МОДУЛИРОВАННОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

1. Способ электромагнитного перемешивания расплавленного металлического материала, характеризующийся тем, что:
обеспечивают по меньшей мере два устройства перемешивания для создания независимых вращающихся магнитных полей, причем вращающихся относительно оси, проходящей через указанный расплавленный материал;
при этом по меньшей мере первое и второе устройства перемешивания из указанных по меньшей мере двух устройств перемешивания создают независимые вращающиеся магнитные поля с различными угловыми частотами;
размещают указанные устройства перемешивания вокруг расплавленного металлического материала настолько близко друг к другу, чтобы указанные независимые вращающиеся магнитные поля накладывались друг на друга с получением модулированного магнитного поля, которое создает турбулентный поток расплавленного металлического материала в области расплавленного металлического материала, в которой температура ниже температуры ликвидуса вдоль центральной оси расплавленного металлического материала и в которой расплавленный металлический материал смешан по меньшей мере примерно с 10% по объему, по существу, затвердевшего расплавленного металлического материала.
2. Способ по п.1, в котором направления вращения указанных вращающихся магнитных полей являются противоположными.
3. Способ по п.1, в котором направления вращения указанных вращающихся магнитных полей совпадают.
4. Способ по п.1, в котором продольный размер первого устройства перемешивания из указанных по меньшей мере двух устройств перемешивания, расположенного вокруг расплавленного металлического материала, отличается от продольного размера второго устройства перемешивания из указанных по меньшей мере двух устройств перемешивания, расположенного вокруг расплавленного металлического материала.
5. Способ по п.2, в котором частоты первого и второго вращающихся магнитных полей отличаются менее чем примерно на 3 Гц.
6. Способ по п.2 или 3, в котором разность частот указанных вращающихся магнитных полей изменяют во времени.
7. Способ по п.1, в котором каждое из устройств перемешивания содержит по меньшей мере две пары полюсов, каждую из которых возбуждают током по меньшей мере от одного многофазного источника тока.
8. Способ по п.1, в котором указанный расплавленный металлический материал находится в пределах непрерывной литой заготовки ниже по потоку относительно кристаллизатора.
9. Способ по п.1, в котором указанные первое и второе устройства перемешивания из указанных по меньшей мере двух устройств перемешивания создают различные магнитные индукции в расплавленном металлическом материале.
10. Способ по п.1, в котором магнитную индукцию, получаемую в расплавленном металлическом материале с помощью первого и/или второго устройства перемешивания из указанных по меньшей мере двух устройств перемешивания, изменяют во времени.
2
11. Способ по п.1, в котором пиковые значения турбулентной вязкости указанного турбулентного течения превосходят 2 Нс/м.
12. Способ по п.1, в котором указанная область содержит, по существу, жидкий расплавленный металлический материал и кристаллический материал, окруженные твердой коркой.
13. Способ по п.1, в котором указанный турбулентный поток препятствует формированию кристаллической структуры в указанной области.
14. Способ по п.1, в котором перемещают расплавленный металлический материал через кристаллизатор, расположенный выше по потоку относительно указанной области, и обеспечивают дополнительное устройство перемешивания вокруг кристаллизатора для создания вращающегося магнитного поля в пределах указанного кристаллизатора.
15. Устройство для литья, содержащее:
кристаллизатор для литья расплавленного металла;
первое устройство перемешивания для создания первого вращающегося магнитного поля, причем вращающегося вокруг оси, проходящей через расплавленный металл, указанное устройство перемешивания размещено ниже по потоку относительно указанного кристаллизатора;
второе устройство перемешивания, расположенное ниже по потоку относительно указанного первого устройства перемешивания, для создания второго вращающегося магнитного поля;
по меньшей мере один источник питания для генерации указанных первого и второго магнитных полей с частотами вращения, отличающимися друг от друга;
причем первое и второе устройства перемешивания размещены близко друг к другу, так чтобы первое и второе вращающиеся магнитные поля формировали модулированное магнитное поле, которое создает турбулентный поток в расплавленном металлическом материале в области между первым и вторым устройствами перемешивания, с тем чтобы препятствовать образованию кристаллической структуры в указанной области.
16. Устройство по п.15, в котором указанный по меньшей мере один источник питания выполнен с возможностью генерировать первое и второе вращающиеся магнитные поля с противоположными направлениями вращения.
17. Устройство по п.15, в котором указанный по меньшей мере один источник питания выполнен с возможностью генерировать первое и второе вращающиеся магнитные поля с одинаковым направлением вращения.
18. Устройство по п.15, в котором продольный размер первого устройства перемешивания, расположенного вокруг расплавленного металла, отличается от продольного размера второго устройства перемешивания, расположенного вокруг расплавленного металла.
19. Устройство по п.16, в котором частоты первого и второго вращающихся магнитных полей отличаются менее чем примерно на 3 Гц.
20. Устройство по п.16, в котором разность частот первого и второго вращающихся магнитных полей является изменяемой во времени.
21. Устройство по п.15, в котором первое и второе устройства перемешивания содержат по меньшей мере по две пары полюсов, каждая из которых возбуждается током от указанного по меньшей мере одного источника.
22. Устройство по п.15, в котором первое и второе устройства перемешивания выполнены с возможностью создания различной магнитной индукции в расплавленном металле.
23. Устройство по п.15, в котором магнитная индукция, получаемая в расплавленном металле с помощью по меньшей мере одного из указанных первого и второго устройств перемешивания, является изменяемой во времени.
2
24. Устройство по п.15, в котором пиковое значение турбулентной вязкости турбулентного потока превосходит 2 Нс/м.
25. Устройство по п.15, в котором указанная область содержит, по существу, жидкий расплавленный металл и кристаллический материал, окруженные твердой коркой.
26. Устройство по п.15, характеризующееся тем, что дополнительно содержит устройство перемешивания вокруг кристаллизатора, выполненное с возможностью создания вращающегося магнитного поля внутри кристаллизатора.
27. Способ электромагнитного перемешивания металлического расплава, характеризующийся тем, что:
1
обеспечивают первое устройство перемешивания для создания первого вращающегося магнитного поля, которое вращается относительно оси, проходящей через указанный расплав, причем с угловой частотой ω;
2
обеспечивают второе устройство перемешивания для создания второго вращающегося магнитного поля, которое вращается с угловой частотой ω;
1
2
1
2
размещают первое и второе устройства перемешивания настолько близко друг к другу, чтобы первое и второе вращающиеся магнитные поля создавали магнитную силу, имеющую компоненту с частотой (ω-ω) в указанном металлическом расплаве в области между первым и вторым устройствами перемешивания, причем величина (ω-ω) настолько мала, чтобы магнитная сила превосходила инерцию указанного расплава.
28. Способ электромагнитного перемешивания расплавленного металлического материала, характеризующийся тем, что:
обеспечивают первое устройство перемешивания для создания первого вращающегося магнитного поля, которое вращается относительно оси, проходящей через указанный расплавленный материал;
обеспечивают второе устройство перемешивания для создания второго вращающегося магнитного поля с частотой вращения, отличающейся от частоты вращения первого вращающегося магнитного поля;
причем указанные первое и второе устройства перемешивания размещают вокруг расплавленного металлического материала настолько близко друг к другу, чтобы первое и второе вращающиеся магнитные поля накладывались в области между первым и вторым устройствами перемешивания для получения модулированного магнитного поля, которое создает турбулентный поток расплавленного металлического материала в области перехода указанного расплавленного металлического материала, в которой температура ниже температуры ликвидуса вдоль центральной оси расплавленного металлического материала и в которой расплавленный металлический материал смешан по меньшей мере примерно с 10% по объему, по существу, затвердевшего расплавленного металлического материала.
29. Способ по п.1, в котором частоты вращающихся магнитных полей отличаются менее чем примерно на 3 Гц.
30. Способ по п.1, в котором указанные по меньшей мере два устройства перемешивания создают магнитные поля, для которых разность частот изменяется во времени.
2
31. Способ по п.1, в котором расплавленный материал содержит жидкую сталь, и пиковое значение турбулентной вязкости указанного турбулентного потока превосходит 2 Нс/м.
32. Способ по п.1, в котором частота указанных независимых вращающихся магнитных полей меньше или равна 60 Гц.
33. Способ по п.1, в котором каждое из указанных устройств перемешивания содержит по меньшей мере две пары полюсов, каждую из которых возбуждают током, имеющим периодическую волновую форму.
34. Способ по п.1, в котором первое и второе устройства перемешивания из указанных по меньшей мере двух устройств перемешивания создают одинаковые магнитные индукции в расплавленном металлическом материале.
35. Устройство по п.15, в котором первое и второе устройства перемешивания создают одинаковые магнитные индукции в расплавленном металле.
36. Способ электромагнитного перемешивания расплавленного металлического материала, характеризующийся тем, что:
обеспечивают первое устройство перемешивания для создания первого вращающегося магнитного поля, которое вращается относительно оси, проходящей через указанный расплавленный материал;
обеспечивают по меньшей мере одно дополнительное устройство перемешивания для создания одного или более дополнительных вращающихся магнитных полей, имеющих частоту вращения, отличную от частоты вращения первого вращающегося магнитного поля;
размещают первое и дополнительные устройства перемешивания вокруг расплавленного металлического материала так, чтобы вращающиеся магнитные поля, создаваемые соседними устройствами перемешивания из указанного первого и по меньшей мере одного дополнительного устройства перемешивания, накладывались друг на друга с получением модулированного магнитного поля, которое создает турбулентный поток расплавленного металлического материала в области перехода указанного расплавленного металлического материала, в которой температура ниже температуры ликвидуса вдоль центральной оси расплавленного металлического материала, с тем чтобы препятствовать образованию кристаллической структуры в указанной области.
37. Способ по п.36, в котором в области перехода расплавленного металлического материала расплавленный металлический материал смешан по меньшей мере примерно с 10% по объему, по существу, затвердевшего расплавленного металлического материала.
1
2
38. Способ по п.27, в котором для получения перемешивания расплава выбирают ω/2π и ω/2π с значением, меньшим или равным 60 Гц.
1
2
39. Способ по п.38, в котором (ω-ω)/2π меньше или равно 3 Гц.
40. Способ электромагнитного перемешивания металлического расплава с использованием по меньшей мере двух устройств перемешивания, характеризующийся тем, что:
обеспечивают первое устройство перемешивания для создания первого вращающегося магнитного поля, которое вращается относительно оси, проходящей через указанный расплав, с частотой f1, меньшей или равной примерно 60 Гц;
обеспечивают второе устройство перемешивания для создания второго вращающегося магнитного поля с частотой f2 вращения, отличной от частоты f1 вращения не более чем на 3 Гц;
размещают первое и второе устройства перемешивания вокруг металлического расплава настолько близко друг к другу, чтобы первое и второе вращающиеся магнитные поля накладывались друг на друга в области между первым и вторым устройствами перемешивания, с тем чтобы препятствовать образованию кристаллической структуры между первым и вторым устройствами перемешивания.