Устройство и способ для магнитного удержания расплавленного металла

 

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для магнитного удержания расплавленного металла с открытой стороны вертикального направленного зазора между двумя горизонтально установленными валками. Используют эффект близости для непосредственного генерирования рядом с открытой стороной зазора горизонтального магнитного поля, которое простирается через открытую сторону зазора к расплавленному металлу в зазоре, и магнитное поле ограничено по существу открытой стороной зазора. Горизонтальное магнитное поле непосредственно генерируется катушкой, установленной рядом с открытой стороной зазора, и частью ее поверхности, направленной к открытой стороне зазора. При этом переменный ток пропускают через катушку для генерирования горизонтального магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора к расплавленному металлу, с напряженностью, достаточной для удержания расплавленного металла в вертикальном зазоре, а ограничение горизонтального магнитного поля, позволяющего обеспечивать обратную траекторию с низким магнитным сопротивлением, состоящим из магнитного материала для непосредственно генерированного магнитного поля, ведут открытой стороной зазора. 2 с. и 57 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к литейному производству, в частности, к устройствам и способам для магнитного удержания расплавленного металла для предотвращения вытекания его через открытую сторону вертикально направленного зазора между двумя горизонтально установленными с зазором друг от друга валками.

Известен способ удержания расплавленного металла на открытом конце зазора между двумя элементами, расположенными рядом с открытым концом зазора катушки, через которую проходит переменный ток для непосредственного генерирования магнитного поля рядом с открытым концом зазора. В результате этого катушка образует магнитное поле, которое наводит вихревые токи в расплавленном металле рядом с открытым концом зазора, приводящие к образованию отталкивающего усилия [1].

Недостатком этого способа, использующего катушку для непосредственного генерирования магнитного поля на открытом конце зазора, является то, что часть магнитного поля рассеивается в сторону от открытого конца зазора, тем самым снижая эффективность катушки.

Известны также устройство и способ для магнитного удержания расплавленного металла, которые выбраны в качестве прототипов [2].

Известное устройство содержит два горизонтально установленных с возможностью вращения и с зазором друг от друга элемента, представляющих собой валки, и устройство магнитного удержания расплавленного металла от растекания через открытую сторону вертикально направленного зазора между этими валками. Устройство для магнитного удержания расплавленного металла имеет магниты в виде электропроводных катушек на магнитных сердечниках, установленных с открытой стороны зазора для генерирования магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора к расплавленному металлу.

Переменное магнитное поле наводит вихревые токи в расплавленном металле рядом с открытым концом зазора, создающие силу отталкивания, которая смещает расплавленный металл в сторону от магнитного поля, создаваемого магнитом, и тем самым в сторону от открытого конца зазора.

Однако в известном техническом решении усилие статического давления, смещающее расплавленный металл наружу через открытый конец зазора между валками, увеличивается с увеличением глубины расплавленного металла, что в свою очередь приводит к увеличению магнитного давления, создаваемого переменным магнитным полем, чтобы противодействовать максимальному направленному наружу давлению, действующему на расплавленный металл.

Использование катушки для непосредственного генерирования магнитного поля рядом с открытым концом зазора является более эффективным, чем применение электромагнита, так как при использовании электромагнита катушка применяется для возбуждения сердечника магнита, через который должен проходить магнитный поток к магнитным полюсам, возбуждающий затем магнитное поле рядом с открытым концом зазора. В результате этого, имеет место так называемая "потеря сердечника", когда катушка используется для возбуждения электромагнита.

Известное устройство реализует способ для магнитного удержания расплавленного металла, использующий эффект близости для предотвращения вытекания расплавленного металла через открытую сторону вертикально направленного зазора, образованного двумя горизонтально установленными с зазором друг от друга элементами, предусматривающий генерирование магнитного поля рядом с открытой стороной зазора, заполненного расплавленным металлом [2].

Этот способ для магнитного удержания расплавленного металла обладает тем же недостатком, что и аналог.

Задача предлагаемого изобретения направлена на создание устройства и способа для магнитного удержания расплавленного металла, использующих эффект близости для предотвращения вытекания расплавленного металла через открытую сторону вертикально направленного зазора, образованного двумя горизонтально установленными с зазором друг от друга элементами, позволяющими устранить недостатки, присущие известным техническим решениям.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемых технических решениях используют эффект близости для непосредственного генерирования рядом с открытой стороной зазора горизонтального магнитного поля, которое простирается через открытую сторону зазора к расплавленному металлу в зазоре, и магнитное поле ограничено по существу открытой стороной зазора. Горизонтальное магнитное поле непосредственно генерируется катушкой, установленной рядом с открытой стороной зазора, и частью ее поверхности, направленной к открытой стороне зазора. При этом переменный ток пропускают через катушку для генерирования горизонтального магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора к расплавленному металлу, с напряженностью, достаточной для удержания расплавленного металла в вертикальном зазоре, а ограничение горизонтального магнитного поля, позволяющего обеспечивать обратную траекторию с низким магнитным сопротивлением, состоящим из магнитного материала для непосредственно генерированного магнитного поля, ведут открытой стороной зазора.

Использование эффекта близости позволяет устанавливать катушки достаточно близко к открытой стороне зазора с тем, чтобы напряженность магнитного поля (H) на открытой стороне зазора была достаточной для уравновешивания давлений, которые смещают расплавленный металл наружу через открытую сторону зазора. Напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, уменьшается с увеличением расстояния между катушкой и открытой стороной зазора. Электромагнитное напряжение между двумя и проводящими поверхностями (в данном случае - катушкой и расплавленным металлом) прямо пропорционально квадрату напряженности магнитного поля (H²).

Рассеяние магнитного поля в направлении в сторону от открытой стороны зазора предотвращается за счет ограничения магнитного поля, создаваемого электропроводными катушками, в основном открытой стороной зазора. Это достигается частично за счет использования немагнитного электрического проводника, находящегося в электропроводной связи с поверхностными частями катушек и обращенного к открытой стороне зазора, который размещен параллельно открытой стороне зазора, чтобы ограничивать магнитное поле по существу с открытой стороны зазора. Электропроводные катушки имеют верхнюю и нижнюю части, а электрический проводник занимает по существу весь участок между верхними и нижними частями этих катушек. Кроме того, имеются средства для концентрации протекания электрического тока в поверхностной части катушек, обращенной к открытой стороне зазора, которые обеспечивают обратную траекторию с низким магнитным сопротивлением для непосредственно генерируемого магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора.

Немагнитный электрический проводник имеет форму, соответствующую форме открытой стороны зазора, для увеличения магнитного давления на расплавленный металл в соответствии с увеличением статического давления (т.е. глубины) расплавленного металла в зазоре. В другом варианте проводник образован передней стенкой катушки и имеет также форму, соответствующую форме открытой стороны зазора.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, взаимодействующее с двумя валками установки для непрерывной отливки полосы, вид спереди; на фиг. 2 - вид снизу устройства и валков, показанных на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сбоку устройства и валков; на фиг. 4 - устройство в разобранном виде; на фиг. 5 - устройство в собранном виде; на фиг. 6 - вид снизу катушки из одного витка; на фиг. 7 - вид сбоку катушки, показанной на фиг. 6; на фиг. 8 - вид спереди магнитной крышки; на фиг. 9 - вид снизу магнитной крышки, представленной на фиг. 8; на фиг. 10 - вид спереди проводящего экрана; на фиг. 11 - вид снизу проводящего экрана, представленного на фиг. 10; на фиг. 12 - вид снизу устройства; на фиг. 13 - вид спереди устройства; на фиг. 14 - устройство, сечение по линии 14-14 на фиг. 12, демонстрирующее магнитное поле, генерируемое устройством в открытой части зазора; на фиг. 15 - устройство, сечение по линии 15-15 на фиг. 12, демонстрирующее магнитное поле, генерируемое устройством у основания зазора; на фиг. 16 - вид снизу второго варианта устройства; на фиг. 17 - вид второго варианта устройства, сечение по линии 17-17 на фиг. 16; на фиг. 18 - вид второго варианта устройства, сечение по линии 18-18 на фиг. 16; на фиг. 19 - вид снизу проводящего экрана второго варианта устройства, показанного на фиг. 16; на фиг. 20 - вид спереди проводящего экрана, показанного на фиг. 19; на фиг. 21 - вид снизу магнитной крышки второго варианта устройства, показанного на фиг. 16; на фиг. 22 - вид спереди магнитной крышки, показанной на фиг. 21; на фиг. 23 - вид второго устройства, сечение по линии 23-23 на фиг. 16; на фиг. 24 - общий вид устройства с фиг. 1 во взаимодействии с шинами и охлаждающими трубопроводами; на фиг. 25 - второй вариант устройства в разобранном виде; на фиг. 26 - второй вариант устройства в собранном виде.

Устройство для магнитного удержания расплавленного металла 30 (фиг. 1 - 15) содержит два горизонтально установленных элемента, представляющих собой валки 31 и 32, смонтированные с параллельным расположением осей 33 и 34 и с возможностью вращения. Валки 31 и 32 установлены с зазором 35 друг от друга. Устройство 30 использует эффект близости для предотвращения вытекания расплавленного металла через открытую сторону 36 вертикально направленного зазора 35. По мере прохождения вниз через вертикально направленный зазор 35 расплавленный металл охлаждается и затвердевает в металлическую полосу, опускающуюся вниз из узкой части зазора 35. Каждый из валков 31 и 32 имеет соответствующую боковую кромку 37 и 38, образующую кромку открытой стороны зазора 36, и боковую кромочную часть 39 рядом с боковой кромкой. Устройство 30 содержит также электропроводные катушки 40, установленные с открытой стороны 36 зазора 35. Электропроводная катушка 40 содержит две полукатушки 41 и 42, соединенные с помощью соединительного элемента 43, расположенного в основании катушки 40, и разделенные узким вертикальным пространством 44.

Каждая полукатушка 41 и 42 установлена вертикально и имеет соответствующую вертикально расположенную переднюю стенку 45 и 46, обращенную к открытой стороне 36 зазора 35. Нижняя часть 47 первого магнитного элемента 48 размещена на том же вертикальном уровне, как и самая узкая часть открытой стороны 36 зазора 35. Первый магнитный элемент 48 имеет переднюю кромку 49, обращенную к открытой стороне 36 зазора 35 и по существу размещенную на таком близком расстоянии к нему, как и передние стенки 45 и 46 полукатушек 41 и 42, а второй магнитный элемент 50 частично окружает катушку 40. Каждая полукатушка 41 и 42 имеет также соответствующие наружные 51 и 52, внутренние 53 и 54 и задние 55, 56 стенки, расположенные между верхним и нижним концами полукатушек. Второй магнитный элемент 50 имеет заднюю стенку 57, окружающую заднюю стенку 55, 56 обеих полукатушек 41, 42 и электрически изолированную от них с помощью тонкого слоя из электроизолирующего материала (не показан), а также две удаленные друг от друга боковые стенки 58, 59, каждая из которых окружает наружную стенку 51, 52 соответствующей полукатушки 41, 42 и электрически изолирована от нее с помощью тонкого слоя из электроизолирующего материала (не показан). Первый магнитный элемент 48 имеет заднюю стенку 60, по существу примыкающую к задней стенке 57 второго магнитного элемента 50. Каждая боковая стенка 58, 59 второго магнитного элемента 50 имеет передний конец 61, 62, обращенный к соответствующему валку 31, 32 и размещенный рядом с его периферийной боковой кромкой 37, 38. Устройство для магнитного удержания 30 содержит также впускной и выпускной трубопроводы 63, 64 соответственно для циркуляции охлаждающей жидкости из соединительного элемента 43 катушки 40. Аналогично, охлаждающая жидкость циркулирует через соединяющий элемент 43а (фиг. 24). А также устройство 30 содержит электропроводный экран 65, изготовленный из немагнитного проводящего материала. Экран 65 имеет заднюю стенку 66, окружающую заднюю стенку 57 второго магнитного элемента 50 и электрически изолированную от нее с помощью тонкого слоя электроизолирующего материала (на фиг. не показан), и две боковые стенки 67, 68, каждая из которых окружает соответствующую боковую стенку 58, 59 второго магнитного элемента 50 снаружи и электрически изолирована от нее с помощью тонкого слоя электроизолирующего материала (не показан).

Электропроводный экран 65 включает средства для ограничения части непосредственно генерируемого магнитного поля, которая находится снаружи обратной траектории с низким магнитным сопротивлением, по существу, в пространстве, определяемом с одной стороны поверхностной частью электропроводных катушек, с другой стороны - расплавленным металлом.

Экран 65 выполнен с внутренней полостью 69, 70, образующей канал для циркуляции охлаждающей жидкости.

Первый магнитный элемент 48, расположенный в плоскости, параллельной осям валков 31, 32, имеет две противолежащие боковые поверхности 71, 72. Каждая вертикально расположенная полукатушка 41, 42 установлена рядом с соответствующей противолежащей боковой поверхностью 71, 72 первого магнитного элемента 48 и электрически изолирована от нее с помощью тонкого слоя электроизоляционного материала (не показан).

Устройство 30 содержит огнеупорный элемент 80, покрывающий переднюю кромку 49 первого магнитного элемента 48 и передние стенки 45, 46 каждой полукатушки 41, 42. Огнеупорный элемент 80 имеет также две противолежащие кромки 81, 82, каждая из которых примыкает к соответствующей боковой стенке 58, 59 второго магнитного элемента 50, а также вертикально расположенную наружную поверхность 83. Наружная поверхность 83 и каждый передний конец 61, 62 боковых, стенок 58, 59 второго магнитного элемента 50 расположены в одной вертикальной плоскости. Огнеупорный элемент 80 покрывает ту часть передних стенок 45, 46 катушки 40, которая была бы открыта для расплавленного металла в зазоре 35. В описываемом варианте огнеупорный элемент 80 не покрывает передние концы 61, 62 боковых стенок 58, 59 второго магнитного элемента 50.

Над электропроводной катушкой 40 (фиг.24) установлены два металлических проводящих элемента 85, 86, соединенных электрически и конструктивно с полукатушками 41, 42 соответственно. Элемент 85 механически и электрически соединен с полукатушкой 41 посредством проводящей металлической пластины 88, расположенной на полукатушке 41 сверху. Для механического соединения пластины 88 к полукатушке 41 используют обычные механические крепления.

Пластина, аналогичная пластине 88 (на фиг. не показана), соединяет элемент 86 с полукатушкой 42 и горизонтально удалена в сторону от пластины 88, соединяющей элемент 85 с полукатушкой 41. Элементы 85 и 86 также горизонтально удалены друг от друга. Элементы 85, 86 и пластина 88 могут изготавливаться из того же материала, что и катушка 40.

На конце каждого элемента 85, 86, удаленном от катушки 40, расположен соответствующий фланец 89, 90, который электрически соединен с источником переменного тока (не показан).

Через впускной патрубок 91, соединенный с источником охлаждающей жидкости (не показан), охлаждающая жидкость поступает во впускной трубопровод 92.

Рядом с элементом 85 расположен впускной трубопровод 92, сообщающийся с верхней частью распределителя 93, отдаленной от нижней части 94 распределителя с помощью горизонтально расположенной внутренней перегородки (не показана).

Верхняя часть распределителя 93 сообщается с вертикальным трубопроводом 95, который сообщается с впускным отверстием 96 наверху полукатушки 42.

Впускное отверстие 96 сообщается с наклоненным впускным каналом 97, по которому охлаждающая жидкость подается внутрь полукатушки 42. Наклонный направляющий элемент 98 внутри полукатушки направляет поступающую жидкость сначала вдоль одной стороны внутренней полости полукатушки, а затем вдоль другой ее стороны. Охлаждающая жидкость циркулирует через полукатушку и удаляется из нее через вертикальный выпускной канал 99, сообщающийся с выпускным отверстием 100, соединенным с нижней частью 94 распределителя 93, который в свою очередь сообщается с выпускным трубопроводом 101, расположенным вдоль стороны элемента 85. Элементы 96-100 показаны во взаимодействии с полукатушкой 42, аналогичные элементы имеются и у полукатушки 41, как зеркальное отражение.

Охлаждающая жидкость удаляется из выпускного трубопровода 101 через выпускной патрубок 102, а подается в соединительный элемент 43а через впускное отверстие 103.

Каждая передняя стенка 45, 46 полукатушек 41, 42 имеет соответствующую наружную кромку 105, 106, горизонтально удаленную друг от друга, и наружную кромочную часть 107, 108, расположенную рядом с соответствующей наружной кромкой 105, 106.

Горизонтальное расстояние между наружными кромками 105, 106 на передних стенках 45, 46 полукатушки больше, чем горизонтальное расстояние между двумя периферийными боковыми кромками 37, 38, которые образуют открытую сторону 36 зазора 35. Каждая наружная кромочная часть 107, 108 на соответствующей передней стенке 45, 46 катушки удалена в осевом направлении в сторону от соответствующей боковой кромочной части, например, 39 на валке 32, для образования узкого пространства 109 между ними.

Расплавленный металл 111 имеет наружную границу 112. Электропроводные катушки 40 имеют верхнюю 113 и нижнюю 114 части, а электрический проводник занимает по существу весь участок между верхней и нижней частями этих катушек.

Устройство для магнитного удержания расплавленного металла 130 (фиг. 16 - 23) является другим вариантом предлагаемого технического решения и содержит электропроводные катушки 140, состоящие из множества вертикально расположенных витков 141. Каждый виток 141 катушки содержит вертикально расположенную переднюю часть 142, обращенную к открытой стороне 36 зазора 35.

Каждый виток 141 катушки имеет переднюю часть 142, соединенную с верхней частью 143 этого витка, и нижнюю часть 144, соединенную с низом передней части 142 витка катушки, и заднюю часть 145, соединяющую нижнюю часть 144 витка 141 катушки с верхней частью 143 соседнего витка 141 катушки. Виток катушки, находящийся дальше влево, как показано на фиг. 23, не содержит задней части.

Каждая передняя часть 142 соответствующего витка 141 электропроводной катушки имеет две стороны 146, 147, каждая из которых покрыта полосой 148 из магнитного материала, например из меди, расположенной между передней поверхностью магнитного элемента и металлической полосой 160, 161, прикрепленной к передней части 142 витка 141 электропроводной катушки для концентрации электрического тока при прохождении его через переднюю часть на металлической полосе.

Витки 141 катушки 140 намотаны на вертикально установленный магнитный элемент 150, который имеет переднюю 151 и заднюю 152 поверхности и две по существу сходящиеся вниз боковые стенки 153, 154, которые соответствуют очертаниям открытой стороны 36 зазора 35. Магнитный элемент 150 имеет вырезанные части 155, расположенные рядом с каждой боковой стенкой 153, 154, через которые проходят нижние части 144 витков 141. Верхние части 143 каждого витка 141 и передняя часть 142 каждого витка 141 катушки расположены перед передней поверхностью 151 магнитного элемента 150, а каждая задняя часть 145 витка катушки расположена за задней поверхностью 152 магнитного элемента 150 и простирается между нижней частью 144 этого витка и верхней частью 143 смежного витка 141 катушки.

Боковые стенки 153, 154 магнитного элемента 150 имеют передние кромки 163, 164 соответственно.

Между концом 163 боковой стенки 153 и соседней периферийной боковой кромкой 37 валка 31 имеется пространство 149, аналогичное которому имеется между концом 164 боковой стенки 154 и периферийной боковой кромкой 38 валка 32.

Устройство 130 (фиг.16-23) содержит также экран 165 с боковыми стенками 167, 168, каждая из которых имеет соответствующую сходящуюся вниз внутреннюю поверхность 171, 172, которая окружает соответствующую боковую стенку 153, 154 магнитного элемента 150 и изолирована от них тонким слоем из электроизоляционного материала, а также содержит огнеупорный элемент 180, расположенный между электрическим проводником 148 и открытой стороной 36 зазора 35. Между огнеупорным элементом 180 и электрическим проводником 148 расположено пространство 181, в котором имеются средства для направления охлаждающего газа через это пространство, например, от воздушного ножа 182.

Устройство для магнитного удержания расплавленного металла 230 (фиг. 25, 26) установлено рядом с открытой стороной 36 зазора 35, аналогично расположению устройства 30 (фиг. 1 - 15, 24), при этом устройство 230 так же использует эффект близости для приложения удерживающего давления к расплавленному металлу в зазоре, как и устройство 30, за исключением некоторых различий, рассматриваемых ниже.

Устройство 230 содержит электропроводные катушки 240, выполненные из одного витка, который состоит из двух вертикально расположенных по существу полукатушек 241 и 242, соединенных с помощью закорачивающего элемента 243, при этом каждая из полукатушек установлена рядом с соответствующей противолежащей боковой поверхностью магнитного элемента и электрически изолирована от нее.

Полукатушка 241 имеет переднюю стенку 245, обращенную к открытой стороне зазора.

Магнитный элемент 250 плотно окружает переднюю 245 и боковые 251, 252 стенки полукатушки 241 и электрически изолирован от них тонким электроизоляционным слоем (не показан).

Задняя 257 и боковые 258, 259 стенки магнитного элемента 250 плотно окружены экраном, образованным полукатушкой 242. Экран, образованный полукатушкой 242, имеет заднюю 266 и боковые 267, 268 стенки, электрически изолированные от магнитного элемента 250 тонким электроизоляционным слоем (не показан).

Полукатушка 241 имеет вертикальное удлинение 273 для крепления, например, в месте 274 к шине, для подачи поступающего тока на полукатушку 241. Полукатушка 242 имеет верхнюю часть 275 для крепления, например, в месте 276, к шине для обратного потока тока от полукатушки 242. Элементы 241 - 243, 273 и 275 являются полыми.

Устройство также содержит огнеупорный элемент 280, взаимодействующий с другими элементами устройства 230.

Устройство для магнитного удержания расплавленного металла 30 (фиг. 1 - 15, 24), реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Устройство 30 использует эффект близости для предотвращения выхода расплавленного металла через открытую сторону 36 вертикально идущего зазора 35, образованного между двумя горизонтально удаленными друг от друга металлическими валками 31, 32 для непрерывного литья полосы. Валки 31 и 32 вращаются в соответствующих противоположных направлениях вокруг осей 33 и 34. Расплавленный металл обычно находится в зазоре 35. Валки 31 и 32 охлаждаются обычным способом, и по мере его прохождения вертикально вниз через зазор 35 расплавленный металл охлаждается и затвердевает в металлическую полосу (фиг. 12), опускающуюся вниз из узкой части зазора 35.

Однако расплавленный металл будет вытекать через открытую сторону 36 зазора 35.

Для этого рядом с открытой стороной 36 зазора 35 устанавливаются электропроводные катушки, поверхностная часть которых обращена к открытой стороне 36. При прохождении переменного тока через катушку 40, она непосредственно генерирует горизонтальное магнитное поле, которое из-за близости катушки 40 к открытой стороне 36 простирается от обращенной стороны катушки через открытую сторону 36 зазора 35 к расплавленному металлу 111 в зазоре 35. При этом непосредственно генерируемое горизонтальное магнитное поле имеет напряженность, достаточную для приложения удерживающего давления к расплавленному металлу в зазоре 35.

Электропроводная катушка 40 (фиг. 4, 5) содержит один виток, обращенный к открытой стороне 36 зазора 35, и состоит из двух вертикально расположенных по существу полукатушек 41 и 42, разделенных узким вертикальным пространством. Две передние стенки 45, 46 полукатушек 41, 42 вместе образуют немагнитный электрический проводник, который находится в электропроводной связи с поверхностной частью катушки 40, обращен к открытой стороне 36 зазора 35 и достаточно приближен к открытой стороне 36 для ограничения магнитного поля с открытой стороны 36 зазора 35. Этот немагнитный электрический проводник занимает по существу весь участок между верхней и нижней частями 113, 114 катушек 40, за исключением узкого вертикального пространства 44.

Каждая передняя стенка 45, 46 полукатушек 41, 42 выполнена шириной, суженной вниз вдоль вертикального размера полукатушки в соответствии с сужением ширины открытой стороны 36 зазора 35 (фиг. 4, 6 и 12) для обеспечения возможности увеличения плотности тока на передней стенке с уменьшением ее ширины при пропускании тока через электропроводную катушку. При этом проводник, образованный этими стенками 45, 46, имеет очертания, соответствующие по существу очертаниям открытой стороны 36 зазора 35.

Плотность тока и интенсивность магнитного поля на передней стенке 45, 46 определяются общим током на стенке, деленным на ширину стенки. Когда ширина уменьшается, то плотность тока и интенсивность магнитного поля увеличиваются. Следовательно, когда ток заданной величины проходит через катушку 40, то плотность тока на передних стенках 45, 46 увеличивается в нижнем направлении при уменьшении ширины передних стенок. Статическое давление, создаваемое расплавленным металлом в зазоре 35, увеличивается с увеличением глубины. Однако увеличившаяся плотность тока обуславливает увеличенную напряженность магнитного поля и повышенное магнитное давление. В результате этого, форма проводника, образованного передними стенками 45, 46, обуславливает увеличение магнитного давления, связанного с магнитным полем, генерируемым катушкой 40, тем самым компенсируя повышенное статическое давление, создаваемое расплавленным металлом в зазоре 35.

Проводник, образованный передними стенками 45, 46, показан на чертежах как имеющий дугообразную идущую на конус, сужающуюся вниз форму. Может использоваться также треугольная прямолинейная сужающаяся вниз форма.

Магнитные элементы 48, 50 магнитных средств взаимодействуют с электропроводными катушками 40 и имеют средства для концентрации потока электрического тока на поверхностной части электропроводных катушек, обращенной к открытой стороне 36 зазора 35, при этом магнитные элементы 48, 50 обеспечивают обратную траекторию для непосредственно генерируемого магнитного поля, простирающегося через открытую сторону 36 зазора 35.

Экран 65, изготовленный из немагнитного проводящего материала, частично закрывает второй магнитный элемент 50 и предотвращает образование магнитного поля снаружи и за вторым магнитным элементом 50. Таким образом, экран 65 ограничивает части непосредственно генерируемого магнитного поля, которые находятся снаружи обратной траектории с низким магнитным сопротивлением, по существу в пространстве, определяемом с одной стороны поверхностной частью электропроводных катушек, с другой стороны - расплавленным металлом.

Как отмечалось выше, первый магнитный элемент 48 электрически изолирован от двух полукатушек 45, 46, а второй магнитный элемент 50 электрически изолирован от полукатушек 45, 46 и экрана 65. В качестве изолирующих средств могут быть использованы электроизоляционные ленты, которые наматываются вокруг магнитных элементов 48 и 50. Лента должна быть температуростойкой изолирующей пленкой, способной выдерживать температуры до 177^oC при максимальной толщине порядка 0,127 мм.

Катушка 40 состоит из высокопроводимого материала, например меди или медных сплавов, а каждая полукатушка 41, 42 имеет полую внутренность для циркуляции охлаждающей жидкости.

Нижняя часть 47 первого магнитного элемента 48 состоит из большого числа слоистых горизонтально расположенных вертикально уложенных полос из текстурированной кремнистой стали, обычного магнитного материала. Верхняя часть первого магнитного элемента 48 может состоять из такого же материала, хотя слоистые полосы из кремнистой стали не обязательно должны располагаться горизонтально, а могут устанавливаться вертикально.

Горизонтально расположенные полосы из кремнистой стали создают меньшие потери сердечника, чем вертикально установленные полосы. Ни феррит, ни порошкообразное железо не могут быть использованы для нижней части 47 первого магнитного элемента 48, так как уровни насыщения этих двух материалов значительно меньше, чем уровни насыщения текстурированной кремнистой стали. Однако феррит и порошкообразное железо могут использоваться для самой верхней части магнитного элемента, где магнитная индукция и результирующая магнитная индукция, которые увеличиваются с увеличением глубины расплавленного металла, являются относительно низкими и могут взаимодействовать с материалами, имеющими относительно низкие уровни насыщения. Там, где глубина расплавленного металла является максимальной, магнитная индукция и результирующая плотность потока являются максимальными и требуют использования материала, имеющего относительно высокий уровень насыщения, в частности текстурированной кремнистой стали.

Второй магнитный элемент 50 может состоять из любого материала, использовавшегося до сих пор в качестве магнитного материала для электромагнитов. В дополнение к слоистым полосам из кремнистой стали второй магнитный элемент 50 может состоять из прессованного ферритного порошка или прессованного железного порошка. Если для второго магнитного элемента 50 используют слоистые полосы из кремнистой стали, то слоистости могут располагаться или горизонтально, или вертикально, при этом последнее является более предпочтительным.

Огнеупорный элемент 80 состоит из керамического материала, например, азотистого бора, или материала, известного как "Duraboard" TM 3000 или 3300, окиси алюминия с низкой плотностью, изготавливающегося фирмой "Carborundum Corp". Керамический материал, из которого изготовлен огнеупорный элемент 80, должен обладать достаточной температурной стойкостью для защиты катушки 40, если произойдет неисправность с электротоком, которая повлечет за собой прекращение действия магнитного поля. В этом случае, расплавленный металл в зазоре 35 будет стремиться наружу через открытую сторону 36 зазора 35 к катушке 40. Огнеупорный элемент 80 защитит катушку 40, если это произойдет.

Валки 31, 32 предпочтительно изготавливаются из обладающего высокой проводимостью сплава на медной основе, состоящего главным образом из бескислородной меди, и который может содержать небольшие количества серебра (0,07 - 0,12 мас.%) и фосфора (порядка 0,02 мас.%) для сопротивления царапанию.

Для размещения катушки 40 как можно ближе к открытому концу 36 зазора 35, устройство 30 должно упираться в концы валков 31, 32, в результате чего между последними и устройством 30 остается очень небольшой зазор.

Металлические проводящие элементы 85, 86, соединенные электрически и конструктивно с полукатушками 41, 42 соответственно, горизонтально удалены друг от друга и могут быть изготовлены из того же материала, что и катушки 40.

Ток проходит через элемент 85 и пластину 88 к полукатушке 41, затем через соединительный элемент 43а и полукатушку 42 к их пластине 86 (не показана) сверху на полукатушке 42 и затем через элемент 86. Соединительный элемент 43а (фиг. 24) расположен ниже катушки 40, а не сзади нее, как в случае с соединяющим элементом 43 на фиг. 4 - 7. Элемент 86 является зеркальным отражением элемента 85.

Охлаждающая жидкость циркулирует также через полую внутреннюю полость 69, 70 экрана 65 (фиг. 11) для охлаждения экрана и охлаждения второго магнитного элемента 50.

Как показано на фиг. 14 и 15, наружная кромочная часть 107 на передней стенке 45 полукатушки 41 и боковая кромочная часть 39 валка 32 взаимодействуют для обеспечения повышенной магнитной индукции в магнитном поле в пространстве 109 по сравнению с магнитной индукцией магнитного поля, проходящего через открытую сторону 36 зазора 35. Возросшая магнитная индукция увеличивает магнитное давление в пространстве 109 по сравнению с магнитным давлением на открытой стороне 36 зазора 35, тем самым предотвращая вытекание расплавленного металла вбок наружу через пространство 109.

Глубина проникновения магнитного поля в немагнитный проводник, например, расплавленный металл 111 или переднюю стенку 45 полукатушки 41 или валок 32, является обратно пропорциональной корню квадратному из произведения магнитной проницаемости и проводимости проводящего материала. Медь или медные сплавы, из которых состоят передняя стенка 45 полукатушки и валок 32, гораздо меньше проницаемы для магнитного поля, чем расплавленная сталь. В результате этого, магнитное поле и магнитная индукция больше концентрируются в пространстве 109 между периферийной кромочной частью 39 валка 32 и наружной кромочной частью 107 передней стенки 45 полукатушки, чем между передней стенкой 45 и наружной границей 112 на расплавленном металле 111, когда расплавленным металлом является сталь.

Магнитное давление, создаваемое магнитным полем, пропорционально квадрату магнитной индукции, которая в свою очередь определяется площадью поперечного сечения магнитного потока. Поскольку магнитное поле сжимается в пространстве 109, то площадь поперечного сечения магнитного потока в пространстве 109 меньше, чем площадь поперечного сечения потока в пространстве между катушкой 40 и расплавленным металлом. В результате этого плотность магнитного потока в пространстве 109 увеличивается по сравнению с плотностью магнитного потока между катушкой 40 и расплавленным металлом 111, тем самым увеличивая магнитное давление в пространстве 109 по сравнению с магнитным давлением между катушкой 40 и расплавленным металлом 111.

Глубина проникновения магнитного поля также обратно пропорциональна угловой частоте переменного тока. При частоте в 3000 Гц относительные проникновения магнитного поля в расплавленную сталь и медь составляют порядка 10,9 и 1,2 мм соответственно. Обычно рабочая частота катушки 40 составляет 3000 Гц. Если частота более низкая, чем приведенная, то в расплавленном металле могут создаваться вспомогательные рециркулирующие потоки, что является нежелательным. Чем выше частота, тем большее количество тепла выделяется катушкой, а это в свою очередь требует повышенного охлаждения. Используемая частота не может быть больше, чем имеющаяся производительность охлаждения.

Магнитное давление прямо против передней кромки 49 первого магнитного элемента 48 меньше, чем магнитное давление в других местах вдоль открытой стороны 36 зазора 35, из-за направленности магнитного поля в противоположную сторону от передней кромки 49 (фиг. 14). В результате этого граница 112 расплавленного металла выступает дальше наружу в сторону катушки 40 в месте непосредственно против первого магнитного элемента 48.

Чем меньше ширина первого магнитного элемента 48, тем меньшее растягивание магнитного поля будет происходить непосредственно перед первым магнитным элементом 48, создавая меньшее понижение магнитного давления там. Если первый магнитный элемент 48 является относительно широким, то расплавленный металл 111 может касаться огнеупорного элемента 80 впереди первого магнитного элемента 48, возможно, вызывая затвердевание расплавленного металла там. Если первый магнитный элемент 48 является относительно узким, то магнитное поле будет достаточно концентрироваться перед первым магнитным элементом 48 для предотвращения контактирования расплавленного металла с огнеупорным элементом 80 в этом месте. Первый огнеупорный элемент 80 может быть не уже чем 0,508 мм и не шире чем расстояние между валками 31, 32 в самой узкой части зазора 35 (2,54 - 6,35 мм).

На фиг. 15, показывающей магнитное поле по существу в самой узкой части зазора 35, магнитное поле прямо перед первым магнитным элементом 48 будет достаточно высоким для того, чтобы предотвратить контактирование расплавленной стали с огнеупорным элементом 80 в этом месте. Повышенное магнитное давление на вертикальной проекции, показанной на фиг.15, обусловлено меньшей длиной линий магнитной индукции на этой проекции и более близким расположением к передней кромке 49 первого магнитного элемента 48 пространства 109, в котором магнитное поле сужается для увеличения плотности его потока.

Первый магнитный элемент 48 не обязательно должен иметь одинаковую ширину вдоль своего вертикального размера. Однако если ширина первого магнитного элемента 48 изменяется, то минимальная ширина должна быть в его основании.

Устройство для магнитного удержания расплавленного металла 130 (фиг. 16 - 23) работает следующим образом.

Переменный ток, проходя через катушку 140, непосредственно генерирует горизонтальное магнитное поле, которое в результате близости катушки 140 к открытой стороне 36 простирается от передних частей 142 витков 141 катушки через открытую сторону 36 зазора 35 к расплавленному металлу в зазоре, что приводит к необходимости прикладывать к нему удерживающее давление с достаточным усилием.

Катушка 140 содержит полую медную трубку для циркуляции охлаждающей жидкости, поступающей в катушку 140 через впускной трубопровод 192, соединенный с верхней частью 143 витка 141 (фиг. 23). Из катушки 140 охлаждающая жидкость выходит через выпускной трубопровод 193, соединенный с нижней частью 144 витка 141 катушки, расположенного дальше влево на фиг. 23. Две шины 194, 195 электрически соединены соответственно с впускным 192 и выпускным 193 трубопроводами для прохождения переменного электрического тока через катушку 140.

Устройство 130 содержит средство для предотвращения рассеяния магнитного поля в сторону от открытой стороны 36 зазора 35 и ограничения магнитного поля, генерируемого катушкой 140 по существу открытой стороной 36 зазора 35.

Электропроводные катушки 140 состоят из множества вертикально расположенных витков, намотанных вокруг магнитного элемента, а немагнитный элемент содержит большое число вертикально расположенных металлических полос 148.

Каждая металлическая полоса 148 (фиг. 16) электропроводяще соединена с передней частью соответствующего витка катушки и выполнена шириной, суженной вниз вдоль вертикального ее размера в соответствии с сужением ширины открытой стороны 36 зазора 35 с возможностью увеличения плотности электрического тока в полосе с уменьшением ее ширины при пропускании электрического тока через электропроводные катушки и полосу, в результате чего, когда ток проходит через катушку 140 и полосы 148, плотность тока в полосе увеличивается с уменьшением ширины полосы. Как отмечалось выше, статическое давление, создаваемое расплавленным металлом в зазоре 35, увеличивается с увеличением глубины. Однако, поскольку увеличенная плотность тока создает увеличенное магнитное давление, то форма проводника, образованного полосами 148, влечет за собой увеличение магнитного давления в соответствии с увеличением статического давления, создаваемого расплавленным металлом в зазоре 35.

Немагнитный проводник, образованный полосами 148 и расположенный между катушкой 140 и открытой стороной зазора, достаточно приближен к открытой стороне 36, чтобы ограничивать магнитное поле, генерируемое катушкой 140, в основном открытой стороной зазора. Как показано на фиг.16 и 17, проводник, образованный полосой 148, занимает по существу весь участок между верхней и нижней частями 143 и 144 каждого витка 141 катушки.

Магнитный элемент 150 выполнен из магнитного материала и взаимодействует с катушкой 140 для создания обратной траектории с низким магнитным сопротивлением для непосредственно генерированного магнитного поля, созданного катушкой 140 и простирающегося через открытую сторону 36 зазора 35.

Расположение полос из магнитного материала 160, 161 между передней поверхностью 151 магнитного элемента 150 и металлической полосой 148, прикрепленной к передней части 142, обеспечивает концентрацию электрического тока, проходящего через переднюю часть 142 витков, на металлической полосе 148.

Магнитный элемент 150 и магнитные полосы 160 могут быть выполнены из того же магнитного материала, что и магнитные элементы 48 и 50 устройства 30.

Магнитное поле, генерируемое устройством 130, простирается горизонтально через открытую сторону 36 зазора 35 между передними концами 163, 164 боковых стенок 153, 154 на магнитном элементе 150 и сжимается в пространствах 149, находящихся между передним концом 163 боковой стенки 153 и передним концом 164 боковой стенки 154, тем самым увеличивая плотность магнитного потока и магнитное давление в них по сравнению с теми, что существуют на открытой стороне 36 зазора 35. Это усиливает сопротивление выходу расплавленного металла через пространства 149.

Устройство для магнитного удержания расплавленного металла 230, представленное на фиг. 25, 26, в целом выполнено в соответствии с заявляемым техническим решением и работает следующим образом. Переменный ток движется от шины (не показана) вниз через переднюю полукатушку 241, затем через замыкающий накоротко элемент 243 к задней полукатушке 242, вверх через последнюю (служащую в качестве обратной траектории для тока) и затем из катушки 240 через другую шину (не показана), соединенную с полукатушкой 242.

Катушка 240 непосредственно генерирует магнитное поле, которое располагается горизонтально и по существу равномерно через всю горизонтальную ширину передней поверхностной части 245 полукатушки 241 и через открытую сторону 36 зазора 35. Передняя поверхностная часть 245 является немагнитным электрическим проводником, обращенным к открытой стороне 36 зазора и расположенным достаточно близко к открытой стороне 36, чтобы ограничивать магнитное поле в основном открытой стороной зазора.

Магнитный элемент 250 обеспечивает обратную траекторию с низким магнитным сопротивлением для непосредственно генерируемого магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора. Экран 242 ограничивает ту часть непосредственно генерируемого магнитного поля, которая находится снаружи обратной траектории с низким магнитным сопротивлением, в основном пространством, образованным с одной стороны передней поверхностной частью 245 полукатушки 241, и с другой стороны расплавленным металлом в зазоре 35.

Принципиальное отличие устройства 230 от устройства 30 состоит в том, что в устройстве 230 отсутствует зазор в горизонтальном магнитном поле, генерируемом устройством 30, образующийся в результате установки первого магнитного элемента 48 между полукатушками 41 и 42 (фиг. 14). Устройство 230 обеспечивает магнитное поле, которое простирается полностью через переднюю поверхностную часть 245 катушки 240 и которое имеет более равномерную горизонтальную составляющую, чем магнитное поле, образованное устройством 30. Благодаря такой однородности магнитное поле будет стремиться проникнуть дальше в зазор 35, хотя устройство 230 требует вдвое больший поток тока, чем устройство 30.

Охлаждающая жидкость циркулирует через полукатушки 241 и 242, через закорачивающий элемент 243, через удлинение 273 на полукатушке 241 и через верхнюю часть 275 на полукатушке 242. Соответствующие направляющие элементы и каналы для охлаждающей жидкости предусмотрены во всех компонентах или деталях, описанных выше.

Устройство 230 легче охлаждать, чем устройство 30, так как устройство 230 не использует магнитного элемента, как первый магнитный элемент 48, использующийся в устройстве 30. Первый магнитный элемент 48, состоящий из слоев железа и установленный в прорези между полукатушками 41 и 42, делает устройство 30 относительно более сложным для охлаждения.

Таким образом, предложенные устройство и способ для магнитного удержания расплавленного металла позволили исключить недостатки, присущие аналогичным техническим решениям.

Источники информации 1. US, патент N 4020890, Olsson.

2. US, патент N 4936374, кл. B 22 D 11/06, 1988 (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для магнитного удержания расплавленного металла, использующее эффект близости для предотвращения вытекания расплавленного металла через открытую сторону вертикально направленного зазора, образованного двумя горизонтально установленными с зазором друг от друга элементами, содержащее электропроводные катушки, установленные с открытой стороны зазора, предназначенного для заполнения расплавленным металлом, отличающееся тем, что электропроводные катушки состоят из поверхностной части, обращенной к открытой стороне зазора, и немагнитного электрического проводника, находящегося в электропроводной связи с поверхностной частью, причем немагнитный электрический проводник обращен к открытой стороне зазора и содержит средства, приближенные к открытой стороне зазора, для ограничения магнитного поля с открытой стороны зазора, а также магнитные средства, принадлежащие катушкам и содержащие средства концентрации протекания электрического тока в поверхностной части катушек, обращенной к открытой стороне вертикального зазора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытая сторона зазора расположена в вертикальной плоскости, а электрический проводник размещен параллельно открытой стороне зазора.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что электропроводные катушки имеют верхнюю и нижнюю части, а электрический проводник занимает по существу весь участок между верхней и нижней частями этих катушек.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно содержит магнитные средства, взаимодействующие с электропроводными катушками и имеющие средства для концентрации потока электрического тока на поверхностной части электропроводных катушек, обращенной к открытой стороне зазора.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что магнитные средства обеспечивают обратную траекторию для непосредственно генерируемого магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит электропроводный экран, включающий средства для ограничения части непосредственно генерируемого магнитного поля, которая находится снаружи обратной траектории с низким магнитным сопротивлением, по существу в пространстве, определяемом с одной стороны поверхностной частью электропроводных катушек и с другой стороны - расплавленным металлом.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что два горизонтально установленных элемента представляют собой валки, смонтированные с параллельным расположением осей и с возможностью вращения, при этом магнитные средства содержат вертикально установленный магнитный элемент, взаимодействующий с электропроводными катушками, состоящими из множества вертикально расположенных витков, намотанных вокруг магнитного элемента, каждый виток электропроводной катушки содержит вертикально расположенную переднюю часть, обращенную к открытой стороне зазора, немагнитный проводник содержит большое число вертикально расположенных металлических полос, каждая из которых электропроводяще соединена с передней частью соответствующего витка катушки и обращена к открытой стороне зазора, каждая металлическая полоса выполнена шириной, суженной вниз вдоль вертикального размера полосы в соответствии с сужением ширины открытой стороны зазора с возможностью увеличения плотности электрического тока в полосе с уменьшением ее ширины при пропускании электрического тока через электропроводные катушки и полосу.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что магнитный элемент имеет переднюю поверхность, обращенную к открытой стороне зазора, передняя часть каждого витка электропроводной катушки расположена перед передней поверхностью магнитного элемента, каждая передняя часть витка электропроводной катушки имеет две стороны, каждая из которых покрыта полосой из магнитного материала, расположенного между передней поверхностью магнитного элемента и металлической полосой, прикрепленной к передней части витка электропроводной катушки для концентрации электрического тока при прохождении его через переднюю часть на металлической полосе.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что электропроводные катушки содержат трубу для циркуляции охлаждающей жидкости.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что магнитный элемент имеет заднюю поверхность и две по существу сходящиеся вниз боковые стенки, которые соответствуют очертаниям открытой стороны зазора, каждый виток электропроводной катушки имеет верхнюю и нижнюю части, соединенные с передней частью витка катушки, передняя часть каждого витка катушки расположена перед передней поверхностью магнитного элемента, при этом большое число витков катушки имеет заднюю часть, расположенную за задней поверхностью магнитного элемента и простирающуюся между нижней частью этого витка и верхней частью смежного витка катушки.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что каждый виток катушки выполнен с вертикальным размером, отличающимся от вертикального размера смежных витков катушки, и соответствует вертикальному размеру той части магнитного элемента, вокруг которой намотаны витки катушки.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что каждая вертикально расположенная металлическая полоса имеет одинаковую протяженность по вертикали с передней частью катушки, к которой полоса электропроводяще прикреплена, при этом каждая полоса имеет две боковые кромки, разделенные тонкой пленкой из электроизоляционного материала.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что пространство между кромками смежных полос электрически изолировано.

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что магнитный элемент выполнен с изменением ширины в вертикальном направлении, при этом она соответствует ширине открытой стороны зазора в той же горизонтальной плоскости.

15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно содержит огнеупорный элемент, расположенный между электрическим проводником и открытой стороной зазора.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что между огнеупорным элементом и электрическим проводником расположено пространство, в котором имеются средства для направления охлаждающего газа через это пространство.

17. Устройство по п.6, отличающееся тем, что поверхностная часть электропроводных катушек и электрических проводников совпадает.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что электропроводные катушки состоят из одного витка, каждый из удаленных друг от друга элементов имеет боковую кромку, образующую кромку открытой стороны зазора, и боковую кромочную часть рядом с боковой кромкой, электрический проводник имеет две горизонтально удаленные наружные кромки и наружную кромочную часть рядом с каждой наружной кромкой, горизонтальное расстояние между двумя наружными кромками на проводнике больше, чем горизонтальное расстояние между двумя боковыми кромками, образующими открытую сторону зазора в том же вертикальном размещении вдоль зазора, каждая наружная кромочная часть на проводнике удалена от соответствующей боковой кромочной части элемента с образованием между ними узкого пространства, наружная кромочная часть проводника и боковая кромочная часть элемента содержат средства, взаимодействующие друг с другом, для обеспечения увеличенной плотности магнитного потока магнитного поля в узком пространстве по сравнению с плотностью магнитного потока, проходящего через открытую сторону зазора, и предотвращения расплавленного металла от растекания наружу через узкое пространство.

19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что проводник и по крайней мере кромочные части элементов выполнены из меди или сплава на основе меди.

20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что электропроводные катушки и электрический проводник выполнены из меди или сплава на основе меди.

21. Устройство по п.17, отличающееся тем, что два горизонтально установленных с зазором друг от друга элемента представляют собой валки, смонтированные с параллельным расположением осей и с возможностью вращения, электропроводные катушки состоят из одного витка, магнитные средства содержат вертикально расположенный по существу плоский первый магнитный элемент, расположенный в плоскости, параллельной осям валков и имеющий противолежащие боковые поверхности, виток электропроводной катушки состоит из двух вертикально расположенных по существу полукатушек, каждая из которых установлена рядом с соответствующей противолежащей боковой поверхностью магнитного элемента и электрически изолирована от нее, причем полукатушка имеет вертикально расположенную переднюю стенку, обращенную к открытой стороне зазора, а две передние стенки полукатушки образуют электрический проводник.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что каждая передняя стенка полукатушки выполнена шириной, суженной вниз вдоль вертикального размера в соответствии с сужением ширины открытой стороны зазора для обеспечения возможности увеличения плотности тока на передней стенке с уменьшением ее ширины при пропускании тока через электропроводную катушку.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что проводник, образованный двумя передними стенками, имеет очертания, соответствующие по существу очертаниям открытой стороны зазора.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что каждая полукатушка имеет наружную, внутреннюю и заднюю стенки, расположенные между верхним и нижним концами полукатушки.

25. Устройство по п.22, отличающееся тем, что электропроводная катушка содержит средства, имеющие электропроводное соединение концов двух полукатушек.

26. Устройство по п.22 или 25, отличающееся тем, что электропроводная катушка выполнена с внутренней полостью, образующей канал для циркуляции охлаждающей жидкости.

27. Устройство по п.24, отличающееся тем, что магнитные средства содержат второй магнитный элемент, имеющий заднюю стенку, окружающую заднюю стенку обеих полукатушек и электрически изолированную от них, и две удаленные друг от друга боковые стенки, каждая из которых окружает наружную стенку соответствующей полукатушки и электрически изолирована от нее.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что первый магнитный элемент имеет переднюю кромку, обращенную к открытой стороне зазора и по существу размещенную на таком близком расстоянии к нему, как и проводник, и заднюю стенку, по существу примыкающую к задней стенке второго магнитного элемента, каждая боковая стенка второго магнитного элемента имеет передний конец, обращенный к соответствующему валку, установленному с возможностью вращения, и размещенный рядом с его периферийной боковой кромкой, первый и второй магнитные элементы содержат средства, взаимодействующие друг с другом для создания обратной траектории магнитного потока с низким магнитным сопротивлением.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что экран имеет заднюю стенку, окружающую заднюю стенку второго магнитного элемента и электрически изолированную от нее, и две боковые стенки, каждая из которых окружает соответствующую боковую стенку второго магнитного элемента и электрически изолирована от нее.

30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что каждая боковая стенка экрана имеет внутреннюю поверхность, которая размещена на близком расстоянии к смежной боковой стенке второго магнитного элемента и следует за контуром смежной боковой стенки, задняя стенка экрана имеет внутреннюю поверхность, размещенную на близком расстоянии к задней стенке второго магнитного элемента.

31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что экран имеет внутреннюю полость, образующую проход для циркуляции охлаждающей жидкости.

32. Устройство по п.30, отличающееся тем, что каждая боковая стенка второго магнитного элемента размещена на близком расстоянии к наружной стенке соответствующей полукатушки и следует за контурной наружной стенки.

33. Устройство по п.32, отличающееся тем, что проводники, образованные двумя передними стенками, имеют форму, соответствующую форме открытой стороны зазора, каждая передняя стенка имеет соответствующую наружную кромку и наружную кромочную часть рядом с наружной кромкой.

34. Устройство по п.28 или 29, отличающееся тем, что содержит огнеупорный элемент, покрывающий переднюю кромку первого магнитного элемента и переднюю стенку каждой полукатушки.

35. Устройство по п.34, отличающееся тем, что огнеупорный элемент имеет две противолежащие кромки, каждая из которых примыкает к соответствующей боковой стенке второго магнитного элемента.

36. Устройство по п.35, отличающееся тем, что огнеупорный элемент имеет вертикально расположенную наружную поверхность, указанная наружная поверхность и каждый передний конец боковой стенки второго магнитного элемента расположены в одной вертикальной плоскости.

37. Устройство по п.21, отличающееся тем, что первый магнитный элемент имеет нижнюю часть, размещенную на то же вертикальном уровне, как и самая узкая часть открытой стороны зазора, указанная нижняя часть состоит из большего числа горизонтально расположенных полос из текстурированной кремнистой стали, уложенных в вертикальную стопку.

38. Устройство по п.17, отличающееся тем, что содержит средства, включающие конфигурацию проводников для увеличения магнитного давления, связанного с магнитным полем в соответствии с увеличивающимся статическим давлением расплавленного метала в зазоре.

39. Устройство по п.17, отличающееся тем, что два горизонтально установленных друг от друга с зазором элемента представляют собой валки, смонтированные с параллельным расположением осей и с возможностью вращения и имеющие периферийные боковые кромки, а электропроводные катушки состоят из одного витка в виде двух вертикально расположенных полукатушек, причем первая из полукатушек имеет вертикально расположенную переднюю стенку, обращенную к отрытой стороне зазора и образующую электрический проводник, а вторая из полукатушек установлена за первой из полукатушек и удалена дальше от открытой стороны зазора, чем первая полукатушка.

40. Устройство по п.39, отличающееся тем, что передняя стенка первой полукатушки имеет ширину, суженную вниз вдоль ее вертикального размера в соответствии с сужением ширины открытой стороны зазора для обеспечения увеличения плотности тока на передней стенке с уменьшением ширины передней стенки при прохождении тока через катушку.

41. Устройство по п.40, отличающееся тем, что проводники, образованные передней стенкой, имеют форму, соответствующую форме отрытой стороны зазора.

42. Устройство по п.39, отличающееся тем, что первая полукатушка имеет две боковые стенки и заднюю стенку, при этом каждая из них расположена между верхним и нижним концами полукатушек.

43. Устройство по п.42, отличающееся тем, что катушка содержит электропроводные средства, которые соединяют обе полукатушки и располагают их рядом с концами полукатушек.

44. Устройство по п.40 или 43, отличающееся тем, что по крайней мере первая полукатушка выполнена с внутренней полостью, образующей канал для циркуляции охлаждающей жидкости.

45. Устройство по п.42, отличающееся тем, что магнитные средства содержат магнитный элемент, имеющий заднюю стенку, окружающую заднюю стенку первой полукатушки и электрически изолированную от нее, и две удаленные друг от друга боковые стенки, каждая из которых окружает соответствующую боковую стенку первой полукатушки и электрически изолирована от нее.

46. Устройство по п. 45, отличающееся тем, что каждая боковая стенка магнитного элемента имеет передний конец, обращенный к соответствующему валку, установленному с возможностью вращения, и размещена рядом с периферийной боковой кромкой валка.

47. Устройство по п.46, отличающееся тем, что экран имеет заднюю стенку, окружающую заднюю стенку указанного магнитного элемента сзади и электрически изолированную от нее, и две боковые стенки, каждая из которых окружает соответствующую боковую стенку магнитного элемента снаружи и электрически изолирована от нее.

48. Устройство по п.47, отличающееся тем, что каждая боковая стенка экрана имеет внутреннюю поверхность, которая расположена на близком расстоянии к смежной боковой стенке второго магнитного элемента, и следует за контуром смежной боковой стенки, задняя стенка экрана имеет внутреннюю поверхность, расположенную на близком расстоянии от задней стенки магнитного элемента.

49. Устройство по п.48, отличающееся тем, что экран выполнен с внутренней полостью, образующей канал для циркуляции охлаждающей жидкости.

50. Устройство по п. 48, отличающееся тем, что каждая боковая стенка магнитного элемента расположена на близком расстоянии от соответствующей боковой стенки первой полукатушки и следует за ее формой.

51. Устройство по п.50, отличающееся тем, что проводники, образованные передней стенкой первой полукатушки, имеют форму, соответствующую форме открытой стороны зазора.

52. Устройство по п. 46 или 47, отличающееся тем, что содержит также огнеупорный элемент, покрывающий переднюю стенку первой полукатушки.

53. Устройство по п.52, отличающееся тем, что огнеупорный элемент имеет две противолежащие боковые кромки, каждая из которых примыкает к соответствующей боковой стенке магнитного элемента.

54. Устройство по п.53, отличающееся тем, что огнеупорный элемент имеет вертикально расположенную наружную поверхность, при этом эта наружная поверхность и каждый передний конец боковой стенке магнитного элемента расположены в одной вертикальной плоскости.

55. Способ магнитного удержания расплавленного металла, использующий эффект близости для предотвращения вытекания расплавленного металла через открытую сторону вертикально направленного зазора, образованного двумя горизонтально установленными с зазором друг от друга элементами, предусматривающий генерирование магнитного поля рядом с открытой стороной зазора, заполненного расплавленным металлом, отличающийся тем, что рядом с открытой стороной зазора генерируют горизонтальное магнитное поле, простирающееся через открытую сторону зазора к расплавленному металлу, с напряженностью, достаточной для удержания расплавленного металла в вертикальном зазоре, а ограничение горизонтального магнитного поля, позволяющего обеспечивать обратную траекторию с низким магнитным сопротивлением, состоящим из магнитного материала для непосредственно генерированного магнитного поля, ведут открытой стороной зазора.

56. Способ по п.55, отличающийся тем, что операция генерирования включает расположение поверхностной части электропроводной катушки рядом с открытой стороной зазора и обращенной к нему, пропускание электрического тока через электропроводную катушку для непосредственного генерирования горизонтального магнитного поля, концентрацию электрического тока на этой поверхности части катушки, которая обращена к открытой стороне зазора.

57. Способ по п.56, отличающийся тем, что обеспечивают обратную траекторию магнитного потока магнитного поля с низким удельным магнитным сопротивлением, состоящую из магнитного материала для непосредственного генерирования магнитного поля, простирающегося через открытую сторону зазора.

58. Способ по п.57, отличающийся тем, что обеспечивают ограничение той части непосредственно генерированного магнитного поля, которая находится снаружи обратной траектории магнитного потока с низким магнитным сопротивлением, в основном в пространстве, образованном с одной стороны поверхностной частью катушки, а с другой стороны - расплавленным металлом.

59. Способ по п.57, отличающийся тем, что увеличивают магнитное давление, связанное с магнитным полем в соответствии с увеличением статического давления расплавленного металла в зазоре.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26