專利名稱:具有改進(jìn)了的浮熔繞組部件的電磁浮熔澆鑄設(shè)備的制作方法
本發(fā)明改進(jìn)了用于金屬棒材連續(xù)澆鑄的設(shè)備。特別著重于對(duì)1983年11月發(fā)表于美國(guó)專利4，414，285中題為“連續(xù)金屬澆鑄法，設(shè)備及產(chǎn)品一文中(作者赫尤 勒·婁瑞和羅勃特.梯.弗羅斯特等發(fā)明者并屬于通用電器公司)所介紹的，用于超長(zhǎng)度連續(xù)澆鑄中的電磁浮熔澆鑄工藝中改進(jìn)的電磁浮熔繞組部件作了進(jìn)一步的改進(jìn)。
上述引用的美國(guó)專利是唯一利用了浮熔電磁場(chǎng)作連續(xù)澆鑄金屬棒材的工藝。用這種方法來(lái)克服澆鑄棒材時(shí)熔融狀態(tài)的固化過程中出現(xiàn)的摩擦力，力和重力的作用。為此將一多匝繞組接至一多相電源，對(duì)固化時(shí)管狀熱交換器內(nèi)的熔融金屬柱提供一個(gè)浮熔電磁場(chǎng)。該浮熔電磁場(chǎng)是個(gè)以向上移動(dòng)形式出現(xiàn)的電磁場(chǎng)，并以此使熔融的金屬柱約束在一起，大致上使它處于失重狀態(tài)，在熱交換器/澆鑄凝固區(qū)內(nèi)，降低其液壓頭，用一個(gè)棒料提取機(jī)構(gòu)從熱交換器/澆鑄管后凝固的上方將固化的棒材取走。
在高能高溫環(huán)境下具有上述性能的電磁浮熔澆鑄設(shè)備在結(jié)構(gòu)上和和運(yùn)行中還存在著某些問題。
通用電力浮熔澆鑄工藝(以后稱之謂GELEC(TM)過程)要求一個(gè)強(qiáng)的向上移動(dòng)的電磁場(chǎng)，它產(chǎn)生在管狀澆鑄容器/熱交換器的部件內(nèi)，當(dāng)熔融的金屬柱凝固時(shí)，用它來(lái)支承和約束液態(tài)的金屬柱。當(dāng)今為了實(shí)現(xiàn)這一過程而建的這種浮熔設(shè)備依靠在36 浮熔繞組中通過-800至1000安電流來(lái)產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)。因?yàn)榇笮∵m當(dāng)?shù)膸Ы^緣的導(dǎo)線不能連續(xù)承受這樣大的電流。通常采用水冷銅管來(lái)做浮熔繞組。緊挨著熱交換器外壁。裝有繞組。接著就是用絕緣材料制成的一個(gè)管狀澆鑄容器。這類繞組能使管狀澆鑄容器內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大。
需要一個(gè)能通過冷卻水的管形繞組，還要做好與電纜或匯統(tǒng)排間的連接，并能經(jīng)受很大的載電流，這將會(huì)引起許多機(jī)械和電器方面的問題。此外，因?yàn)榇鸥∪劾@組是用銅管制成的，其匝數(shù)還須很小(典型的是每項(xiàng)三匝)，結(jié)果是浮熔磁場(chǎng)不會(huì)完全均勻。這一不均勻性必然會(huì)在用這種方法生產(chǎn)出來(lái)的鑄棒中偶然見到輕微的不均勻的顆粒結(jié)構(gòu)。
一個(gè)實(shí)際可行的，10至50千瓦的單相高頻固態(tài)電源，其輸出電壓大致為100-500伏。這一高電壓低電流輸出必須用一個(gè)強(qiáng)迫風(fēng)冷或水冷的降壓變壓器以產(chǎn)生上述浮熔繞組所要求的。一低電壓高電流，由于一個(gè)高頻10-50千瓦三相降壓變壓器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)很困難。而用前使用的降壓變壓器及其連接高電流的供電電纜或向浮熔繞組電的匯流排又不能得到滿足，因此非常希望設(shè)計(jì)出更簡(jiǎn)單，更經(jīng)濟(jì)的設(shè)備。
為了克服這些困難本發(fā)明設(shè)計(jì)出一個(gè)高效而又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明針對(duì)上面討論到的問題，通過使用一個(gè)經(jīng)改進(jìn)后的浮熔繞組部件，提供一個(gè)唯一不易發(fā) 的解決辦法，該部件利用了一種新穎的磁通集中部件。為了提高在原先工藝中用于產(chǎn)生大磁場(chǎng)的多匝繞組的使用壽命，采用了磁通集中部件，它尚未被推薦也未用于熔融金屬的電磁浮熔技術(shù)中。一種磁通集中器的原先是技術(shù)說(shuō)明發(fā)表在 金和
、D普 特納的科學(xué)儀器評(píng)論中524至533頁(yè)題為“高強(qiáng)度脈沖電磁場(chǎng)中使用的磁通集中器”的論文中。一種用于渦流測(cè)試儀中的不同形式的磁通集中部件在約翰P華勒士和羅勃脫勃路克于1925年3月18發(fā)行的美國(guó)專利3.872，379中發(fā)表題目為“使用帶裂縫的單匝導(dǎo)電部件的渦流測(cè)試儀”。
本發(fā)明中提供了一種用于熔融金屬的電磁浮熔技術(shù)的浮熔繞組部件，包括許多帶裂縫和環(huán)形導(dǎo)體，它們圍繞一個(gè)管形的澆鑄容器，其中是浮熔的液態(tài)金屬柱按照浮熔澆鑄(GELEC(TM))工藝通過冷卻將其固化，每個(gè)環(huán)形帶縫的導(dǎo)體與產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組是感應(yīng)偶合的，并在導(dǎo)體周圍制作一個(gè)匝數(shù)很多的繞組。每個(gè)帶裂縫的環(huán)形導(dǎo)體用來(lái)集中繞組產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，大致都集中到它圍繞著的管狀澆鑄容器截面中央。且其能與降壓變壓器一樣。一個(gè)單獨(dú)的帶縫的環(huán)形導(dǎo)體(或一組薄導(dǎo)體)和連的產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組由一多相激歷電源中的每相來(lái)供電。該電源是專供GELEC(TM)中的浮熔繞組部件使用的。
使用帶縫環(huán)形導(dǎo)體的磁通集中裝置具有許多重要，但不太明顯的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它減小或消除由于使用多匝水冷銅管結(jié)構(gòu)引起的難以避免的繞組感應(yīng)場(chǎng)的變化。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是帶縫的環(huán)形導(dǎo)體構(gòu)件都將均勻地緊靠向澆鑄金屬柱并增強(qiáng)柱上的電回復(fù)力，因此能較好地控制澆鑄金屬柱的直往。此外，具有同等重要的是采用了經(jīng)改進(jìn)后的帶縫環(huán)形導(dǎo)體磁通集中器的浮熔部件可用一較低阻抗裝置來(lái)產(chǎn)生一個(gè)較高的浮熔磁場(chǎng)。隨之降低了浮熔繞組部件對(duì)電壓的要求，以及對(duì)總功率率的要求，而提高了用電的效率。例如阻抗降低40%，會(huì)使驅(qū)動(dòng)電壓和輸入功率二者都降低40%。由于加上了磁通集中裝置，在激歷繞組四周內(nèi)的磁通密度有效地被傳到即磁通集中盤中央的圓柱體內(nèi)。磁通從激歷繞組周圍到盤中央圓柱體內(nèi)的這一位移是很精確的，這正是浮熔澆鑄過程(GELEC(TM))所希望的。使用了磁通集中器后繞組中央的磁通密度比沒用它時(shí)要更高一些，更主要的是用了磁通集中器后從中央向外的磁通梯度(即磁通密度隨距離的變化)亦更高出許多。在浮熔金屬柱上決定向內(nèi)壓力的磁通梯度比要求的梯度值要更高一些。
在現(xiàn)存的浮熔澆鑄設(shè)備中，當(dāng)熔融的銅在開始澆鑄時(shí)升至熔融繞組/熱交換器部件時(shí)浮熔繞組的阻抗變動(dòng)十分明顯。當(dāng)繞組內(nèi)部有銅(熔融的和凝固的)時(shí)，與浮熔繞組偶合的電力負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致這一阻抗變化。因?yàn)槔@組內(nèi)阻抗的變化在運(yùn)行前，通過調(diào)整反向輸出電壓，將浮熔繞組電流至于所要求的值，在 動(dòng)后，必須很快將其保持在所要求的值上。在加用了磁場(chǎng)集中裝置后就已消除了這一問題，這是因?yàn)楦邔?dǎo)電盤能 般地降低了激歷繞組的阻抗，且集中盤中央附近的熔融金屬對(duì)激歷繞組阻抗有很小的影響，或根本不產(chǎn)生更進(jìn)一步的影響。因此磁通集中裝置使它有可能在開始澆鑄前能更準(zhǔn)確地設(shè)置浮熔繞組的電流，并在起動(dòng)過程中保持這一電流值。
圖的簡(jiǎn)介
當(dāng)你將圖與后面的詳細(xì)說(shuō)明一起使用時(shí)就能清楚地了解本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)并馬上會(huì)賞識(shí)它們的，好幾張圖中有類似的部件都有同樣的特性，其中有
圖1是帶縫的環(huán)形導(dǎo)體的磁場(chǎng)集中裝置的草圖，它用于-按本發(fā)明改進(jìn)后的電磁浮熔繞組部件之中。
圖2是本發(fā)明在一多匝電磁感應(yīng)繞組的磁場(chǎng)中，電壓隨距離變化的特性曲線，并用來(lái)說(shuō)明磁通集中前后的差別，其中繞組只有一個(gè)空的中心與圖1中所示插入其間的帶縫的環(huán)形導(dǎo)體的磁通集中器相對(duì)立。
圖3根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)后制成的浮熔繞組部件的一個(gè)具體的剖面圖
圖4使用根據(jù)本發(fā)明制成的經(jīng)改進(jìn)后的繞組部件的電磁浮熔澆鑄裝置的方框圖。
圖5是用于帶縫的環(huán)形導(dǎo)體磁通集中器中可替換結(jié)構(gòu)的平面圖。它是用于圖6中所示的改進(jìn)后的浮熔繞組部件的一種可替換的組裝式的組件，及
圖7，7A和7B介紹了本發(fā)明的另一種具體的裝置，適用于澆鑄有短形橫截面的平板材料的設(shè)備。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式
圖1是一個(gè)帶縫的環(huán)形導(dǎo)體11用帶絕緣的導(dǎo)線繞了好幾圈的繞組12，絕緣導(dǎo)線繞在環(huán)形導(dǎo)體的外側(cè)圓周上。由交流電源13對(duì)該繞組供電。環(huán)形導(dǎo)體11中央形成的空區(qū)14，通過不導(dǎo)電的裂口15與導(dǎo)體11的外圓周相通。一瞬間電流以箭頭16所示方向流往外側(cè)的初級(jí)多匝繞組12。在環(huán)形導(dǎo)體11外圓周上感應(yīng)一個(gè)按箭頭17所示的反向的電流。因?yàn)樵谠吚@組12中的安匝數(shù)必須大致與導(dǎo)體11中的安匝數(shù)相等，所以導(dǎo)體11中的電流將很大(該導(dǎo)體相當(dāng)于一單匝的次級(jí)繞組)。若圖中沒有不導(dǎo)電的裂口15，電流17仍一樣大，因?yàn)橛汹叡硇?yīng)之效，主要部分都流在盤的外緣。在中央空區(qū)14內(nèi)部產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，將是最小的。然而有了不導(dǎo)電的裂口15之后，從環(huán)形導(dǎo)體中央空區(qū)14到導(dǎo)體外圓周，迫使電流在導(dǎo)體中沿裂口15兩側(cè)和中央空區(qū)四周按箱頭18所示方向流動(dòng)。依靠這一沿中央空區(qū)14圓周流動(dòng)的電流在中空區(qū)14中產(chǎn)生一個(gè)所要求的高的電磁場(chǎng)。
實(shí)質(zhì)上，外圓周上的多匝原級(jí)繞組12和帶裂縫的導(dǎo)體構(gòu)件組成-電流變壓器，因此即有較大的直徑和好多匝的高壓低電流的激歷繞組12，能產(chǎn)生-低電壓高電流，它沿環(huán)形導(dǎo)體11中央空區(qū)14四周流動(dòng)?？諈^(qū)14的直徑比繞組12的直徑要小好多，因此在空區(qū)中產(chǎn)生-很大的磁通。它就是高度集中的中心磁通，它是實(shí)際浮熔澆鑄過程所必不可少的。
從前面的說(shuō)明得出磁場(chǎng)產(chǎn)生電流是值得重視的。并提供了在浮熔澆鑄過程中必不可少的電磁力，它主要圍繞在帶縫環(huán)形導(dǎo)體11的中央空區(qū)內(nèi)。這一特性有很大的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴迦肓藥Я芽p的環(huán)形導(dǎo)體使浮熔磁場(chǎng)的激歷繞組的實(shí)際內(nèi)徑減小，這好象用-每米匝數(shù)相同的繞組來(lái)取代，只不過內(nèi)徑是用帶裂縫的環(huán)形導(dǎo)體11的內(nèi)徑來(lái)取代。這得以-低阻抗的裝置來(lái)產(chǎn)生一個(gè)更強(qiáng)的磁場(chǎng)，并降低對(duì)激歷電源的功率要求。因此環(huán)形帶縫導(dǎo)體構(gòu)件11起著磁通集中器的作用，并有效地使多匝繞組12所產(chǎn)生的磁通增加，大致等于多匝繞組12的總面積被內(nèi)部中央空區(qū)14的面積除后的值。
將磁場(chǎng)探頭對(duì)帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件11的集中效應(yīng)的測(cè)試結(jié)果示于圖2之中。圖2中所示虛線表明沒用帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件集中磁通時(shí)多匝繞組12中央以高斯計(jì)的磁通密度。右上角的實(shí)線表明插入帶縫環(huán)形磁場(chǎng)集中器11后，所得的測(cè)量結(jié)果。這是針對(duì)在直徑為6.5厘米平面迴路內(nèi)繞了十匝的多匝激歷繞組所得的數(shù)據(jù)。帶縫銅制環(huán)形導(dǎo)體組件11其外直徑為6.5厘米中空區(qū)的直徑為1.5厘米，其厚度為0.6厘米。將重復(fù)頻率為1千周脈寬為1微秒的電源加至該多匝繞組上。從圖2可知帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件11感應(yīng)導(dǎo)致中央空區(qū)14中磁通有一很大的累計(jì)增張。
在改進(jìn)后的電力浮熔澆鑄(TM)設(shè)備的浮熔繞組部件中，由浮熔場(chǎng)產(chǎn)生的用于實(shí)現(xiàn)金屬澆鑄工藝的電流，主要繞著帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件11的中央空區(qū)14的四周流動(dòng)，這優(yōu)于過去使用的多匝繞組驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電流通路不加限制，因此電流通路及它產(chǎn)生的合成電磁力，能在中央空區(qū)14周圍集中起來(lái)，在那里的熔融金屬柱有一個(gè)較大的直徑。這事實(shí)上明顯地增加了起到模子作用的浮熔電磁場(chǎng)的容積效應(yīng)的穩(wěn)定性，并有助于減少凝固棒材產(chǎn)生直徑的平均方差。
附圖3介紹了浮熔澆鑄設(shè)備中經(jīng)改進(jìn)后的浮熔繞組部件的一種最好的結(jié)構(gòu)，它利用了許多如圖1中所示的用作磁通集中器的帶縫的環(huán)形導(dǎo)體組件。在圖3中示出了一根軋制成的管形澆鑄容器19，它是用耐高溫的材料制成的。如陶瓷，石墨，鋯等材料，但也不限于這些材料。澆鑄容器19由一個(gè)環(huán)形水冷式的熱交換器21將其冷卻，后者直接圍繞著管形澆鑄容器19的周圍。以后結(jié)合圖4會(huì)對(duì)此作出說(shuō)明，意即連續(xù)將一種冷卻液通過該環(huán)形熱交換器21。同時(shí)將圖示液態(tài)金屬23送入管形澆鑄容器19的低端，不斷升高。當(dāng)熔融金屬23在管形澆鑄容器19中上升時(shí)這全靠熔融電磁場(chǎng)的作用來(lái)做到浮熔的。并在圖示的熔融金屬與固化金屬交界而處24將其冷卻，隨后，從管形澆鑄容器19頂部，將固化好的棒材抽出。抽出固化后的棒材產(chǎn)品25的方法，將結(jié)合圖4在后面再作詳細(xì)介紹。在浮熔金屬柱外表面與管形澆鑄容器四周內(nèi)壁之間，靠電磁場(chǎng)的作用形成一個(gè)很小的間隙。一旦液態(tài)金屬柱固化時(shí)，其直徑將進(jìn)一步收縮，以此保持這一冷卻的間隙。
如圖所示在固化區(qū)的四周24處產(chǎn)生電磁浮熔磁場(chǎng)的方法。是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)新的浮熔繞組設(shè)備來(lái)產(chǎn)生一個(gè)電磁浮熔場(chǎng)，它能在固化區(qū)24內(nèi)消除液態(tài)金屬柱的液態(tài)壓頭，并使液態(tài)金屬柱在這個(gè)區(qū)域內(nèi)大致處于失重狀態(tài)。同時(shí)在液態(tài)金屬柱外表面與澆鑄容器19四周的內(nèi)壁之間保持一預(yù)定的距離。為了這一目的，提供了建立并保持電磁場(chǎng)的值的方法(以后會(huì)參照?qǐng)D4作出說(shuō)明的)，因此液態(tài)金屬柱23的截面積的尺寸，可大到足以消除在液態(tài)金屬柱的表面與管形澆鑄容器四周內(nèi)壁之間由高熱耗引起的實(shí)際間隙的變形。在這種情況下，浮熔繞組設(shè)備的作用是保證液態(tài)金屬柱23與水冷管形澆鑄容器19之間最佳的熱傳導(dǎo)，同時(shí)馬上降低作用在液態(tài)金屬柱上的摩擦力，粘滯力和重力，直至最小。根據(jù)這一說(shuō)明，管形澆鑄容器19，不僅用作澆鑄容器，亦當(dāng)作熱交換器來(lái)使用，這是值得贊賞的。往后還將把它作為管形澆鑄容器/熱交換器19，21來(lái)引用這一部件。
圖3中示出的這一新的改進(jìn)后的浮熔設(shè)備，由註有11A，11B和13C的許多帶縫環(huán)形導(dǎo)體所組成，它們沿縱向圍繞在管形澆鑄容器19，21的四周，在那里，將浮熔著液態(tài)的金屬柱冷卻。在圖3所示本發(fā)明的具體設(shè)備中，每個(gè)標(biāo)有11A，11B和11C的帶縫環(huán)形導(dǎo)體是由一組帶縫環(huán)形盤片所組成，彼此間是絕緣的，且都與圖1中所示帶縫環(huán)形組件相似。在每個(gè)導(dǎo)體組11A，11B和11C中帶縫環(huán)形盤片11的數(shù)目和厚度可以根據(jù)個(gè)別裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)來(lái)改變。還用絕緣組件10將每個(gè)導(dǎo)體組11A，11B，和11C隔開，并組成一整體。每個(gè)導(dǎo)體組件11A，11B和11C以感應(yīng)偶合的方式與一多匝的產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組偶合在一起，即與用絕緣的導(dǎo)線繞了許多匝的繞組12A，12B和12C感應(yīng)偶合在一起。還可以進(jìn)一步有選擇地與其相連的導(dǎo)體組件11A，11B和11C的環(huán)形外表面分別以圖3所示的方式用柱形絕緣的表面10A，10B和10C將其絕緣。工作時(shí)，每個(gè)多匝繞組12A，12B和12C由后面會(huì)結(jié)合圖4介紹的多相電源為其供電。導(dǎo)體組件11A，11B和11C將按前述的如圖1所示以電流變壓器的方式工作，即將加至各項(xiàng)繞組12A，12B和12C上的較高的電壓和低電流轉(zhuǎn)成一個(gè)低電壓，并在中央空區(qū)14周圍形成大電流。這一大電流產(chǎn)生一個(gè)穿過各個(gè)導(dǎo)體組中央空區(qū)的集中了的磁通，并作用于管形澆鑄容器/熱交換器19，21內(nèi)的液態(tài)金屬柱23之上。由于每個(gè)繞組部件12A，12B和12C的相位不同，而產(chǎn)生了一個(gè)向上移動(dòng)的電磁波。這個(gè)電磁波作用于固化區(qū)24內(nèi)的液態(tài)金屬柱上，使在這一區(qū)內(nèi)的液態(tài)金屬柱處于失重狀態(tài)，致使液態(tài)金屬柱外表面與管形澆鑄容器/熱交換器19，21內(nèi)表面之間的間隙為最小。
請(qǐng)參閱圖4，待澆鑄的熔融的金屬存在爐內(nèi)(未示)從那里將它按圖中箭頭32所示方向送入澆鑄熔爐31內(nèi)，達(dá)到所要求的基準(zhǔn)面以便使如圖3所示由管形澆鑄容器/熱交換器19，21和帶縫環(huán)形組件組裝成的11A，11B和11C以及外面的繞組12A，12B和12C構(gòu)成的澆鑄部件35的液態(tài)金屬的液面達(dá)到所希望的高度。將澆鑄部件35垂直向上裝在澆鑄熔爐31的上方開口處。用一提取部件將從那里抽出的新鑄出的固化的棒材產(chǎn)品25經(jīng)中間的冷卻站36A送入預(yù)冷站36，可以將從那里共來(lái)的預(yù)冷后的固化后的棒材產(chǎn)品25用提取滾輪37和38送至連熱軋機(jī)39和41(有時(shí)要求這么做)，最終將其冷卻至室溫，并在繞制站繞成卷，以便存儲(chǔ)及送往用戶那里去。換言之可用提取滾輪37和43取出棒材產(chǎn)品，冷卻至室溫不再作任何處置就儲(chǔ)存起來(lái)。
工作時(shí)，熔融的金屬以液態(tài)金屬柱如圖3中的23所示靠重力或來(lái)自熔爐(未示)的帶壓力的熔流從澆鑄熔爐31中移入澆鑄部件35。儲(chǔ)存熔爐在連續(xù)澆鑄時(shí)按需要可連續(xù)地或間斷地向澆鑄熔爐送熔融的金屬。熔融金屬柱23(圖3)就是這樣開始建立起來(lái)的，并在以后保持在這樣一個(gè)水平上，這時(shí)利用浮熔繞組部件產(chǎn)生的向上移動(dòng)的電磁波能有效地降低，甚至消除該柱的液壓壓頭。用三相交流電源和控制器26對(duì)每個(gè)多匝電感應(yīng)繞組12A，12B和12C供電，結(jié)果多相激歷電流就按圖3所示和以前面所說(shuō)的方法產(chǎn)生一個(gè)向上移動(dòng)的浮熔電磁波?？刂破?6分別熟知結(jié)構(gòu)時(shí)，獨(dú)立的頻率控制部件和功率控制部件28的控制。
為簡(jiǎn)單起用當(dāng)三相電源如圖4所示的安排時(shí)，最好對(duì)浮熔繞組部件采用6相激歷的方式。然而顯然能采用其他的多相供電系統(tǒng)和繞組安排等技巧。例如如圖6所示將12個(gè)多匝繞組12A，12(-B′)，12C，12(-A′)，12B和12(-C′)在改進(jìn)后的浮熔繞組35周圍沿垂直方向以大致正常的繞組排列法重復(fù)二次在澆鑄容器/熱交換器管19軸線上安排好。以串聯(lián)的方式將這些繞組連好。形成-28-6相系統(tǒng)。該系統(tǒng)以繞組激歷頻率的二個(gè)波長(zhǎng)延續(xù)以便決定浮熔區(qū)的長(zhǎng)度。在前面引用的美國(guó)專利4，414，285的圖5中 大致說(shuō)明了這一類布局。并完整地用于此。如果只想用一單獨(dú)的6相繞組系統(tǒng)，該系統(tǒng)延續(xù)一個(gè)繞組激歷頻率的波長(zhǎng)，那末圖6中所示的多匝繞組12A，12(-B′)等等的數(shù)目將減至只有單獨(dú)的一組，而取消了到第二組繞組去的電氣連接。用連成三組，四組或其他各相繞組結(jié)合成一組的其它繞組布局顯然都將是受到上面揭示內(nèi)容的啟示。
上述改進(jìn)后的多相浮熔繞組部件產(chǎn)生一個(gè)不斷向上移動(dòng)的電磁波，其移動(dòng)的速度正比于前后磁通迴路間的距離以及激歷的頻率。原多匝激歷繞組12A，12B和12C都是沿浮熔管部件35長(zhǎng)度垂直地排列著的，因此整個(gè)液態(tài)金屬柱和新固化的金屬產(chǎn)品中只有浮熔管部件35的最低的那部份才能在澆鑄時(shí)大致上處于失重狀態(tài)。這時(shí)液態(tài)金屬柱23在浮熔管35的固化區(qū)中液壓壓頭為零，因此液態(tài)金屬柱大致是無(wú)壓力的。由于沒有壓力，這意味著在液態(tài)金屬柱外表面與澆鑄容器內(nèi)壁四周之間沒有眞正的連續(xù)的壓力接觸，在固化區(qū)24中，液態(tài)金屬柱沒有什么壓頭，結(jié)果在固化區(qū)內(nèi)用在固化著的柱面上的摩擦力粘滯力和重力一樣都被降至最小。
為了限制澆鑄設(shè)備及浮熔管部件35的長(zhǎng)度，為了降低整個(gè)固化區(qū)中維持液態(tài)金屬柱失重所要求的輸入功率，希望提高熱交換的效率。在圖3中所示的熱交換器中有一冷卻水有效地連續(xù)地圍在上升著的液態(tài)金屬柱23的四周，很快地流動(dòng)，通過上端的分合管33供給截面很小的冷卻液環(huán)流，并從底端的集流管34收走。熱流穿過液態(tài)金屬柱23與四周的石墨管19之間小間隙，(后者緊挨著用不銹鋼或其他相類似的材料做成的環(huán)形熱交換器的圓柱形內(nèi)表面)是高效率的。通過在環(huán)形冷卻室內(nèi)加上短的內(nèi)部的環(huán)形加強(qiáng)，增加層流的阻力使冷卻液從流管33穿過熱交換器向下流至底端的集流管34時(shí)更活躍，能進(jìn)一步增強(qiáng)其熱交換器的能力。
圖3中所示澆鑄容器19的石墨管的內(nèi)徑及系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)請(qǐng)如頻率，向上移動(dòng)浮熔電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)均如此選定即在以界面24規(guī)定的固化區(qū)中澆鑄容器19的內(nèi)表面與液態(tài)金屬柱23外表面之間有一個(gè)最小的標(biāo)有22的環(huán)形間隙。液態(tài)金屬柱固化點(diǎn)下面一點(diǎn)，雖然這種收縮是很小的，但液柱的橫截面因收縮而減少卻是眞的。圖3中22代表的間隙是 示而已，并不精確地代表這環(huán)形間隙的值或其位置。如若在固化區(qū)中由于向上移動(dòng)的浮熔電磁場(chǎng)產(chǎn)生的容積效應(yīng)，允許使該間隙變大，反之，能削弱液態(tài)金屬柱23與管形澆鑄容器/熱交換器19，21之間熱傳導(dǎo)的效率。這是因?yàn)橛羞@樣一個(gè)事實(shí)，即在場(chǎng)強(qiáng)與和取走的熱之間有一個(gè)很強(qiáng)的反比關(guān)系之故。最終的結(jié)果是，在澆鑄開始時(shí)應(yīng)該調(diào)整向上移的浮熔電磁場(chǎng)如上面規(guī)定那樣有一無(wú)壓力的接觸，后者全靠在固化區(qū)中出現(xiàn)的最小的間隙與該主要區(qū)域中良好的熱傳導(dǎo)趨于一致來(lái)決定的。然后應(yīng)當(dāng)將場(chǎng)強(qiáng)保持在這一設(shè)定的水平上，在整個(gè)澆鑄工作過程中不應(yīng)再改變，即使經(jīng)過浮熔管形部件中的液態(tài)金屬柱移動(dòng)的速率(線速度)和鑄出的固化金屬產(chǎn)品能變動(dòng)時(shí)也不例外。
從某一實(shí)際的連續(xù)澆鑄觀點(diǎn)出發(fā)固化棒材產(chǎn)品的溫度是相當(dāng)重要的，并必須維持在較窄的范圍內(nèi)。例如若澆鑄的棒材產(chǎn)品是銅的，則應(yīng)超過1000℃(白熾)其時(shí)將十分脆弱以至不能支持自身，為了澆鑄時(shí)能達(dá)到從浮熔管部件中將棒材取出，而需承受的張力，這就得選用預(yù)冷室A。36后，再經(jīng)過提取滾輪37，38。反之若棒材溫度低于850℃時(shí)，這比“熱”連軋39，41所能選用的溫度低了。如希望在以后冷時(shí)(冷加2)能有最佳的均勻細(xì)粒結(jié)構(gòu)也同樣顯得太冷了些。從整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格以及工藝簡(jiǎn)捷考慮，如有可能可使用熱軋?jiān)O(shè)備這將是個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，浮熔電磁場(chǎng)的劇烈攪拌和抽送作用，使?jié)茶T的棒材有一中等的顆粒結(jié)構(gòu)與實(shí)際使用中所出現(xiàn)的一樣。在這類應(yīng)用中適合于在浮熔繞組/熱交換器部件35之上使用一種噴務(wù)型或云務(wù)狀的冷卻器36。36A去“冷卻”正鑄出來(lái)的固化的棒材，隨后直接送至冷卻器，或使用其它提取滾輪37和43將它收集起來(lái)。
由于上述的一些考慮推薦的方法就是澆鑄的速度(即液態(tài)金屬經(jīng)浮熔管部件35中移動(dòng)的線速度)應(yīng)該受圖4中所示提取滾輪37，38驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。應(yīng)該針對(duì)澆鑄金屬的尺寸和電阻率算出一個(gè)范圍為75%至200%的浮熔率及根據(jù)美國(guó)專利4，414，285中定出的一個(gè)頻率來(lái)確定其浮熔場(chǎng)強(qiáng)及激歷頻率。往后在整個(gè)運(yùn)行過程中經(jīng)選定的激歷頻率及浮熔電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)二者都應(yīng)保持不變。
如在圖3中的說(shuō)明所指明的那樣，都是用普通的高溫絕緣導(dǎo)線來(lái)生產(chǎn)多匝繞組12A，12B和12C因?yàn)檫@些線都承受適中的電流。幾乎不必使用冷卻熱交換器用的冷卻液分別來(lái)冷卻它，然而可能需要用強(qiáng)迫風(fēng)冷對(duì)其進(jìn)行冷卻。帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件11位于環(huán)形熱交換器水套的附近又有較大的導(dǎo)電截面積，雖然有很大的電流，仍能保持一適適度的溫度。組成環(huán)形導(dǎo)體11A，11B和11C的帶縫環(huán)形盤片的厚度，可以在很大的范圍內(nèi)加以調(diào)整以便增強(qiáng)它的這一能力。無(wú)論如何應(yīng)事先考慮到每個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體的每相多匝繞組部件至少要用2至3個(gè)盤片，這是為了在放有管形澆鑄容器/熱交換器19，21的整個(gè)中央空區(qū)中建立一個(gè)均勻的電磁場(chǎng)。
在組成帶縫環(huán)形導(dǎo)體的盤片中形成的口子15不一定必須垂直對(duì)齊。因?yàn)榻M成導(dǎo)體的盤片彼此間是絕緣的，可以用盤片彼此指向某個(gè)方向的方式使這些縫帶來(lái)的整個(gè)場(chǎng)的失眞為最小(如有可能的話)。顯然在帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件11A，11B和11C等的中空區(qū)的截面可以有任何一種形狀，例如橢圓形，6角形或其他需要的截面圖形，都能用于澆鑄出類似截面的棒材產(chǎn)品。同樣該帶縫環(huán)形導(dǎo)體的外圓周不一定是圓的而可以是橢圓，6角形或其它需要的形狀。
帶縫環(huán)形導(dǎo)體磁通集中器的外表面不一定要很光滑只求與其多匝激歷繞組能有交好的偶合就行，在整個(gè)外表面上可以有環(huán)形的細(xì)槽。如果采用了一個(gè)單獨(dú)的連續(xù)的多匝繞組，則可在外表面上切一連續(xù)的螺旋細(xì)槽。又根據(jù)工程中好的經(jīng)驗(yàn)可能希望用方形截面或長(zhǎng)方形截面的導(dǎo)線繞一層或幾層以取代幾層用圓形截面導(dǎo)線繞成的繞組。這類結(jié)構(gòu)能使激歷繞組與帶縫環(huán)形導(dǎo)體式的磁通集中器之間有效空氣隙效應(yīng)降至最低。高頻激歷時(shí)它還能有一些別的得益如減少電容量。因?yàn)殚L(zhǎng)方形導(dǎo)線有較大的有效導(dǎo)電面積。所以用它做成的激歷繞組能比用圓形導(dǎo)線繞成的繞組有更低的熱損耗I2R。在制作激歷繞組時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)選用導(dǎo)線絕緣。例如使用高溫漆色線或用聚合材料作絕緣的導(dǎo)線或使用新研制的高溫絕緣材料都能減少或降低繞組部件冷卻設(shè)備的價(jià)格并使之更簡(jiǎn)便。
根據(jù)上述的啟示建議對(duì)磁通集中器結(jié)構(gòu)作出一些修改和變動(dòng)。例如將特種形狀的高溫鐵 氧組件的鐵磁材料，并入帶縫環(huán)形導(dǎo)體磁通集中器部件中的(初)原級(jí)激歷繞組的結(jié)構(gòu)中去。在浮熔部件底部繞組下的電場(chǎng)是有疑問的，因?yàn)樗x其他繞組產(chǎn)生的相互作用的場(chǎng)有一距離，如單相場(chǎng)一樣，進(jìn)而抵制液態(tài)金屬柱向上移動(dòng)。以適當(dāng)?shù)姆绞皆诙鸭饋?lái)的部件外部放置鐵淦氧組件，可以盡量減少這一抵制的作用。進(jìn)而，如果在帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件的磁通集中器平板中的中央空區(qū)，使用了適用于鐵淦氧成形組件組成的截面時(shí)，就能將它并入帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件裝成的部件中去，以便用磁通集中部件將其所產(chǎn)的電磁場(chǎng)“整形”到所希望的場(chǎng)的形狀。以后會(huì)結(jié)合圖7對(duì)這個(gè)設(shè)備作出說(shuō)明，另一種磁場(chǎng)成形法可以用分段或在帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件的內(nèi)外四周處加一些口子來(lái)實(shí)現(xiàn)，迫使其中流動(dòng)的電流產(chǎn)生一個(gè)最佳的磁場(chǎng)形狀。除去帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件的某些，或外加一些口子，雖然達(dá)到形成磁場(chǎng)的目的，但失去一些磁場(chǎng)，反而增加了板的電抗，因此這種形成磁場(chǎng)的方法比使用鐵淦氧來(lái)改變磁場(chǎng)的形狀要差一些，即使鐵淦氧之件在高頻場(chǎng)中是非線性的也還是更理想些。
從具有良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的工藝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，它希望配備一種新的改進(jìn)后的浮熔繞組部件，利用設(shè)計(jì)一種有某種固定中央空區(qū)橫截面的一組多匝初級(jí)激歷繞組，又能用于多種帶縫環(huán)形磁通集中器-熱交換器部件之中，后者的中央空區(qū)具有各種不同的直徑，而橫截面的外形和面積即保持不變。使用按這種方法構(gòu)成或改進(jìn)的新的浮熔繞組部件的浮熔澆鑄工藝的用戶只要改變內(nèi)部的帶縫環(huán)形導(dǎo)體磁通集中器-熱交換器部件，它需掉換外層的初級(jí)多匝激歷繞組，就能澆鑄出直徑為5-8毫米的棒材。
在前一節(jié)中指出在磁通集中器導(dǎo)體組件中央空區(qū)的橫截面可以不是圓形截面。圖7，7A和7B中介紹了這一類的裝置。圖7是一種適合于從呈矩形截面的熔融金屬制造平板的裝置，其中只有一相繞組時(shí)的頂視圖，其矩形橫截面示于圖7和7A之中。因?yàn)橛昧藥缀跏蔷匦蔚拇磐衅鲗?dǎo)體組件55(它有一個(gè)拉長(zhǎng)了的矩形中央空區(qū)61，以及一條圖7和圖7B中都示出縫58)的緣故，所以熔融金屬板59的橫截面成為矩形，矩形磁通集中器55放在外 初級(jí)多匝繞組內(nèi)，在圖7和7B中能看得很清楚。為了改善從磁通集中器導(dǎo)體組件55中發(fā)出的磁場(chǎng)的形狀，將許多非導(dǎo)體，即圖中標(biāo)有57的鐵淦氧片放在多匝初級(jí)繞組58的上下兩面，而磁通集中器導(dǎo)體組件55按圖7A中所示的最佳位置放好。鐵淦氧薄片具有圖7中所示的那種特殊的梯形外形，這是為了在熔融金屬板59的平面截面較長(zhǎng)的一面將磁通集中起來(lái)，正如圖7中所說(shuō)的那樣該板有一 平的矩形截面。與此類似的具體裝置示于圖3和圖4之中。將一層石墨襯，組成澆鑄容器/熱交換器19，21的水冷式熱交換器放在帶縫導(dǎo)體組件11A，11B，和11C組成的磁通集中器與液態(tài)熔融金屬柱23之間，因此在這種結(jié)構(gòu)中會(huì)在水冷熱交換器中引入較大的電流造成相當(dāng)大的損耗，這一點(diǎn)是值得注意的。為了避免這類損耗，最好提供一種在圖5和圖6中說(shuō)明的本發(fā)明的具體裝置。
根據(jù)圖6中的某一想法，值得注意的是圖6中用11標(biāo)出的帶縫環(huán)形導(dǎo)體式磁通集中器板有很好抗械強(qiáng)度和剛度。如圖磁通集中器導(dǎo)管11用導(dǎo)熱好的金屬制成，且導(dǎo)體組件彼此之間是絕緣的，這種組裝部件能將大量的熱傳至從彼此絕緣的上分流管33和下集流管34，流經(jīng)圖5中標(biāo)有51的一連串冷卻裝置(由導(dǎo)體組件構(gòu)成的)中的冷卻液。在這種裝備中管形澆鑄容器可由耐火襯里的容器如石墨，鋯，鉬-鋯-鉬合金及類似的材料構(gòu)成，將襯里直接壓裝在由帶縫環(huán)形導(dǎo)體11A，11(-B′)，11C等堆切成的中央空區(qū)14的內(nèi)壁，即由帶縫環(huán)形導(dǎo)體式磁通集中器部件35的內(nèi)壁上。部件35以同樣的方式起著按圖4所述的磁通集中器部件相同的作用?？墒窃趫D5和圖6的部件中在帶縫環(huán)形導(dǎo)體式磁通集中器部件內(nèi)圓周與管形澆鑄容器部件19內(nèi)的浮熔液態(tài)金屬柱23之間的空隙被減小，而大大改善了電磁場(chǎng)與液態(tài)金屬柱之間的偶合，并減少了壓裝配圖3所示的熱交換器部件內(nèi)因感生渦流所帶來(lái)的損耗。通過除去了裝配圖3中的環(huán)形熱交換器部件21使整個(gè)部件的價(jià)格降低了。
應(yīng)進(jìn)一步在圖6中指出，每個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體式磁通集中器11A，11(-B′)，11C等是由較厚的其軸向尺寸大致與其結(jié)合的(初級(jí))厚邊多匝驅(qū)動(dòng)繞組12A，12(-B′)，12C等相同的單片導(dǎo)體所組成。這些多匝繞組分別由3相電源及控制器26來(lái)供電，并按前面所介紹的方法以及參照所引用的美國(guó)專利4，414，285中的圖5進(jìn)行連接。
改進(jìn)后的浮熔繞組及熱交換器部件應(yīng)設(shè)計(jì)成這樣，即將帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件壓整在四周與其相連的初級(jí)多匝驅(qū)動(dòng)繞組內(nèi)，且與其結(jié)合的原級(jí)多匝繞組，管形耐火內(nèi)襯及相鄰的導(dǎo)管組件都是絕緣的。為此，可以預(yù)計(jì)圖6設(shè)備中的帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件11由軟鋁材料制成，如采用鋁1100?？梢栽诿總€(gè)環(huán)形組件中鉆或鑄出冷卻液通路51，然后用熟知的電化學(xué)方法作阻抗處理。陽(yáng)極處理的結(jié)果是在鋁制品的整個(gè)外露表面上產(chǎn)生一層厚度為2/1000時(shí)的氧化膜。這種氧化膜使帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件和與其相連的(初)級(jí)多匝驅(qū)動(dòng)繞組和管形耐火內(nèi)襯之間做到彼此絕緣。利用對(duì)準(zhǔn)好的冷卻水通路將堆裝成組的帶縫環(huán)形組件11A，11(-B′)，11C等等壓裝在一起，并在個(gè)別導(dǎo)體組件間構(gòu)成嚴(yán)密的水封。因?yàn)槔鋮s水通路內(nèi)表面有一層氧化鋁的絕緣層，所以冷卻液將不能在相鄰導(dǎo)管組件之間形成短路。如若有需需要，能往對(duì)準(zhǔn)后的開口51插入銅，鋁或其它管子，然后再裝配在一起一起，因此進(jìn)一步保證相鄰導(dǎo)體組件之間不會(huì)有洩漏。氧化膜的陽(yáng)極化鍍層防止帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件之間因銅或其它導(dǎo)電金屬管而造成短路。
從上述說(shuō)明中可知，利用陽(yáng)極化鋁鍍層使帶縫環(huán)形導(dǎo)體式磁通集中器的組件間彼此絕緣因而在空區(qū)14內(nèi)部四周產(chǎn)生電流的強(qiáng)大磁通能分別地被控制住，以便產(chǎn)生所希望的向上移動(dòng)的，為實(shí)現(xiàn)浮熔澆鑄工藝(GELEC(TM))所要求的浮熔電磁場(chǎng)。還可知道，陽(yáng)極化鋁氧化膜鍍層因其厚度很薄其熱阻是非常小的。這樣一來(lái)裝配式浮熔繞組結(jié)構(gòu)的冷卻特性與圖3中所示有冷卻的部件是可比擬的，甚至?xí)人眯Ｈ绻行枰?，可以采用別的鋁材如鋁2024，雖然其電阻比鋁1100要高些，浮熔繞組部件運(yùn)行時(shí)將帶來(lái)較高的損耗，仍可用來(lái)制作導(dǎo)體。
如果決定改進(jìn)圖5和6中所示的這類改進(jìn)后的浮熔部件對(duì)某些產(chǎn)品時(shí)冷卻仍不合適，就可以采用通路51作為外加的冷卻。為此，雖然使用帶縫環(huán)形組件式的磁通集中器預(yù)計(jì)的好處之一是無(wú)需在浮熔繞組部件中使用帶水冷的導(dǎo)體，然而在冷卻顯得不足時(shí)，可以在圖3所示設(shè)備的帶縫環(huán)形組件中采用這種冷卻通路。無(wú)論如何，可以證實(shí)需要對(duì)圖3所示帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件式磁通集中器進(jìn)行冷卻，可以用空冷，水冷或別的某種冷卻液。如果需要這類冷卻，能將圖5所示這類冷卻通路併入圖3所示的帶縫環(huán)形導(dǎo)體組件內(nèi)。這類冷卻通路應(yīng)當(dāng)放在離每個(gè)導(dǎo)體組件的內(nèi)圈，外圈有某些距離的地方，不致妨礙或改變浮熔磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流的流動(dòng)。
上述考慮最終可限止諸如51之類的冷卻通路在每個(gè)帶縫環(huán)形磁通集中導(dǎo)體組件中的數(shù)量。確有其事，實(shí)現(xiàn)浮熔澆鑄工藝時(shí)要求外加的冷卻，有可能將導(dǎo)體組件挖空以便采用例如在美國(guó)專利3，872，379圖9-16所介紹的環(huán)形冷卻通路。通過圖5中所示51那樣的內(nèi)部連接孔使堆裝的帶縫環(huán)形導(dǎo)體部件之間連接起來(lái)形成環(huán)形通路。設(shè)計(jì)得當(dāng)并持用陽(yáng)極化的磁通集中器的導(dǎo)管組件可以除去澆鑄容器中的耐熱內(nèi)襯。為了產(chǎn)生所希望的冷卻量而要求作另外的改革和變動(dòng)都將會(huì)在這一發(fā)明所啟示的技能中提出來(lái)。
本發(fā)明介紹一種改進(jìn)了的用于連續(xù)澆鑄超長(zhǎng)金屬產(chǎn)品，如銅棒，鋁棒，鎳棒，不同合金的棒材或其它金屬棒材的浮熔繞組部件的電磁浮熔澆鑄設(shè)備。
介紹了根據(jù)本發(fā)明而改進(jìn)了的浮熔繞組部件的好幾種具體的電磁浮熔澆鑄設(shè)備?？梢韵嘈旁诖藛⑽南?，本發(fā)明將會(huì)有新的改革和變動(dòng)。因此應(yīng)該懂得在上述發(fā)明中個(gè)別具體裝置內(nèi)可以有很多改動(dòng)。用附在后面的專利申報(bào)內(nèi)容來(lái)規(guī)定那些是屬于專利涉及的范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1、連續(xù)澆鑄設(shè)備中包括一個(gè)垂直置放的，長(zhǎng)的，由其底部提取待固化的液態(tài)金屬的管形澆鑄容器，與容器毗連的用于冷卻和固化其中的液態(tài)金屬的熱交換器；容器上部的取走固化后金屬的裝置，以及用來(lái)消除液態(tài)金屬柱的壓頭，并在液態(tài)金屬柱外表面與澆鑄容器內(nèi)壁保持預(yù)定的尺寸關(guān)系的產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)的裝置，借此使液態(tài)金屬柱與澆鑄容器間的熱傳導(dǎo)達(dá)到最大，同時(shí)又使重力，摩擦力及粘滯力降之最低。浮熔電磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括由圍繞在澆鑄容器長(zhǎng)度上的許多帶縫環(huán)形導(dǎo)體組成，其中的液態(tài)金屬柱處于浮熔狀態(tài)。每個(gè)將繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)大致集中于管形澆鑄容器內(nèi)部截面上的導(dǎo)體，正受著圍繞在它周圍的有關(guān)的多匝繞組產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的感應(yīng)。它起著降低變壓器的作用。
2、權(quán)利要求
1中產(chǎn)生電磁浮熔場(chǎng)的裝置包括許多與產(chǎn)生向上移動(dòng)的交流電磁場(chǎng)的多相交流電源的(順序)以次各相接好的繞組，有關(guān)的產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組和至少有一個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體的集中裝置是依次而準(zhǔn)備的，每相中的每個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體彼此都是絕緣的。
3、權(quán)利要求
2中，每相中與每個(gè)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合的帶縫環(huán)形導(dǎo)體組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
4、權(quán)利要求
2中與每相產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合的帶縫環(huán)形導(dǎo)體由帶縫環(huán)形盤片堆裝成組，它們彼此間是絕緣的。
5、權(quán)利要求
1中的熱交換器包括一個(gè)在浮熔磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置區(qū)內(nèi)，緊挨著管形澆鑄容器四周的環(huán)形水冷式熱交換器。管形澆鑄容器和環(huán)形液冷熱交換器一起放在組成磁通集中器的帶縫環(huán)形導(dǎo)體中央空區(qū)內(nèi)。連續(xù)對(duì)環(huán)形液冷熱交換器供給冷卻液。
6、權(quán)利要求
1中的熱交換器在產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)緊挨著管形澆鑄容器外壁，有由機(jī)械接觸并導(dǎo)熱的帶縫環(huán)形導(dǎo)體，彼此間是絕緣的，在所謂帶縫環(huán)形導(dǎo)體中有通過冷卻液的通路，可往該通路中連續(xù)供給冷卻水。
7、權(quán)利要求
2中管形澆鑄容器是一內(nèi)徑大致一致的耐火材料管。它的底部，保存熔融金屬的熔爐，以便建立一液態(tài)金屬柱，并使其向上移動(dòng)至一高于浮熔電磁場(chǎng)下端的某個(gè)液面高度。使熔融金屬柱的底端其頂端連在一起，并都處在浮熔電磁場(chǎng)內(nèi)。保持電磁場(chǎng)的值，因而液態(tài)金屬柱的截面積的尺寸要大到足以防止柱的外表面與澆鑄容器內(nèi)壁間的主要間隙變形。用控制從管形澆鑄容器上部提取固化后的金屬產(chǎn)品的速率來(lái)調(diào)整固化產(chǎn)品的生產(chǎn)率。液態(tài)金屬柱向上移與產(chǎn)生的浮熔磁場(chǎng)無(wú)關(guān)。
8、權(quán)利要求
7中的多相交流電源是個(gè)多相發(fā)電機(jī)，其輸出功率及頻率能隨控制改變以便根據(jù)澆鑄產(chǎn)生一個(gè)均衡向上移的浮熔電磁力。
9、權(quán)利要求
8中每相中產(chǎn)生電磁場(chǎng)繞組偶合的帶縫環(huán)形導(dǎo)體組成一整體結(jié)構(gòu)。
10、權(quán)利要求
9中的熱交換器包括一個(gè)環(huán)形液冷熱交換器，它在有浮熔電磁場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)緊挨著管形澆鑄容器的四周。所謂管形澆鑄容器及環(huán)形液冷熱交換器都放在帶縫環(huán)形導(dǎo)體的中央空區(qū)內(nèi)，后者構(gòu)成了磁通集中器，且可以往環(huán)形液冷熱交換器中連續(xù)供給冷卻液。
11、權(quán)利要求
9中的熱交換器包括帶縫環(huán)形導(dǎo)體，它們緊挨著位于浮熔電磁場(chǎng)內(nèi)的管形澆鑄容器的外表面，有機(jī)械接觸并導(dǎo)熱，但與它們保持電絕緣。所謂帶縫環(huán)形導(dǎo)體，其中有供冷卻液流通的通路，以便往這些帶縫環(huán)形導(dǎo)體內(nèi)的通路連續(xù)地供應(yīng)冷卻液。
12、權(quán)利要求
8中的與每相產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合的帶縫環(huán)形導(dǎo)體，是由一些彼此電絕緣的帶縫環(huán)形盤片疊裝而成的。
13、權(quán)利要求
12中熱交換器包括位于浮熔電磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)，緊挨著管形澆鑄容器外表面的一環(huán)形液冷式熱交換器。所謂管形澆鑄容器和環(huán)形液冷式熱交換器均處于環(huán)形帶縫導(dǎo)體的中央空區(qū)內(nèi)，環(huán)形導(dǎo)體是個(gè)磁通集中器，用來(lái)集中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，同時(shí)也用于連續(xù)地讓冷卻液通過該環(huán)形液冷式熱交換器。
14、權(quán)利要求
12中的熱交換器包括在浮熔磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)與管形澆鑄容器外表面有機(jī)械接觸并導(dǎo)熱的，緊挨著的帶縫環(huán)形導(dǎo)體零件，彼此均是絕緣的，通過供應(yīng)冷卻液的通路向環(huán)形帶縫導(dǎo)體中連續(xù)供冷卻液。
15、權(quán)利要求
8中還包括固化后的金屬產(chǎn)品，一從澆鑄容器上部露出來(lái)后，通過預(yù)冷裝置，便軋成所要求的尺寸。且將軋后的產(chǎn)品冷卻至常溫便于儲(chǔ)存或下一步使用。
16、權(quán)利要求
8中還包括將預(yù)冷后的固化的金屬產(chǎn)品再冷到室溫便于儲(chǔ)存或下一步使用。
17、連續(xù)澆鑄設(shè)備中包括置于垂直在位置的用來(lái)接受從該容器的下端輸入的待固化的液態(tài)金屬的長(zhǎng)的管形澆鑄容器，與它相毗連的用于冷卻及固化其中的液態(tài)金屬的熱交換器，從澆鑄容器上放一提取固化后金屬產(chǎn)品的裝置，沿其長(zhǎng)度四周裝有產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)的裝置，用它來(lái)消除液態(tài)金屬柱中的壓頭，使它大致處于失重狀態(tài)，同時(shí)在液態(tài)金屬柱與澆鑄容器內(nèi)壁之間保持預(yù)定的尺寸關(guān)系，從而保證液態(tài)金屬柱與澆鑄容器之間最佳的熱傳導(dǎo)，并降低作用其上的摩擦力，粘滯力和重力，直至最低值。對(duì)其中產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)裝置的改進(jìn)，也包括圍繞在管形澆鑄容器長(zhǎng)度上的許多帶縫環(huán)形導(dǎo)體在內(nèi)，其中的液態(tài)金屬處于浮熔狀態(tài)。每個(gè)導(dǎo)體都受著各自產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組的感應(yīng)。圍繞在導(dǎo)體四周的繞組有許多匝，導(dǎo)體用來(lái)集中繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使它們大致都集中到管形澆鑄容器內(nèi)截面的區(qū)域內(nèi)，并起著電流變壓器的作用。
18、權(quán)利要求
17中，產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)的裝置包括著與產(chǎn)生向上移動(dòng)的交流電磁場(chǎng)的多相交流電源依次連接的許多電磁繞組。每個(gè)繞組中至少一個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體及其產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組的磁場(chǎng)集中器每相中的帶縫環(huán)形導(dǎo)體彼此都是絕緣的。
19、權(quán)利要求
18中帶縫環(huán)形導(dǎo)體與每相產(chǎn)生磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合并組成一整體。
20、申報(bào)內(nèi)容18中帶縫環(huán)形導(dǎo)體與每相產(chǎn)生磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合并由彼此絕緣的帶縫環(huán)形盤片堆裝成組。
21、權(quán)利要求
18中的熱交換器，包括一個(gè)產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)裝置區(qū)域內(nèi)，緊挨著管形澆鑄容器的環(huán)形液冷熱交換器。所謂管形澆鑄容器及環(huán)形液冷熱交換器都位于帶縫環(huán)形導(dǎo)體的中央空區(qū)，環(huán)形導(dǎo)體構(gòu)成了磁通集中器，且可往環(huán)形液冷熱交換器中連續(xù)供給冷卻液。
22、權(quán)利要求
18中，熱交換器包括帶縫的環(huán)形零件，浮熔電磁場(chǎng)裝置區(qū)域內(nèi)，它們緊挨澆鑄容器的外壁并能導(dǎo)熱，但彼此間是電絕緣的。在帶縫環(huán)形導(dǎo)體中，有供冷卻液通過的通路，且可往該通路中連續(xù)供給冷卻液。
23、權(quán)利要求
18中包括著一個(gè)產(chǎn)生電磁場(chǎng)強(qiáng)度的裝置，使液態(tài)金屬的浮熔率的線性密度在75%至200%之間;以及產(chǎn)生電磁場(chǎng)的激歷頻率值的調(diào)整裝置，其調(diào)整范圍包括一個(gè)最佳頻率值F= 369/(D2) 在內(nèi)。其中F為 計(jì)的頻率，9是液態(tài)金屬柱的電阻率以ρ-Ω-CM計(jì);而D是由該裝置生產(chǎn)的固化后金屬產(chǎn)品的平均直徑(以毫米計(jì));一個(gè)與管形澆鑄容器接觸的儲(chǔ)存熔融的液態(tài)金屬熔爐，靠它使液態(tài)金屬柱進(jìn)入管形澆鑄容器的下端，并向上移至高于產(chǎn)生浮熔電磁場(chǎng)底端的某個(gè)高度，使金屬棒的下端與液態(tài)金屬的頂端接上，都處于浮熔電磁場(chǎng)之內(nèi);一個(gè)控制電流大小的裝置以產(chǎn)生電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)去控制設(shè)備產(chǎn)生的浮熔率。利用控制從澆鑄容器上方提取固化后的的金屬產(chǎn)品的速率來(lái)控制其生產(chǎn)率。
24、權(quán)利要求
23中每相產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合的帶縫環(huán)形導(dǎo)體組成一個(gè)整體。
25、權(quán)利要求
24中熱交換器包括一個(gè)環(huán)形液冷熱交換器，它在產(chǎn)生浮熔磁場(chǎng)裝置區(qū)域內(nèi)緊挨著管形澆鑄容器的四周，所謂管形澆鑄容器及環(huán)形液冷熱交換器都位于組成磁通集中器的帶縫環(huán)形導(dǎo)體的中央空區(qū)內(nèi)，且可往環(huán)形液冷熱交換器連續(xù)供給冷卻液。
26、權(quán)利要求
24中的熱交換器是由帶縫環(huán)形導(dǎo)體零件構(gòu)成的，在有電磁浮熔場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)與管形澆鑄容器外表面四周緊挨著，且導(dǎo)熱良好。但彼此間是絕緣的。帶縫環(huán)形導(dǎo)體中有供冷卻液通過的通路，并可往該通路內(nèi)連續(xù)供給冷卻液。
27、權(quán)利要求
23中的帶縫環(huán)形導(dǎo)體與每相產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合，用帶縫環(huán)形盤片組裝成組，且彼此間是絕緣的。
28、權(quán)利要求
27中每相用來(lái)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的大小及和中央空區(qū)的形狀，往中央?yún)^(qū)放的有許多設(shè)計(jì)不同的帶縫環(huán)形導(dǎo)體，它們有標(biāo)準(zhǔn)的大小及外形與之相配。然而有不同尺寸和/或形狀的中央空區(qū)，為相應(yīng)的管形澆鑄容器留出空間來(lái)。
29、權(quán)利要求
8中每一相用來(lái)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的繞組有一標(biāo)準(zhǔn)尺寸和形狀的中央空區(qū)，其中放有許多與之大小和形狀相配的設(shè)計(jì)各異的帶縫環(huán)形導(dǎo)體，不同的中央空區(qū)的尺寸和/或形狀，它規(guī)定了相應(yīng)的管形澆鑄容器的空間。
30、權(quán)利要求
27中還包括固化好的金屬產(chǎn)品從澆鑄容器上方冒出來(lái)時(shí)，進(jìn)行預(yù)冷的裝置，以便將其軋至所要求的尺寸，并將軋好的產(chǎn)品冷至室溫，便于儲(chǔ)存及使用。
31、權(quán)利要求
27中還包括用于冷卻固化后的金屬產(chǎn)品并進(jìn)而將其冷至室溫便于儲(chǔ)存及使用。
32、權(quán)利要求
18中還包括當(dāng)固化后的產(chǎn)品從澆鑄容器上部露出來(lái)后，預(yù)冷的裝置便將其軋成要求的尺寸，并將軋好的產(chǎn)品冷卻至室溫便于儲(chǔ)存及使用。
33、權(quán)利要求
18中還包括冷卻固化后的產(chǎn)品并進(jìn)而將其冷至室溫便于儲(chǔ)存及使用。
專利摘要
提供一個(gè)改進(jìn)后的浮熔繞組部件，它是磁通集中器作用的電磁浮熔澆鑄設(shè)備。改進(jìn)后的浮熔繞組部件包括許多圍繞在其四周的有浮熔液態(tài)金屬在內(nèi)的帶縫環(huán)形導(dǎo)體。并遵循通用電力浮熔澆鑄(GELEC(TM))工藝進(jìn)行冷卻及固化。每個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體與圍繞在自身又有許多匝的產(chǎn)生磁場(chǎng)的繞組感應(yīng)偶合在一起。每個(gè)帶縫環(huán)形導(dǎo)體將從連在一起的初級(jí)多匝繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)大致上集中到管形澆鑄容器內(nèi)截面的區(qū)域之內(nèi)。
文檔編號(hào)B22D27/02GK85104019SQ85104019
公開日1986年11月19日 申請(qǐng)日期1985年5月25日
發(fā)明者華萊士, 勞里 申請(qǐng)人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan