направление на противоположное.
9. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что изменение магнитного поля или магнитных полей обеспечивает увеличение или уменьшение действующих на поток расплава сил.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что частоту переменного магнитного поля и перемещающегося магнитного поля или переменных магнитных полей и перемещающихся магнитных полей, а также создаваемый магнитным полем электрический ток можно менять в зависимости от конкретных условий.
11. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что магнитный поток магнитного поля в замкнутом магнитном контуре в области входа потока расплава в магнитном поле и выхода потока расплава из магнитного поля противоположен направлению потока расплава и тормозит его.
12. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что последовательно располагают, по меньшей мере, два замкнутых магнитных контура с магнитными полями постоянной полярностью при двойном использованием магнитного потока магнитных полей и двойном использовании вихревых токов для повышения замедляющего воздействия на поток расплава.
13. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что используют различие в воздействии магнитного поля на чугун и шлак для разделения этих составляющих в потоке расплава.
14. Устройство для управления скоростью потока и замедления потока неферромагнитных расплавов, в частности, при выпуске из металлургических емкостей, таких как доменные печи и плавильные печи, для использования в способе по п.1, отличающееся тем, что устройство имеет сердечник (4) из ферромагнитного материала, который имеет два полюса (6, 7), образующих зазор (8) для направляющего элемента (9) для потока расплава (2), на сердечнике (4) расположены катушки индуктивности (12, 13) для создания стационарного магнитного поля (3) с постоянной полярностью, действующего на поток расплава (2) в расположенном между полюсами (6, 7) направляющем элементе (9).
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что сердечник (4) выполнен как ярмо (5), на котором установлены две катушки индуктивности (12, 13).
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что сердечник (4) выполнен как двойное ярмо (29) с ярмом (5) и ярмом (5а), на которых установлены четыре катушки индуктивности (12, 13, 30, 31).
17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что направляющий элемент (9) для потока расплава (2) выполнен в виде направляющей трубы (10) из электропроводного материала, в частности, меди.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что направляющая труба (10) оснащена охлаждающими каналами (26) для протекания по ним хладагента.
19. Устройство по п.14, отличающееся тем, что размеры полюсов (6, 7) сердечника (4) и зазора (8) выбраны в соответствии с размерами направляющего элемента (9) для потока расплава (2).
20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что размер зазора (8) между полюсами (6, 7) сердечника (4) и диаметр направляющей трубы (10) выбирают таким образом, чтобы в направляющую трубку (10) в зазоре (8) можно было ввести сверло и штангу сверлильного станка для открытия выпускного канала (45) из доменной печи (46) или инструмент закупоривающей машины.
21. Устройство по п.14, отличающееся тем, что предназначенные для создания магнитного поля с постоянной полярностью катушки индуктивности (41) выполнены из сверхпроводящего материала, в частности, высокотемпературного сверхпроводника.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что каждая катушка индуктивности (41) установлена в теплоизолированную камеру (42), заполненную сжиженным газом (44) для охлаждения катушки.
23. Устройство по п.14, отличающееся тем, что ярмо (5) для управления и прохождения магнитного потока (14) окружает индукционные катушки (12, 13) в виде закрытого ящика (51) для достижения наибольшей магнитной эффективности.
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что свободное пространство (55) между индукционными катушками (12, 13, 30, 31) в корпусе (51) заполняют мелкозернистым текучим материалом, предпочтительно песком.
25. Устройство по п.14, отличающееся тем, что устройство управления (28) располагают перед выходным отверстием (47) выпускного канала (45) доменной печи (46) с выводом выпускного канала (45) в направляющую трубу (10) устройства управления (28).
26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что между расположенным перед выходным отверстием (47) выпускного канала (45) доменной печи (46) устройством управления (28) и выходным отверстием (47) выпускного канала (45) или перед выходным отверстием (64) направляющей трубы (10) устройства управления (28) устанавливают запорное устройство, такое как задвижка (58) или поворотный клапан (62) для долговременного закрытия выпускного канала (45) после замедления потока расплава (2) под действием магнитного поля (3) устройства управления (28).
27. Устройство по одному из пп.14-26, отличающееся тем, что выпускной канал (45) доменной печи (46) образован внешней трубой (65) и выполненной с возможностью осевого перемещения внутренней трубой (66), где внешняя труба (65) прочно соединена с футеровкой (67) доменной печи (46), и обе трубы (65, 66) выполнены из высокопрочного, предпочтительно керамического материала, а материал внутренней трубы (66) также обладает устойчивостью к размыву.
28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что внутренняя труба (66) состоит из трубных секций (68), которые с течением времени и по мере их износа заменяются новыми секциями (68а), причем новые секции трубы (68а) вдвигаются через выходное отверстие (47) выпускного канала (45) против направления (а) потока расплава (2) во внешнюю трубу (65), при этом изношенные секции трубы (68b) через входное отверстие (69) выпускного канала (45) попадают из внешней трубы (65) в доменную печь (46).
29. Устройство по п.27, отличающееся тем, что секция внутренней трубы (68b), через которую поток расплава (2) входит в выпускной канал (45) из доменной печи (46), выступает в определенной степени для защиты внешней трубы (65) и футеровки (67) печи (46).
30. Устройство по п.27, отличающееся тем, что внешняя труба (65) и внутренняя труба (66) выпускного канала (45) оснащены системой охлаждения для отверждения расплава в выпускном канале (45) после замедления потока расплава (2).
31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что выпускной канал (45), состоящий из внешней трубы (65) и внутренней трубы (66), оснащен комбинированной системой нагрева и охлаждения, состоящей из, по меньшей мере, одного, установленного на внешней трубе (65) полого змеевика (71) из электропроводного материала, причем по змеевику (71) протекает хладагент, вызывающий затвердение расплава в выпускном канале (45) после торможения потока расплава (2) магнитными полями устройства управления (28) для замедления потока расплава, а для возобновления процесса выпуска на змеевик (71) подается высокочастотный переменный ток с высокой силой тока, в результате чего в затвердевшем в выпускном канале (45) расплаве возникают сильные вихревые токи, приводящие к его разжижению.
32. Устройство для управления скоростью потока и для замедления потока неферромагнитного расплава до остановки, для использования в способе по п.4, отличающееся тем, что устройство имеет, по меньшей мере, один сердечник (73) из ферромагнитного материала с несколькими расположенными в ряд парами полюсов (74), которые образуют зазор (75) для установки направляющего элемента (9) для потока расплава (2), причем на полюсных наконечниках (76, 77) полюсов (78, 79) пар полюсов (74) расположены индукционные катушки (80, 81) с протекающим трехфазным током при однократном использовании фаз L1, L2, L3 для создания биполярного перемещающегося электромагнитного поля или с протекающим трехфазным током при многократном использовании фаз L1, L2, L3 для создания многополюсного перемещающегося магнитного поля, воздействующего на поток расплава (2) между полюсами (78, 79) пар полюсов (74) в направляющем элементе (9).
33. Устройство по п.32, отличающееся тем, что сердечник (73) выполнен из подавляющего вихревые токи материала.
34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что сердечник (73) изготовлен из листов трансформаторной стали.