УСТРОЙСТВО МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ВАННЕ

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.
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).
Однако указанное устройство имеет низкое электрическое КПД.
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.
Однако указанное устройство обладает низким электрическим КПД (до 50%).
Задачей заявляемой полезной модели является повышения электрического КПД перемешивателя.
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.
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.
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.
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.