178118. lajstromszámú szabadalom • Induktor elektromágneses öntőkokillához
178118 4 Ilyen domború oldafallal ellátott kokillákat mind négyzetes, mind négyszög keresztmetszetű kokilláknál alkalmaznak. Utóbbiaknál általában csak a hosszabbik falak mentén képezik ki a kokillákat domborúan [lásd E. Herrmann, Handbuch des Stranggiessens, (-1958) 134. oldal és az 531 090 sz. kanadai szabadalom]. A fentiekben ismertetett zsugorodási folyamat és az ennek következtében kialakuló homorú oldalfalak ugyanilyen módon megtalálhatók az elektromágneses térben öntött tuskóknál is. Ez az eljárás ismert módon a következő elektrodinamikái összefüggéseken alapszik. Egy induktor vezetőgyürűjében konstans nagyfrekvenciás váltakozó feszültséget hozunk létre, és ez adott nagyságú áramot, valamint helyi áramsürűséget létesít. Az áram mágneses mezőt hoz létre, amely adott mágneses térerősséggel rendelkezik. A térerősség nagysága az elektromos áram nagyságától és eloszlása az áramsűrűségnek a vezetőgyűrűben kialakuló eloszlásától függ. A mágneses tér HY függőleges komponense az öntés során az induktor üregében átvezetett fémolvadékban örvényáramot hoz létre, amely az induktorban folyó áram 'irányával ellentétes irányú, nagysága, áramsűrűsége és eloszlása pedig lényegében Hy értékétől függ. A Hy függőleges komponens és az indukált örvényáram kölcsönhatásából egy olyan elektrodinamikus erő adódik, amely az olvadék középpontja felé irányul, és amelynek nagysága arányos az örvényáram erősségével, valamint a mágneses térerősséggel. Ez az elektrodinamikus erő tart egyensúlyt a vezetőgyűrűben levő fémolvadék metallosztatikus nyomásával, és egyúttal meghatározza az öntött tuskó alakját és méretét. Minthogy a mágneses térben öntött tuskók alakja és méretei az említett elektrodinamikus összefüggéseken kívül természetesen a kokilla keresztmetszetétől (és egyúttal az induktorétól is) függ (lásd például az 1 508 906 sz. N$ZK-beli közzétételi iratot), nyilvánvaló, hogy ennél az eljárásnál is a kifelé domborodó odalfalú induktorok tennék lehetővé a zsugorodási folyamat és a tuskók oldalfalainak homorú kialakulásának megakadályozását. Dyen domború oldalfalú induktorral ellátott kokilla gyártása azonban technológiailag olyan komplikált, hogy gyakorlatilag nem alkalmazzák. A jelen találmánnyal tehát olyan induktor kialakítása a célunk, amelynek segítségével elektromágneses öntőkokillában kiegyenlíthető a tuskók oldalfalainak behorpadása, és egyúttal elkerülhető domború oldalfalú kokillák készítése. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a kokillában olyan fémes vezetőgyűrű van, amely hűtőközeg járattal van ellátva, és oldalfalának magassága a középső részen többszöröse az oldalfalak sarokrészeknél mért magasságának. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy az elektromágneses folyamatos öntés során az olvadék alakja és méretei a felhasznált induktor alakján kívül lényegében az olvadékban uralkodó mágneses térerősség függőleges komponensétől függ. Ha már most az induktorban folyó áramot vonalszerű elemi vezetőkben folyó áramok összességének tekint3 jük, az olvadék adott tömegpontjában uralkodó és az egyes elemi vezetők által létesített mágneses térerősségek összegének tekintett mágneses térerősséget oly módon befolyásolhatjuk, hogy a vonalszerű elemi vezetők egymáshoz viszonyított helyzetét változtatjuk meg. Minthogy az olvadék egyes tömegpontjaiban uralkodó HY térerősség egyrészt az olvadékra háti elektrodinamikus erők, az olvadékban uralkodi elektromágneses nyomást és ezzel a fémolvad él formáját és méreteit meghatározza, ugyanakkor pe dig az ismertetett módon az induktorban Malakuli áramsűrűségtől függ, nyilvánvaló, hogy a fémolva dék alakját ezen áramsűrűség változtatásával lehe befolyásolni. A tuskó alakját tehát ha helyi tágulást akarun] elérni úgy változtathatjuk meg, hogy a megfeleli helyen az induktorban az áramsűrűséget csökkent jük. Ha fordított hatást, tehát helyi zsugorodás akarunk létrehozni, akkor az áramsűrűséget az in duktor adott helyén természetesen növelni kell. Az áramsűrűséget a kívánt módon egyszerűd lehet a vezetőgyűrű keresztmetszetének változtatá sával szabályozni. Ily módon tehát a jó vezető képességű anyagból készített vezetőgyűrű függőleges méretének változtatásával az áramsűrűség, illetve annak eloszlása egyszerűen változtatható. Ily módon tehát a Hy térerősség helyi gyengítését és ezzel az öntött tuskó méretének korrigálását úgy lehet elvégezni, hogy a rézlemezből készített induktor oldalfalait a kérdéses helyeken megvastagítjuk. Ekkor az adott helyen az áramsűrűség csökken, és ennek következtében csökken a Hy mágneses térerősség is. Ha viszont az induktor falainak keresztmetszeteit csökkentjük, az áramsűrűség növekszik, és ennek megfelelően csökken a mágneses térerősség értéke (lásd a 2 060 637 sz. NSZK-beli szabadalmi leírást). Ezt az egyébként ismert jelenséget használjuk ki a találmány szerinti berendezésben oly módon, hogy az öntött tuskókban a dermedési zsugorodás következtében létrejövő deformációt kiegyenlítjük. A vezetőgyűrű ismertetett kialakításával eléqük, hogy a kokillából domború oldalfalú tuskó kerüljön ki, amely azután a dermedési zsugorodás következtében sík oldalfalú kész tuskóvá dermed. A fentieknek megfelelően a domború oldalfalak kialakítása érdekében csökkentjük az oldalfalak középrészénél a vezetőgyűrűben az áramsűrűséget. Ezt a vezetőgyűrű keresztmetszetének fokozatos növelésével végezzük el. A vezetőgyűrű keresztmetszetének növelését többféle módon lehet megoldani, történhet a keresztmetszet növelés folyamatosan vagy lépcsősen. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra egy induktor vezetőgyűrűjének fölülnézete, a 2. a) ábra az 1. ábrán bemutatott vezetőgyűrű I-I metszete egy, a széleinél fokozatosan növekvő, majd középen azonos keresztmetszetű kialakítás esetén, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
