УСТАНОВКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА КОЖУХЕ КРИСТАЛЛИЗАТОРА ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к области электрометаллургии, в частности к установкам для контроля распределения магнитного поля соленоида и катушек ГМП (горизонтального магнитного поля) на кожухе кристаллизатора вакуумной дуговой печи.
Наиболее распространенным технологическим способом производства высокореакционных металлов и сплавов является переплав в вакуумных дуговых печах, оснащенных магнитной системой для управления движением расплава и стабилизации горения дуги. Дополнительно, для управления дугой, применяется радиальное вращающееся магнитное поле, создаваемое электрическими катушками. После намотки соленоида на кожух кристаллизатора и установки бандажа с электромагнитными катушками целесообразен контроль равномерности распределения магнитного поля на кожухе кристаллизатора, которое зависит от плотности намотки провода соленоида и подключения электромагнитных катушек. Несоответствие намотки соленоида приводит к неравномерному распределению магнитного поля, что не позволяет осуществлять управляемое воздействие на электрическую дугу. При этом бесконтрольное перемещение электрической дуги вызывает литейные дефекты в выплавляемом слитке, а также может привести к аварийной ситуации в процессе плавки из-за возможного прожога стенки кристаллизатора.
Контроль распределения магнитного поля возможен путем его измерения посредством датчика магнитного поля, который при помощи троса вручную опускается в корпус кожуха кристаллизатора для снятия показаний на протяжении всей длины намотки соленоида. Однако данная конструкция не позволяет контролировать распределение магнитного поля от электромагнитных катушек, при этом в ручном режиме отсутствует жесткая фиксация датчика по оси кожуха кристаллизатора, что приводит к его раскачиванию и искажению показаний при измерении.
Известно устройство измерения пространственно неоднородного постоянного или меняющегося во времени магнитного поля, которое представляет собой многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения магнитного поля. Устройство состоит из однотипных независимых интеллектуальных модулей измерительных каналов (ИМИК), имеющих беспроводную оптическую связь с блоком управления, регистрации и обработки (БУРО). (Патент РФ №2548931, МПК G01R 33/00, опубл. 20.04.2015 г.)
Недостатком устройства является отсутствие перемещения датчика измерения.
Известна телескопическая мачта для подъема и опускания радиоэлектронных средств, содержащая неподвижное и подвижные колена, кинематически связанные системой тросов и роликов, а также трос принудительного опускания подвижных колен мачты, в состав телескопической мачты введен кабельный переход, имеющий винтовую или зигзагообразную форму, установленный внутри колен телескопической мачты соосно с тросом принудительного опускания и взаимодействует с ним при помощи центрирующих поводков, препятствующих смещению продольной оси кабельного перехода относительно троса принудительного опускания при подъеме-опускании телескопической мачты. (Патент РФ №2494505, МПК H01Q 7/00, Е04Н 12/18, опубл. 27.09.2013).
Недостатком устройства является то, что данная конструкция мачты предназначена для выдвижения вертикально вверх и не имеет технической возможности одновременного снятия показаний в процессе перемещения.
Известно устройство трехмерного сканирования электромагнитных излучений в ближнем поле электронных средств, состоящего из массива датчиков поля, подсоединенных к мультиплексорам, где сам измерительный модуль закреплен на кронштейне и размещен над приборным столом с возможностью перемещения по высоте. (Патент РФ №2529673, МПК G01R 33/00, опубл. 27.09.2014).
Недостатком данного устройства является невозможность его использования для контроля распределения магнитного поля крупногабаритного кристаллизатора.
Таким образом, из уровня техники в общедоступных сведениях об аналогах не выявлено устройств с назначением, совпадающим с назначением полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности контроля распределения магнитного поля на кожухе кристаллизатора.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, является обеспечение возможности измерений в автоматическом режиме при повышении точности и снижении длительности измерений.
Технический результат достигается тем, что в установке для контроля распределения магнитного поля на кожухе кристаллизатора вакуумной дуговой печи, содержащей поворотную консольную балку с направляющей мачтой и мотором-редуктором, установленную на опорной колонне, цифровой блок регистрации и хранения измерений, согласно полезной модели направляющая мачта состоит из неподвижного корпуса, внутри которого последовательно размещены и скреплены между собой, по крайней мере, три подвижные телескопические секции, а к нижней подвижной секции прикреплен датчик магнитного поля с возможностью его вертикального перемещения посредством разматывания и смотки троса, соединенного с нижней подвижной секцией и прикрепленного к барабану мотора-редуктора. На корпусе направляющей мачты дополнительно установлен датчик контроля перемещения. Датчик магнитного поля соединен с цифровым блоком регистрации и хранения данных посредством провода, при этом провод размещен в полиамидной трубке, проходящей по спирали вокруг подвижных секций мачты и собирающейся при подъеме в цилиндрический колпак, установленный на нижней подвижной секции. Направляющая мачта и ее конструктивные элементы выполнены из немагнитного материала.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид установки в рабочем положении; на фиг. 2 направляющая мачта в исходном положении.
Установка для контроля распределения магнитного поля содержит стационарно установленную опорную колонну 1 с поворотной консольной балкой 2. Положение консольной балки 2 определяется фиксатором 3, установленным на опорной колонне 1. На конце поворотной консольной балки 2 установлена направляющая мачта 4, которая приводится в движение за счет размотки троса 5 с барабана мотор - редуктора 6. Мотор - редуктор 6 также смонтирован на поворотной консольной балке 2. Направляющая мачта 4 состоит из корпуса 7 и установленных внутри него телескопических секций 8, 9 и 10. Для опускания и подъема секций к уху секции 10 крепится трос 5. На конце направляющей мачты 4 установлен датчик магнитного поля 11. Провод для передачи сигнала с датчика 11 проложен в спиральной полиамидной трубке 12 и уложен в цилиндрический колпак 13. Для точного позиционирования положения датчика 11 в начале и конце измерения в зависимости от типоразмера проверяемого кожуха кристаллизатора на корпусе направляющей мачте установлен датчик контроля перемещения 14. Для регистрации и хранения данных используется цифровой блок (на фиг. 1 не показан).
Установка работает следующим образом.
Кожух кристаллизатора при помощи мостового крана устанавливается в загрузочное окно эстакады. Оператор поворачивает консольную балку до соосного размещения направляющей мачты с кожухом кристаллизатора, фиксирует балку в данном положении при помощи фиксатора на опорной колонне. Далее оператором запускается программа с алгоритмом проверки установленного типоразмера кожуха по длине и диаметру. Мотор-редуктор, вращая барабан, начинает разматывать трос и подвижная секция 10 опускается вертикально вниз. Когда подвижная секция 10 переходит в крайнее нижнее положение, последующие подвижные секции, воспринимая нагрузку от секции 10, начинают поочередно, одна за другой, опускаться вниз с заданной скоростью от размотки троса с барабана на редукторе, растягивая спиральную трубку. Датчик магнитного поля 11, установленный на конце направляющей мачты, фиксирует показания магнитного поля и передает данные на регистрирующее устройство цифрового блока. После измерения магнитного поля на протяжении всего участка контроля мотор-редуктор вращает барабан в противоположном направлении, при этом трос, наматываясь на барабан, подтягивает вверх подвижную секцию 10 и последующие, одна за другой, до полного складывания телескопических секций в исходное положение. Далее происходит равномерное сжатие спиральной трубки и укладка ее в цилиндрический колпак. Оператор убирает фиксатор положения консольной балки и отводит ее в сторону, фиксирует в конечном положении, исключая свободный поворот балки. Производится снятие кожуха с эстакады. Полученная информация по результатам измерения магнитного поля регистрируется и сохраняется в цифровом блоке.
Типоразмеры кристаллизаторов имеют различную длину, поэтому для точного позиционирования положения датчика в начале и в конце измерения установлен датчик контроля перемещений 14, который выдает сигнал с показателем о пройденном расстоянии датчика магнитного поля 11.
Провод для передачи сигнала с датчика проложен в полиамидной трубке, которая проходит по спирали вокруг телескопических секций, что позволяет исключить перегибы и повреждения провода, во время движения секций мачты.
Во избежание погрешности измерения магнитного поля из-за влияния помех, вызванных намагничиванием металла, находящегося внутри кожуха кристаллизатора во время измерения, направляющая мачта и ее конструктивные элементы выполнены из немагнитного материала.
Таким образом, предложенная конструкция установки позволяет обеспечить эффективность и точность контроля распределения магнитного поля от соленоида и электромагнитных катушек по всей длине кожуха кристаллизатора, а также упростить процесс контроля за счет автоматизированного перемещения датчика.