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DE2629045A1 - Elektromagnetische vorrichtung zur begrenzung von fluessigen metallen - Google Patents

Elektromagnetische vorrichtung zur begrenzung von fluessigen metallen

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Publication number
DE2629045A1
DE2629045A1 DE19762629045 DE2629045A DE2629045A1 DE 2629045 A1 DE2629045 A1 DE 2629045A1 DE 19762629045 DE19762629045 DE 19762629045 DE 2629045 A DE2629045 A DE 2629045A DE 2629045 A1 DE2629045 A1 DE 2629045A1
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DE
Germany
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coil
screen
alternating current
jet
overpressure
Prior art date
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Application number
DE19762629045
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DE2629045C2 (de
Inventor
Marcel Garnier
Rene Jean Prof Moreau
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Bpifrance Financement SA
Original Assignee
Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
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Publication date
Application filed by Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR filed Critical Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Publication of DE2629045A1 publication Critical patent/DE2629045A1/de
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Granted legal-status Critical Current

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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D39/00Equipment for supplying molten metal in rations
    • B22D39/003Equipment for supplying molten metal in rations using electromagnetic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D41/14Closures
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

AGMCE NATIONALE DE VALCHISAiPION DE LA RECHERCHE (A N V A E )
0368 76 B
Elektromagnetische Vorrichtung zur Begrenzung von flüssigen Metallen.
Die Erfindung betrifft die Begrenzung von flüssigen Metallen, insbesondere flüssigem Stahl, flüssigem Aluminium, flüssigem Kupfer oder flüssigem Uran und ihrer Legierungen, und zwar im besonderen die Begrenzung dieser Metalle mit Hilfe von elektromagnetischen Kräften.
Es ist bereits vorgeschlagen worden.,, flüssige Metalle, insbesondere flüssiges Aluminium und seine Legierungen, mit Hilfe von elektromagnetischen Kräften zu begrenzen (französische Patentschriften Nr. 1.509.962 vom 4. Oktober 1966 und Nr. 2.160. 281 vom 17· November 1971)· Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht nur die Herstellung von großen Barren mit einem Durchmesser von über 30 mm, wobei die Kraftlinien des Magnetfeldes die bei der Herstellung dieser Barren übliche Kokille ersetzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist viel allgemeiner, da sie gestattet, einen aus einer Öffnung austretenden Strahl geschmolzenen Metalls, insbesondere Stahl, Aluminium oder Kupfer, zu begrenzen oder zusammenzuziehen, indem unmittelbar ein Strahl kleinen Durchmessers (von einigen Millimetern)erzeugt wird.
Die Erfindung gestattet insbesondere:
- Zur Bildung eines Strahls mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser eine öffnung mit einem verhältnismäßig grossem Durchmesser, d.h. ohne Verstopfungsgefahr, zu benutzen;
- Knüppel kleinen Durchmessers (von einigen mm Durch-
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messer) oder sogar Drähte durch Bildung eines Strahls kleinen Durchmessers an dem Ausgang der Öffnung, z.B. einer Gießpfanne, herzustellen;
- eine Zusammenziehung eines Strahls an einer Stoßsteile zwischen zwei Elementen zu erzeugen, so daß die Möglichkeit besteht, ein flüssiges Metall von einem ersten Element zu einem zweiten Element ohne Hängenbleiben an den Wänden der Stoßstelle überzuleiten;
- die Strömungsmenge des flüssigen MetallStrahls, seine Geschwindigkeit oder seinen Druck durch Verringerung des Querschnitts mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu regeln;
- das kontinuierliche Gießen aller Metalle, insbesondere von Stahl, Aluminium, Kupfer und Uran, und zwar entweder durch Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung der Strömungsmenge oder eines anderen Parameters der Strömung, oder durch Benutzung derselben zur lösung einer an einer Stoßstelle auftretenden Aufgabe oder auch durch ihre Benutzung zur Unterdrückung, zum Ersatz oder zur Verbesserung eines bei einem kontinuierlichen Gießvorgang üblichen Arbeitsgangs;
- die lösung zahlreicher Probleme zum Schutz von eine Strömung von flüssigem Metall umgebenden Materialien durch Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verhinderung der Berührung zwischen diesen Materialien und dem flüssigen Metall;
- die lösung zahlreicher Probleme der Verseuchung oder Verschmutzung eines flüssigen Metalls durch die es enthaltenden Wände durch Verringerung oder Aufhebung der Berührung zwischen dem Metall und diesen Wänden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Begrenzung eines flüssigen Metallstrahls ist dadurch gekennzeichnet, daß sie an der Stelle der eine Düse bildenden Austrittsöffnung des Strahls Mittel zur Erzeugung eines Überdrucks in dem Strahl, welche durch eine die Düse umgebende und an dem Ausgang derselben angeordnete Spule gebildet werden, Mittel zur Durchleitung eines Wechselstroms hoher Frequenz durch die Spule und Mittel zur Aufhebung dieses Überdrucks aufweist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Mittel zur Aufhebung des Überdrucks in dem Strahl durch einen Schirm aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere Kupfer,
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welcher zu der Spule konzentrisch ist und in das Innere derselben eintritt, wobei Mittel zur Kühlung sowohl der Spule als auch des Schirms durch Abfuhr der Wärme vorgesehen sind, welche in ihnen erzeugt wird, wenn die Spule von dem Wechselstrom durchflossen wird, gebildet.
Man kann dann insbesondere die Trennung der mehr oder weniger leitenden Einschlüsse von dem flüssigen Metall durch Ausnutzung der 'i'atsache vornehmen, daß diese Einschlüsse und das flüssige Metall verschieden auf den Übergang zwischen der Zone, in welcher die magnetische Induktion vorhanden ist (innerhalb der Spule; und der Zone, in welcher diese nicht vorhanden ist (.innerhalb des Schirms) reagieren.
Ih dem Fall einer Stoßstelle wird außerdem eine zweite Spule vorgesehen, welche an dem Eingang des zweiten Elements oder des strömungsabwärts liegenden Elements der Stoßstelle angeordnet ist, wobei die erste Spule an dem Ausgang des ersten Elements oder des strömungsaufwärts liegenden Elements angeordnet ist und ebenfalls von dem Wechselstrom hoher Frequenz durchflossen wird, wobei der Schirm auch in das Innere der zweiten Spule eintritt.
Bei einer zweiten Ausführungsform werden die Mittel zur Aufhebung des Überdrucks in dem Strahl durch eine andere, strömungsabwärts von der den Überdruck erzeugenden Spule angeordnete Spule in Kombination mit Mitteln gebildet, welche durch diese andere Spule einen Wechselstrom hoher Frequenz in Gegenphase mit dem die den Überdruck erzeugende Spule durchfliessenden Wechselstrom leiten, wobei Mittel zur Kühlung der beiden Spulen durch Abfuhr der Wärme vorgesehen sind, welche in ihnen erzeugt wird, wenn sie van den Wechselströmen durchflossen werden.
Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch eine mit den erfindungsgemäßen Verbesserungen (.Spule und Schirm) versehene Düse.
Fig. 2 ist ein Axialschnitt, welcher die Anwendung der Erfindung zur Erzeugung einer Stoßstelle ohne Haftenbleiben an.den Wänden derselben zeigt.
Fig. 3 ist ein Axialschnitt in größerem Maßstab, welcher die Anordnung der Kraftlinien in dem Fall der Düse der Fig. 1 zeigt.
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Es sei zunächst auf Pig. 1 Bezug genommen,
welche zeigt, daß eine eine einen Umdrehungskörper bildende Düse 1 mit dem Austrittsdurchmesser D umgebende erf indungsgemäße Vorrichtung eine Spule 2 mit der gleichen Achse X-X1 wie die Düse mit (nicht dargestellten) Mitteln zur Speisung derselben mit einem Wechselstrom hoher Frequenz und einen Schirm 3 aufweist, welcher ebenfalls einen Umdrehungskörper um die Achse X-Xf bildet und teilweise in das Innere der Spule 2 eintritt, wobei dieser Schirm aus einem elektrisch leitenden Metall, insbesondere Kupfer, besteht, wobei Mittel vorgesehen sind, welche gleichzeitig die Spule 2 (z.B. ein die Windungen der Spule durchströmender Luftstrom) und den Schirm 3 (z.B. ein durch den in dem Schirm 3 ausgebildeten Kanal 4 strömendes Strömungsmittel) kühlen.
Wie in Fig. 1 sichtbar, kann die Düse 1 einen Absatz 5 zum Schutz des in das Innere der Spule 2 eingetretenen Schirms 3 aufweisen.
Die Erfinder haben festgestellt, daß bei dieser Ausbildung der durch die Düse 1 strömende Strahl flüssigen Metalls 6 sich von den Wänden 7 der Düse an der Stelle h des oberen Randes 8 des Schirms 3 ablöst, da er durch die von der Spule 2 erzeugten elektromagnetischen Kräfte aus den weiter unten genauer erläuterten Gründen begrenzt wird. Der so begrenzte Strahl besitzt einen Durchmesser d, welcher kleiner als der Durchmesser D ist, und zwar von der Stelle h an, hinter welcher der begrenzte Strahl 8 nicht mehr mit den Wänden 7 der Düse 1 in Berührung steht.
Man sieht, daß man auf diese Weise genau die Stelle der Ablösung des Strahls durch Festlegung der Stellung des Randes 8 des in die Spule 2 eintretenden Schirms 3 bestimmen kann, wobei Mittel vorgesehen werden können, um den Schirm 3 gegenüber dem Absatz 5 der Düse so zu verschieben, daß die Stelle verändert werden kann, an welcher sich der Strahl 9 von der Wand 7 der Düse ablöst.
Andererseits kann man den Durchmesser d des
Strahls durch Veränderung der Stromstärke in der Spule 2 einstellen. Man kann sogar eine Steuerung des Durchmessers d durch einen gegebenen Sollwert herstellen.
Diese Erscheinung ist übrigens umkehrbar, wie
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aus Fig. 2 hervorgeht, in welcher eine Stoßstelle 10 zwischen zwei rohrförmigen Elementen 11 (erstes Element oder strömungsauf wärts liegendes Element) und 12 (zweites Element oder stromungsabwärts liegendes Element) dargestellt ist. Es werden dann zwei Spulen 2a und 2b, welche die gleiche Achse Y-Y* wie die durch die beiden in einer Flucht liegenden rohrförmigen Elemente 11 und 12 gebildete Anordnung haben und von einem Wechselstrom hoher Frequenz durchflossen werden, und ein Schirm 13 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere Kupfer, vorgesehen, welcher einen Kühlkanal 14 enthält.
An der Stelle des strömungsaufwärts liegenden Randes 18a des Schirms 3 löst sich der Strahl aus flüssigem Metall 16 von der Wand 17a des strömungsaufwärts liegenden Elements 11 infolge der durch die Spule 2a erzeugten elektromagnetischen Begrenzung ab. Umgekehrt legt sich an der Stelle des strömungsabwärts liegenden Randes 18b des Schirms 13 der begrenzte Strahl 19 wieder an die Wand 17b des strömungsabwärts liegenden Elements 12 an, so daß ein diese Wand 17b berührender Strahl 20 entsteht.
Dank der Ablösung an der Stoßstelle 10 erfolgt der Übergang über diese ohne Haften an den Wänden an der Stelle derselben, was sehr vorteilhaft ist, da im besonderen jedes Leck und jede Abnutzung an der Stoßstelle vermieden werden, oder auch der Zusatz eines beliebigen Körpers zu dem flüssigen Metall durch die so an der Stoßstelle ausgebildete Zugangsöffnung ermöglicht
Nachstehend sind die Gründe erläutert, aus welchen gemäß den Erfindern die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung die Erzielung einer Begrenzung des Strahls ermöglicht.
Zur Erzielung der Begrenzung einer zylindrischen Säule eines elektrisch leitenden Strömungsmittels in Ruhe genügt es, diese der Wirkung von zentripetalen elektromagnetischen Kräften auszusetzen, welche durch die Wechselwirkung eines Magnetfeldes und von geeigneten elektrischen Strömen erhalten werden. Ein solches System mit einem Magnetfeld und elektrischen Strömen hat dagegen nicht die gleiche Wirkung auf einen in Bewegung befindlichen Zylinder eines elektrisch leitenden Strömungsmittels. In einer Strömung eines derartigen Strömungsmittels sind nämlich zwei Größen Invarianten, nämlich:
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- die Strömungsmenge Q = SV,
- die Belastung H = -JL. + 2- ,
worin S den Querschnitt, V die Geschwindigkeit, P den Druck, f die Volumenmasse des flüssigen Metalls und g die Erdbeschleunigung bedeuten.
Zur Erzielung der Begrenzung oder der Zusammenziehung eines in Bewegung befindlichen Stromfadens eines flüssigen Metalls, um ihn von der Wand abzulösen, muß der Querschnitt S verringert und somit die Geschwindigkeit V erhöht werden Cda Q konstant ist), so daß der Druck verringert werden muß, welcher inmitten der Strömung herrscht (da H konstant ist und V vergrössert wurde).
Man sieht daher, daß ein einen inneren Überdruck erzeugendes System von zentripetalen Kräften die Begrenzung eines Zylinders eines elektrisch leitenden Strömungsmittels in Ruhe ermöglicht, daß aber ein gleiches System von zentripetalen Kräften die Ausdehnung eines sich bewegenden elektrisch leitenden Strömungsmittelstromfadens zur !folge hat. Diese Erscheinung hat bisher zum Versagen der meisten Versuche der Begrenzung von sich bewegenden flüssigen Metallen geführt.
Ih dem System der Fig. 1 ist der flüssige Metallstrahl 6 in ein magnetisches axiales Wechselfeld B* getaucht, und es entsteht in ihm ein induzierter Kreisstrom ^ in Phase mit dem Magnetfeld B*. Jede Volumeneinheit des Metalls des Strahls 6 wird dann einer Kraft 3? unterworfen, welche gleich dem Vektorprodukt von J und B ist, wobei diese Kraft F radial und zentripetal ist.
Es entsteht also in der Masse des durch die Spule 2 stromernden flüssigen Metalls ein solcher Überdruck, daß der durch diese Spule erzeugten Lorentzkraft durch einen zentrifugalen Druckgradienten vollkommen das Gleichgewicht gehalten wird. Die Tatsache, diesen Überdruck erzeugt zu haben und ihn schnell aufheben zu können, ermöglicht tatsächlich die Verringerung des Drucks und somit die Erhöhung der Geschwindigkeit
und die Verringerung des Querschnitts, was gerade das angestrebte Ziel darstellt.
Die Zusammenziehung erfolgt sehr schnell, wenn die Aufhebung des Überdrucks und somit der magnetischen Induktion B
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ihrerseits sehr schnell erfolgt. Die Aufgabe des in das Innere der Spule 2 eintretenden leitenden Schirms 3 besteht nun gerade in der plötzlichen Aufhebung der magnetischen Induktion.
Infolge der verhältnismäßig hohen Frequenz des die Spule durchfliessenden Wechselstroms dringt das Feld nur über eine geringe Dicke in das die Säule 6 bildende flüssige Metall ein, wie dies aus Pig· 3 hervorgeht, in welcher die Kraftlinien des Magnetfeldes bei 21a innerhalb der Säule 6 dargestellt sind. Die in der "Haut" an der Oberfläche der flüssigen Säule 6 lokalisierten Feldlinien 21a verlassen die Säule plötzlich an der Stelle des oberen Randes 8 des Schirms 7» um in diesen Schirm einzutreten (Feldlinien 21b). Wenn der Schirm 3 eine genügende Dicke hat, verschwindet das Magnetfeld plötzlich und gänzlich aus dem flüssigen Strahl, sobald dieser in die durch den Schirm 3 geschützte Zone kommt. Hierdurch tritt eine sehr plötzliche Abnahme des Drucks in dem Strahl in axialer Richtung und somit eine Zusammenziehung des Stromfadens aus flüssigem Metall (begrenzter Stromfaden 9) ι welche eine Ablösung des Strahls von der Wand 7 an der Stelle des oberen Randes 8 des Schirms 3 zur Folge hat» auf.
Die Begrenzung des flüssigen Metallstrahls, welche nicht mit einer Spule allein hergestellt werden kann, wird so dank der Kombination der Spule 2 mit dem Schirm 3 erhalten.
Es soll jetzt untersucht werden, wie man die gewünschten Kenngrößen durch Wahl der verschiedenen Parameter der Vorrichtung erhalten kann, deren Einfluß nacheinander untersucht wird. Diese Parameter sind die Frequenz des durch die Spule 2 geschickten Stroms, die Stärke desselben und schließlich die aufgewandte elektrische Leistung.
1. Frequenz des Stroms.-
Die Frequenz f des durch die Spule 2 geschickten Stroms muß so eingestellt werden, daß die Eindringtiefe ο der magnetischen Induktion den beiden folgenden Bedingungen genügt:
<f<R
wobei R der Halbmesser des Met all Strahls vor der Zusammenziehung (R = D/2) und e die Dicke des Metall sch irms 3 ist.
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Es gilt:
f > !—-— und f >
worinsV und 6c die elektrische leitfähigkeit des den Strahl 6 bildenden Metalls (z.B. Stahl oder Aluminium) bzw. des den Schirm 3 bildenden Metalls (z.B. Kupfer) darstellen.
Für flüssige Stähle mit einer Leitfähigkeit ^m. in der Nähe von 10 Jl"^ m""1 und für einen Strahl mit einem Halbmesser von 1 cm liegt die einzuhaltende Frequenz in der Nähe von 2500 Hz. Die Mindestdicke des Schirms beträgt dann, wenn er aus Kupfer ist (6O = 1P_ o~1 m-1), 1,5 mm. Bei einem Metall strahl
2
mit höherer Leitfähigkeit, wie Aluminium oder flüssiges Kupfer, (βΊα=5·10 SL m) würde die günstigste Frequenz niedriger sein (f /v 500 Hz für Aluminium oder seine Legierungen und zwischen etwa 500 und 1000 Hz für Kupfer und seine Legierungen).
2· Stromstärke·-
Die Stärke des durch die das Magnetfeld erzeugende Induktionsspule 2 geschickten Stroms bestimmt den Wert der magne tischen Induktion B sowie der Zusammenziehung oc des Strahls ( oc> ist gleich dem Yerhältnis zwischen den Durchmessern des Strahls nach und vor der Zusammenziehung:«**!}).
Für einen Metallstrahl mit der Anfangsgeschwindigkeit VQ erhält man:
mit BQ »
worin 1 die länge der Spule, nl die Zahl der induziere laden Amperewindungen und P bzw. ic die Volumenmasse des flüssigen Metalls bzw. die magnetische Permeabilität desselben sind, wie oben.
Die nachstehende Tabelle gibt die Werte der Zusammenziehung C6 an, welche mit einem Strahl 6 aus flüssigem Stahl für mehrere Werte der Anfangsgeschwindigkeit V0 des Metalls (in cm/s) und verschiedene Amperewindungszahlen, welchen Werte der magnetischen Induktion BQ in Gauß entsprechen (wobei die Länge der Spule hier 13 cm beträgt), erhalten wurden.
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V0 (cm/s) Bo
(Gauß)
12,5 25 50 100
nl
( Ampere-
windungen)
1.000
2.000
3.000
4.000
0,34
0,24
0,20
0,17
0,48
0,34
0,28
0,24
0,65
0,48
0,40
0,34
0,82
0,65
0,55
0,48
10.000
20.000
30.000
40.000
3· Aufgewandte elektrische Leistung.-
Die Spule 2 besitzt eine im wesentlichen induktive Impedanz. Man kombiniert sie daher mit einer Anordnung von (nicht dargestellten) Kondensatoren, um einen auf die Nutzfrequenz f abgestimmten Stromkreis zu erhalten. Unter diesen Bedingungen ist die in der durch die Spule 2 und die Kondensatoren Ordnung aufgewandte Leistung, welche von dem äußeren (nicht dargestellten) Netz geliefert werden muß, eine reine Wirkleistung, welche für das in der obigen Tabelle angegebene Beispiel niemals einige Kilowatt übersteigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft folgende Anwendungen finden:
- Benutzung einer Öffnung verhältnismäßig grossen Durchmessers, um jedoch einen Strahl mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser ohne Gefahr einer Verstopfung der Öffnung zu erhalten;
- Herstellung von Knüppeln kleinen Durchmessers (von größenordnungsmäßig einigen Millimetern) oder gegebenenfalls von kleinen Barren ohne Berührung mit den Wänden der Kokille, wobei die plötzliche Aufhebung der magnetischen Induktion die Begrenzung des Knüppels oder des Barrens bewirkt, wobei Mittel zur Kühlung des Knüppels oder des Barrens während seiner Begrenzung vorgesehen sind;
- Fortfall eines der Arbeitsgänge der üblichen Ziehvorgänge, da durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein
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Strahl gebildet wird, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Öffnung ist, was die Verminderung der Kapitalsanlagen und der Betriebskosten einer Drahtziehanlage ermöglicht. Man kann auf diese Weise Rohlinge von Metalldrähten (z.B. Stahldrähten und Aluminiumdrähten) herstellen, wobei Kühlmittel vorgesehen sind, welche den zusammengezogenen Strahl erstarren lassen;
- lösung zahlreicher Aufgaben bei Stoßstellen oder der Abdichtung von Stoßstellen durch Beherrschung der freien Oberfläche des flüssigen Metalls in der Zone, in welcher diese von den Wänden abgelöst ist, mit-besonderer Anwendung auf die Stoßstellenprobleme, welche bei der Speisung der Kokillen für waagerechten kontinuierlichen Guß von Stahl auftreten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt außerdem den wertvollen Vorteil, die Vorwärmung des flüssigen Metalls mittels der in diesem strömungsaufwärts von der Zusammenziehung induzierten Wirbelströme zu ermöglichen und so die Gefahr einer Verstopfung oder anderer durch eine vorzeitige Kühlung erzeugter Störungen zu verringern.
Es sei auf die große Anpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an vorhandene Anlagen hingewiesen, da die Vorrichtung keine besonderen geometrischen Verhältnisse und keine genauen Abmessungen der Spule oder des Schirms verlangt.
Zum Schluß seien zwei Zahlenbeispiele für mögliche Anwendungen der Erfindung angegeben.
a) Anordnung der Fig. 1 zur Beherrschung der Qualität eines Gußstrahls in dem Fall von flüssigem Stahl:
- spezifischer Widerstand ο
im warmem Zustand et= 160.10 Jl/m
- Dichte des flüssigen Stahls -, -*
g> = 71Cr kg/nr
- dynamische Viskosität η = 4.10"2 Poisen
- iemperatur T = 1580 G
- Druck strömungsaufwärts PQ = 1 bis 2.10~-? P&
- D = 40 bis 50 mm
- d = 30 bis 40 mm
Hierdurch wird das Platzen des Strahls verhindert und seine Qualität verbessert.
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b) Anordnung der Fig· 2 zur Herstellung der Abdichtung zwischen zwei einander nicht berührenden, von einem flüssigen Metall durchströmten Rohren 11 und 121
- D = 50 bis 100 mm
- d = 40 bis 90 mm
- P0 bis 2.105 Pa
-Ps "] bis 1.5.10^ P
' a
- lotrechtes oder waagerechtes System.
Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden.
Insbesondere kann man, anstatt die Aufhebung der magnetischen Induktion und somit des "Überdrucks in dem Strahl mittels eines Schirms vorzunehmen, eine andere, mit einer zweiten Wechselstromquelle verbundene Spule vorsehen, welche man von einem elektrischen Strom in Gegenphase mit dem in der ersten Spule fließenden Strom durchfließen lässt. Das Ergebnis ist das gleiche, nämlich die genaue Aufhebung der Amperewindungen außerhalb des Stromfadens von flüssigem Metall. Diese Ausführungsabwandlung ermöglicht die Anpassung der Vorrichtung an niedrige Frequenzen, für welche ein für höhere Frequenzen vorgesehener Schirm nicht mehr die magnetische Induktion vollständig entfernen könnte. Bei Änderung der Frequenz ändert sich nämlich die Dicke der Haut ebenfalls, während die Dicke des Schirms fest bleibt. Die andere, mit der Spule 2 in Gegenphase befindliche Spule ist vollkommen einem Schirm gleichwertig, dessen veränderliche Dicke sich stets der benutzten Frequenz anpassen würde.
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Claims (1)

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    PATENTANSPRÜCHE
    1. Vorrichtung zur Begrenzung eines flüssigen Metallstrahls gekennzeichnet durch an der Stelle der eine Düse
    (1) bildenden Austrittsöffnung des Strahls angeordnete Mittel zur Erzeugung eines Überdrucks in dem Strahl, welche durch eine die Düse umgehende, an dem Ausgang derselben angeordnete Spule
    (2) gebildet werden, welche mit Mitte La kombiniert ist, welche einen Wechselstrom hoher Frequenz durch die Spule (2) schicken, sowie durch Mittel zur Aufhebung des Überdrucks.
    2φ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufhebung des Überdrucks in dem Strahl durch einen Schirm (3) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet werden, welcher zu der Spule (2) konzentrisch ist und in das Innere derselben eintritt, wobei Mittel zur Kühlung sowohl der Spule als auch des Schirms durch Abfuhr der Wärme vorgesehen sind, welche in ihnen erzeugt wird, wenn die Spule von dem Wechselstrom durchflossen wird.
    3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (3) aus Kupfer besteht, und daß seine Dicke/als die Dicke des Hauteffekts in diesem Metall ist.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekenneeichnet, daß zur Erzielung des Übergangs über eine Stoßstelle zwischen einem ersten oder strömungsaufwärts liegenden Element (11), dessen unteres Ende die eine Düse bildende Austrittsöffnung bildet, und einem zweiten oder strömungsabwärts liegenden Element (12) außer der die Düse (1) umgebenden, an dem Ausgang derselben angeordneten Spule (2a) und dem in das Innere dieser Spule eintretenden Schirm (13) eine zweite Spule (2b) vorgesehen ist, welche an dem Eingang des zweiten oder strömungsabwärts liegenden Element (12) angeordnet ist und ebenfalls von dem Wechselstrom hoher Frequenz durchflossen wird, wobei der Schirm (13) auch in das Innere der zweiten Spule (2b) eintritt.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel zur Verschiebung des Schirms (3» 13) gegenüber der eine Düse bildenden Austrittsöffnung.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufhebung des Überdrucks in dem Strahl durch eine andere, strömungsabwärts von der den Überdruck
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    erzeugenden Spule (2) angeordnete Spule gebildet werden, welche mit Mitteln kombiniert ist, welche diese andere Spule von einem Wechselstrom hoher Frequenz durchfliessen lassen, welcher in Gegenphase mit dem die den Überdruck erzeugende Spule durchfliessenden Wechselstrom ist, wobei Mittel zur Kühlung der beiden Spulen durch Abfuhr der Wärme vorgesehen sind, welche in diesen erzeugt wird, wenn sie von den Wechselströmen durchflossen werden.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Stärke des die Spule (2) oder die Spulen (2a, 2b) durchfliessenden Wechselstroms.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Stahl ist und die Frequenz des Wechselstroms in der Nähe von 2.500 Hz liegt.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist und die Frequenz des Wechselstroms in der Nähe von 500 Hz liegt.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall reines Kupfer oder eine Kupferlegierung ist und die Frequenz des Wechselstroms größenordnungsmäßig 500 bis 1000 Hz beträgt.
    609884/0336
DE19762629045 1975-07-04 1976-06-29 Elektromagnetische vorrichtung zur begrenzung von fluessigen metallen Granted DE2629045A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7521075A FR2316026A1 (fr) 1975-07-04 1975-07-04 Dispositif electromagnetique de confinement des metaux liquides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2629045A1 true DE2629045A1 (de) 1977-01-27
DE2629045C2 DE2629045C2 (de) 1988-04-28

Family

ID=9157537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762629045 Granted DE2629045A1 (de) 1975-07-04 1976-06-29 Elektromagnetische vorrichtung zur begrenzung von fluessigen metallen

Country Status (7)

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