174849. lajstromszámú szabadalom • Induktor elektromágneses öntőkokillához
3 174849 4 Pm — Pc-Ha a fenti egyenletbe behelyettesítjük a (2) és (3) egyenleteket, kapjuk, hogy: gh = k • Hy2 (4) A hagyományos tuskóöntési technológia a fenti egyenletet úgy elégíti ki, hogy az induktor vezetőgyűrűje és a fémolvadék felülete közé a H homogén mágneses mezőben olyan elektromágneses ámyékolóemyő van elhelyezve, amelynek keresztmetszete felfelé növekszik. Ily módon a fémolvadékra ható elektromágneses nyomás fölfelé csökken, minthogy az ámyékolóemyő vastagabb részei az induktor által létrehozott homogén mágneses mező hatását fokozottan gyengítik. Az árnyékoló ernyőt nem mágnesezhető fémből készítik. Az anyag megválasztásánál figyelembe kell venni az alkalmazott frekvenciát. Ha például az ámyékolóernyőt 1000-3000 Hz frekvenciájú váltóárammal előállított mágneses mező árnyékolására használják, nagy fajlagos ellenállású nem mágnesezhető acélból készítik az ámyékolóernyőt. Ha az alkalmazott frekvencia 50—1000 Hz, az ámyékolóemyő alumíniumból, rézből, vagy valamely bronzötvözetből készül (lásd az 1 967 07 számú NSZK közrebocsátási iratot). Az ámyékolóemyő alkalmazásának azonban komoly hátránya, hogy a konstrukciót meglehetősen költségessé teszi, és méretezése bonyolultabb kokillaformák esetén igen bonyolult. További hátránya az alkalmazott megoldásnak, hogy a H mágneses mező energiájának egy jelentős része az ernyő felmelegítésére fordítódik. Ez azzal a további hátránnyal is jár, hogy az ámyékolóemyő megfelelő hűtéséről kell gondoskodni, ami további költségeket jelent. A jelen találmánnyal az említett hátrányok kiküszöbölése és olyan induktor kialakítása a célunk, amellyel függőleges irányban fölfelé lineárisan csökkenő elektromágneses nyomóerő alakítható ki a fölülről lefelé növekvő metallosztatikus nyomás kiegyenlítésére, anélkül, hogy erre a célra külön elektromágneses ámyékolóernyőt kellene alkalmazni. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy az induktor vezetőgyűrűje függőleges irányban felfelé csökkenő keresztmetszettel van kialakítva, és a vezetőgyűrű, illetve az öntendő tuskó hűtésére alkalmas hűtőrendszerrel van ellátva. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy a Hy.h mágneses térerősség az olvadék felszínéből h távolságra attól a lokális Jh áramerősségtől függ, amely ezen a helyen a mágneses mezőt előállító induktorban fenn áll. Ha feltételezzük, hogy az áramsűrűség az induktor teljes vezetőgyűrűjében egyenletesen oszlik el, a kívánt hatást oly módon lehet elérni, hogy a vezetőgyűrű keresztmetszetét, és ezzel a lokális Jh áramerősséget függőleges irányban változtatjuk. Ahhoz, hogy az olvadék felszínétől lefelé lineárisan növekvő pm metallosztatikus nyomást kompenzáljuk, az induktor vezetőgyűrűjének keresztmetszetét ugyanilyen irányban növelni kell. Figyelembe kell azonban azt a tényt is venni, hogy a középfrekvenciás váltóáramú induktorokban az áramsűrűség a vezetőgyűrű belsejében nem egyenletesen oszlik el, hanem ismert módon a felülethez közelítve növekszik. A H térerősség kialakításakor tehát az induktor vezetőgyűrűjének felületi részei sokkal nagyobb súllyal jönnek számításba, mint a középponthoz közel eső részek. Ezért tehát, ha az olvadékfelszíntől lefelé lineárisan növekvő pe = k J2 értékű elektrodinamikus nyomást akarunk létrehozni a pm metallosztatikus nyo’más kompenzálására, az induktor vezetőgyűrűjének q keresztmetszetét az arányost meghaladó mértékben kell csökkenteni. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti induktor egy kiviteli alakját mutatja metszetben, lépcsőzetesen csökkenő keresztmetszetű vezetőgyűrűvel, a 2. ábra a találmány szerinti induktor egy másik kiviteli alakja, ugyancsak metszetben, folyamatosan változó keresztmetszetű vezetőgyűrűvel és a 3. ábra a találmány szerinti megoldás egy további kiviteli alakja, ahol az induktor hűtőrendszere és a tuskóhűtés rendszere külön van kialakítva. Az ábrákon látható, hogy a találmány szerinti induktor 1 vezetőgyűrűt, valamint hűtőrendszereket tartalmaz. Az 1 vezetőgyűrű belsejében helyezkedik el az induktor által létrehozott elektromágneses mezővel formált tuskó, amely 9 folyadékfázist és 10 szilárd fázist tartalmaz. Az 1 vezetőgyűrű körülveszi a tuskót és olyan elektromágneses teret hoz létre, amely a tuskó 9 folyadékfázisára a pm metallosztatikus nyomással egyensúlyt tartó pe elektromágneses nyomást, illetve Ke elektrodinamikus erőt fejt ki. Ez a pe nyomás, illetve K* erő a 9 folyadékfázis belseje felé irányul, és a kívánt tuskókeresztmetszetet alakítja ki. A kokillán áthaladó tuskó alakja tehát az induktor 1 vezetőgyűrűjében kialakított Jh áramerősségtől függ. Az elektromágneses mező által kialakított tuskóra hűtőközeget vezetünk, hogy az olvadék egy része már az elektromágneses mezőben megdermedjen. A tuskó lefelé haladása során a fémolvadék tovább kristályosodik, és a kokillából kijövő tuskó teljes keresztmetszetében 10 szilárd fázist tartalmaz. A hűtőrendszer az 1. és 2. ábrán bemutatott kiviteli alaknál az 1 vezetőgyűrűvel egybeépített 4 hűtőközegjáratot tartalmaz, amelyből az 5 hűtőközeg 6 nyíláson át jut az 1 vezetőgyűrűvel közvetlenül érintkező 7 térbe. Innen az 5 hűtőközeg 8 nyílásokon át lép ki az 1 vezetőgyűrüből, és a tuskó palástjának meghatározott részeire áramlik. A 3. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 4 hűtőközegjárat és az 1 vezetőgyűrűvel érintkező 7 tér egymástól függetlenül van kialakítva. A találmány szerinti induktorral ellátott kokillában gyártott tuskó keresztmetszete tehát az említett pe elektromágneses nyomás értékétől és az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
