3. Электромагнитные вращатели расплава в канальной части ие

1. Смещение канальной части относительно оси симметрии индуктора ие

Для исследования воздействия неоднородного пульсирующего магнитного поля на цилиндрические электропроводные тела была создана экспериментальная установка. Эскиз экспериментальной установки показан на рисунке 6.5.

При подключении обмотки к источнику синусоидального напряжения в воздушном зазоре возникает пульсирующее неоднородное магнитное поле. Внося в область зазора установки проводящий цилиндр (алюминиевый), было обнаружено, что на последний действует вращающий момент. Величина момента и его направление зависят от расположения цилиндра в зазоре.

Врезультате экспериментальных исследований был предложен способ вращения электропроводного тела [6.2]. Способ заключается в создании неоднородного переменного электромагнитного поля между ферромагнитными поверхностями или обмотками в области расположения электропроводного тела. С целью регулирования скорости и направления вращения изменяют расстояние между электропроводным телом и ферромагнитными поверхностями или обмотками.

На рисунке 6.6,а,б,в показаны направления скорости вращения цилиндрического тела при различном его расположении относительно ферромагнитных поверхностей.

Под действием первичного магнитного поля (сплошные линии) в электропроводном теле наводятся вихревые токи, создающие свое магнитное поле (пунктирные линии). Если электропроводное тело смещено относительно оси симметрии (рисунок 6.6,а,б), то магнитные сопротивления вторичному магнитному потоку относительно плоскости, перпендикулярной ферромагнитным поверхностям, будут различными. Вследствие различного размагничивающего действия этих потоков и неоднородности первичного магнитного поля создается вращающий момент, и электропроводное тело приводится во вращение. В случае расположения электропроводного тела симметрично относительно ферромагнитных поверхностей (рисунок 6.6,б) вращающий его момент равен нулю.

Рассмотренный способ легко реализовать в ИЕ, без дополнительных устройств и переделки ее конструкции получить вращательное движение металла в каналах.

Для этого достаточно сместить продольные каналы относительно плоскости, проходящей через центр катушки индуктора и перпендикулярной ее продольной оси, на величину 0,25÷0,5 диаметра продольного канала

а	а
б	б
в	в
Рисунок 6.6. Электропроводное тело в неоднородном пульсирующем магнитном поле	Рисунок 6.7. Индукционная единица со смещением продольных каналов

На рисунке 6.7,а,б,в показано три варианта смещения каналов. В первом варианте (рисунок 6.7,а) каналы смещаются по разные стороны от плоскости симметрии . Вращение металла при этом в обоих каналах направлено против часовой стрелки. Во втором варианте (рисунок 6.7,б) каналы смещены в одну сторону от плоскости . При этом в одном канале вращение металла направлено по часовой стрелке, а в другом – против.

С точки зрения устранения зарастания продольных каналов окислами плавки не имеет значения направление вращения металла в них. А скорость транзитного течения металла вдоль осей каналов, влияющая на интенсивность тепломассообмена между канальной частью и ванной печи, зависит от направления вращения металла в обоих каналах. Поэтому для различных технологических целей можно использовать тот или другой вариант смещения.

На рисунке 6.7,в показан третий вариант реализации способа вращения металла в каналах. Оси продольных каналов лежат в плоскости симметрии , в свободные области окон магнитопровода вставляются шихтованные ферромагнитные вставки. При этом каналы оказываются расположенными также несимметрично относительно ферромагнитных поверхностей. Этот вариант имеет преимущество перед предыдущими в том, что не нужно изменять крепление шпилек магнитопровода к каркасу печи. Однако при его реализации возрастает индуктивное сопротивление обмотки индуктора.

Из анализа рассмотренных вариантов следует вывод, что реализация предложенного способа не требует дополнительных устройств и затраты энергии. Недостатком способа является ограниченность скорости вращения жидкого металла.

Устройство электромагнитного вращателя, основанное на изменении положения канала в окне магнитопровода [4]. При смещении оси канала относительно плоскости симметрии l - l′ на величину ∆h (рисунок 6,а), появляется вращающий момент жидкого металла в канале, при этом дополнительных устройств не требуется. Зависимость относительного электромагнитного вращающего момента от величины ∆h, представлена на рисунке 6 б. При смещении канала выше оси симметрии (∆h>0) направление вращения металла происходит в одном направлении, а при смещении канала ниже оси симметрии, направление вращения металла в канале меняется на противоположное.

у

х

а) б)

Рисунок 6 – Изменение положения канала в окне магнитопровода: а – эскиз ИЕ с изменением положения канала относительно плоскости симметрии l -l′, б – зависимость момента от положения канала