[其他]具有改进了的浮熔绕组部件的电磁浮熔浇铸设备

说明书

本发明改进了用于金属棒材连续浇铸的设备。特别着重于对1983年11月发表于美国专利4，414，285中题为“连续金属浇铸法，设备及产品一文中（作者赫尤    勒·娄瑞和罗勃特.梯.弗罗斯特等发明者并属于通用电器公司）所介绍的，用于超长度连续浇铸中的电磁浮熔浇铸工艺中改进的电磁浮熔绕组部件作了进一步的改进。

上述引用的美国专利是唯一利用了浮熔电磁场作连续浇铸金属棒材的工艺。用这种方法来克服浇铸棒材时熔融状态的固化过程中出现的摩擦力，力和重力的作用。为此将一多匝绕组接至一多相电源，对固化时管状热交换器内的熔融金属柱提供一个浮熔电磁场。该浮熔电磁场是个以向上移动形式出现的电磁场，并以此使熔融的金属柱约束在一起，大致上使它处于失重状态，在热交换器/浇铸凝固区内，降低其液压头，用一个棒料提取机构从热交换器/浇铸管后凝固的上方将固化的棒材取走。

在高能高温环境下具有上述性能的电磁浮熔浇铸设备在结构上和和运行中还存在着某些问题。

通用电力浮熔浇铸工艺（以后称之谓GELEC（TM）过程）要求一个强的向上移动的电磁场，它产生在管状浇铸容器/热交换器的部件内，当熔融的金属柱凝固时，用它来支承和约束液态的金属柱。当今为了实现这一过程而建的这种浮熔设备依靠在36    浮熔绕组中通过-800至1000安电流来产生浮熔电磁场。因为大小适当的带绝缘的导线不能连续承受这样大的电流。通常采用水冷铜管来做浮熔绕组。紧挨着热交换器外壁。装有绕组。接着就是用绝缘材料制成的一个管状浇铸容器。这类绕组能使管状浇铸容器内的磁场强度最大。

需要一个能通过冷却水的管形绕组，还要做好与电缆或汇统排间的连接，并能经受很大的载电流，这将会引起许多机械和电器方面的问题。此外，因为磁浮熔绕组是用铜管制成的，其匝数还须很小（典型的是每项三匝），结果是浮熔磁场不会完全均匀。这一不均匀性必然会在用这种方法生产出来的铸棒中偶然见到轻微的不均匀的颗粒结构。

一个实际可行的，10至50千瓦的单相高频固态电源，其输出电压大致为100-500伏。这一高电压低电流输出必须用一个强迫风冷或水冷的降压变压器以产生上述浮熔绕组所要求的。一低电压高电流，由于一个高频10-50千瓦三相降压变压器设计和生产很困难。而用前使用的降压变压器及其连接高电流的供电电缆或向浮熔绕组电的汇流排又不能得到满足，因此非常希望设计出更简单，更经济的设备。

为了克服这些困难本发明设计出一个高效而又经济的结构。

本发明针对上面讨论到的问题，通过使用一个经改进后的浮熔绕组部件，提供一个唯一不易发 的解决办法，该部件利用了一种新颖的磁通集中部件。为了提高在原先工艺中用于产生大磁场的多匝绕组的使用寿命，采用了磁通集中部件，它尚未被推荐也未用于熔融金属的电磁浮熔技术中。一种磁通集中器的原先是技术说明发表在 金和、D普 特纳的科学仪器评论中524至533页题为“高强度脉冲电磁场中使用的磁通集中器”的论文中。一种用于涡流测试仪中的不同形式的磁通集中部件在约翰P华勒士和罗勃脫勃路克于1925年3月18发行的美国专利3.872，379中发表题目为“使用带裂缝的单匝导电部件的涡流测试仪”。

本发明中提供了一种用于熔融金属的电磁浮熔技术的浮熔绕组部件，包括许多带裂缝和环形导体，它们围绕一个管形的浇铸容器，其中是浮熔的液态金属柱按照浮熔浇铸（GELEC（TM））工艺通过冷却将其固化，每个环形带缝的导体与产生电磁场的绕组是感应偶合的，并在导体周围制作一个匝数很多的绕组。每个带裂缝的环形导体用来集中绕组产生的电磁场，大致都集中到它围绕着的管状浇铸容器截面中央。且其能与降压变压器一样。一个单独的带缝的环形导体（或一组薄导体）和连的产生电磁场的绕组由一多相激历电源中的每相来供电。该电源是专供GELEC（TM）中的浮熔绕组部件使用的。