ES2287797T3 - Freno magnetico para coquillla de colada continua. - Google Patents
Freno magnetico para coquillla de colada continua. Download PDFInfo
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Abstract
Coquilla de colada continua, especialmente coquilla de desbastes delgados, en la que están colocados imanes permanentes para influir en la circulación del metal fluido en la coquilla mediante un campo magnético generado en la coquilla, presentado los imanes permanentes intensidades magnéticas diferentes por el ancho y/o altura o separaciones diferentes entre sí para una intensidad de campo diferente y pudiendo desplazarse en grupos de manera diferente en la coquilla para una distribución de intensidad de campo diferente, estando dispuestos los imanes permanentes en el tanque de agua de la coquilla de colada continua y pudiendo ajustarse para el contacto directo en la placa de la coquilla, caracterizada porque los imanes permanentes pueden desplazarse en medios de ajuste giratorios en la coquilla para la adaptación de la intensidad de campo.
Description
Freno magnético para coquilla de colada
continua.
La invención se refiere a una coquilla de colada
continua, especialmente coquilla de desbastes delgados, en la que
están colocados imanes permanentes para influir en la circulación
del metal fluido en la coquilla mediante un campo magnético
generado en la coquilla, presentado los imanes permanentes
intensidades magnéticas diferentes por el ancho y/o altura o
separaciones diferentes entre sí para una intensidad de campo
diferente y pudiendo desplazarse en grupos de manera diferente en
la coquilla para una distribución de intensidad de campo diferente,
estando dispuestos los imanes permanentes en el tanque de agua de la
coquilla de colada continua y pudiendo ajustarse para el contacto
directo en la placa de la coquilla.
El empleo de medios magnéticos para frenar y
hacer uniforme corrientes de metal fluido es una técnica conocida y
se ha descrito en varios documentos técnicos. Las partes de
instalación expuestas en los documentos presentan todas grandes
dimensiones que dificultan una oscilación de la coquilla de
fundición necesaria para el funcionamiento. Además, el equipamiento
requiere muchos gastos.
El documento EP 0 880 417 B1 describe un freno
magnético para la fundición de metal en una coquilla, que se
compone de un núcleo magnético y de una bobina alimentada con
corriente continua eléctrica o con corriente alterna de baja
frecuencia. Además está previsto un conducto de retorno magnético
para cerrar el circuito magnético.
Los progresos en el desarrollo en el campo de
los imanes permanentes (ferritas duras, imanes de tierras raras)
han establecido entre tanto un nuevo empleo de posibles intensidades
de campo de los imanes permanentes, imanes permanentes que parecen
ser apropiados para el empleo como alternativa para los
electroimanes mencionados anteriormente.
Por lo tanto ya se ha propuesto reemplazar el
equipamiento utilizado hasta el momento para el freno
electromecánico para generar el campo magnético (bobina de campo,
control eléctrico, culata externa para conducir el flujo magnético)
por imantes permanentes que se utilizan directamente en la
coquilla.
El documento EP 0 568 579 describe un
procedimiento para controlar la corriente de metal fundido hacia las
zonas de metal no solidificadas de una coquilla de fundición,
alimentándose a ésta al menos una corriente primaria de metal
fundido y formándose una barra de fundición en la coquilla,
generándose al menos un campo magnético estático de polos que están
dispuesto al lado de la coquilla y se componen de imanes
permanentes, de modo que el campo magnético sirve para frenar y
dividir la corriente primaria de metal fundido que circula en la
coquilla y controlar corrientes secundarias que se originan, estando
el campo magnético sustancialmente dispuesto de tal manera que
actúa por todo el ancho de la barra formada en la coquilla. En aquel
plano que se extiende perpendicular a la dirección de fundición y
en el nivel en el que la intensidad de campo magnética alcanza su
valor máximo la intensidad de campo magnética debe variar dentro de
un intervalo del 60 al 100% de este valor máximo, mientras que al
mismo tiempo la intensidad de campo presenta un valor máximo de 500
Gauss en un nivel con la superficie/menisco más alta del metal
fundido. El campo magnético se controla y distribuye estando
dotados los polos magnéticos de elementos de núcleo ajustables y/o
móviles.
El documento EP 0 040 383 (B1) describe un
procedimiento para remover las zonas no solidificadas en una barra
de fundición en una coquilla, formándose la barra en una coquilla y
circulando un chorro de fundición a través de un tubo de fundición
o directamente en la coquilla. Allí, donde el chorro de fundición
penetra en la masa fundida que se encuentra ya en la coquilla, se
crea al menos un campo magnético estático que actúa en la masa
fundida que frena el chorro de fundición y lo divide de tal manera
que debilita o consume su impulso. Un dispositivo previsto para
ello puede estar compuesto por uno o varios imanes permanentes.
El documento JP 08155610 presenta una coquilla
de tipo de construcción rectangular en cuyas cuatro esquinas están
dispuestos en cada caso imanes permanentes para generar campos
magnéticos sur y norte.
El documento EP 0 568 579 A da a conocer una
coquilla de colada continua en la que para influir en la corriente
del metal fluido están colocados imanes permanentes en la coquilla,
presentando los imanes diferentes intensidades de campo magnético
porque éstas pueden ajustarse mediante elementos de núcleo
magnéticos y no magnéticos que pueden insertarse.
Los imanes permanentes presentan con una
intensidad de campo de inducción magnética igual una forma de
construcción sustancialmente más corta y con ello dimensiones
reducidas drásticamente. No es necesario ningún dispositivo
adicional en forma de una culata externa para conducir el flujo
magnético. En caso de demanda es suficiente el empleo de los
materiales ferromagnéticos presentes en el marco de la coquilla para
cerrar el circuito de flujo magnético.
El empleo de imanes permanentes requiere no
obstante otras formas de proceder. Si bien en el estado de la
técnica se presentan imanes permanentes como posibles fuentes del
campo magnético estático sin embargo solamente se describen
equipamientos para el caso de una generación del campo magnético
mediante bobinas de corriente con corriente continua CC o corriente
alterna CA de la frecuencia más baja, aunque no para imanes
permanentes.
Dado que imanes permanentes no presentan ningún
conmutador para conectarse y desconectarse, esto condiciona por un
lado medidas de seguridad especiales para montar y mantener el
equipamiento. No obstante a diferencia del funcionamiento de
corriente alterna también son necesarios procedimientos y
equipamientos para arrancar una máquina de colada continua.
En el caso del freno magnético se tiene
enfrentados en ambos lados de la coquilla de fundición en este caso
imanes permanentes para generar el campo magnético. La intensidad B
de campo de inducción en esta disposición en su separación en el
espacio intermedio entre los imanes permanentes resulta de la
fórmula:
B(z) = 2
+ B_{0} - cosh \frac{\pi \cdot \left[z \ \text{-} \
\frac{d}{2}\right]}{h}
siendo B_{0} la intensidad de
campo de inducción de uno de los imanes permanentes, z la separación
medida desde uno de los imanes, d la separación entre los imanes y
h la altura efectiva del imán. La altura h efectiva se determina
mediante medición. Además \Pi es el número Pi (=3,14...) y cosh es
el coseno hiperbólico (véase imagen
1).
El objetivo de la invención consiste en
facilitar en una coquilla de colada continua medios para la
variación de la intensidad de campo magnética de imanes
permanentes.
La solución del objetivo se realiza según la
invención porque los imanes permanentes pueden desplazarse en la
coquilla en medios de ajuste giratorios para adaptar la intensidad
de campo.
Esto sucede, por ejemplo, mediante la
modificación de la separación de los imanes entre sí, mediante el
giro del soporte de los imanes permanentes separándose de la
coquilla de fundición. Existen posibilidades adicionales mediante
husillos giratorios. En el caso de un giro del soporte de imán
separándose de la coquilla de fundición el debilitamiento de campo
resulta de la siguiente fórmula:
\Phi =
|\vec{B}| \cdot |\vec{A}| \cdot cos(< (\vec{B},
\vec{A}))
siendo \Phi el flujo magnético, B
la intensidad de campo magnética, A la superficie de paso hacia la
coquilla de fundición y cos el coseno del ángulo entre el vector de
la intensidad de campo magnética y el vector normal de superficie
de la superficie de paso. La modificación del flujo magnético se
realiza mediante el debilitamiento B de campo según la fórmula
B(z) y el ángulo. En el caso del desplazamiento mecánico como
modificación de la separación se realiza la modificación de \Phi
solamente mediante el debilitamiento B de campo según la fórmula
anteriormente mencionada mediante
B(z).
El giro facilita por un lado la separación de
los imanes de la superficie de paso, porque según las normas para
el montaje de estos imanes permanentes corresponde fijar estos en un
borde y después colocarlos con un ángulo que se reduce de manera
continua sobre el soporte (véase figura 3). Los imanes no se colocan
directamente sobre el soporte de material ferrromagnético sino que
para la separación más sencilla para el giro o bien para el montaje
se intercala una capa de material no ferromagnético. Éste puede ser
acero austenítico, aunque es suficiente también una placa de
plástico de aproximadamente 1 mm de grosor. Las separaciones
irregulares de los imanes unidas al giro con respecto a la
superficie de paso se compensan magnéticamente mediante un cuerpo
de paso a través del tanque de agua de la coquilla de fundición de
material ferrromagnético.
Existen dos formas de construcción de la
coquilla de fundición, la coquilla con escotadura para un freno
magnético alimentado desde el exterior y la forma de construcción
con el freno magnético integrado en el tanque de agua. Para ambas
aplicaciones son necesarios los siguientes dispositivos:
\vskip1.000000\baselineskip
El campo magnético generado por los imanes
permanentes debe permanecer ajustable en su intensidad de campo.
Para ello, los imanes permanentes se montan en los dientes de un
rastrillo que se engancha en las nervaduras de apoyo de los tanques
de agua de la coquilla de fundición. Un dispositivo permite ajustar
la separación de los dientes con respecto a la coquilla mediante
desplazamiento. Con ello se hace posible variar el campo magnético
en su intensidad. El dispositivo pude moverse por husillo mecánico o
por cilindros hidráulicos.
\vskip1.000000\baselineskip
El dispositivo eléctrico anterior para generar
el campo magnético se elimina y en el bloque ferromagnético que
queda libre (ventana de paso) en el tanque de agua se monta un
dispositivo para sujetar los imanes permanentes. Este dispositivo
puede moverse mediante giro y por lo tanto la intensidad de campo
magnética puede variar. El dispositivo puede moverse mediante un
husillo mecánico o por cilindros hidráulicos. Adicionalmente existe
la posibilidad de hacer giratorio este dispositivo también alrededor
de un eje en el borde inferior y por lo tanto ocuparse de una
separación variable entre imanes permanentes y bloque
ferromagnético. Además puede ajustarse también la intensidad de
campo magnética.
Los imanes permanentes son tan fuertes que no
pueden fabricarse con superficies grandes. Un imán de este tipo
explotaría, es decir, se partiría en trozos. Por lo tanto se está
obligado a fabricar imanes ge gran superficie para el ancho de una
coquilla de colada continua a partir de numerosos imanes
individuales que están pegados sobre un soporte de gran superficie
de material ferromagnético para unir las densidades de flujo
magnéticas de los numerosos imanes individuales para dar lugar a un
flujo magnético de gran superficie que tiene entonces los efectos
metalúrgicos en la coquilla. Esto es importante en el sentido de
que, dado que mediante una orientación igual de los polos
magnéticos tampoco pueden colocarse de cualquier manera pequeños
imanes muy juntos, porque los polos de los imanes con la misma
polaridad se repelen. Por lo tanto se está obligado a realizar el
soporte de imán de varias capas, dado que en la segunda etapa deben
cubrirse los espacios intermedios todavía abiertos de la primera
capa mediante imanes permanentes.
Además, con una regla (ruler) o rastrillo (freno
en forma de peine) los imanes no solo se deben asentarse sobre los
dientes de la regla sino también sobre el lado posterior del soporte
de imán (regla) de material ferromagnético y también de nuevo en
varias capas, dado que si no tampoco se consigue la densidad de
flujo magnética necesaria en la parte metalúrgica de la
coquilla.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de los documentos citados por el
solicitante se incluyó sólo para la información del lector y no
forma parte del documento de patente Europea. Aunque se ha tenido
mucho cuidado a la hora de recopilar las referencias, no pueden
excluirse errores u omisiones y la OEP niega toda responsabilidad a
este respecto.
Documentos de patente citados en la
descripción:
\bullet EP 0880417 B1
\bullet EP 0568579 A
\bullet EP 0040383 B1
\bullet JP 08155610 B
Claims (2)
1. Coquilla de colada continua, especialmente
coquilla de desbastes delgados, en la que están colocados imanes
permanentes para influir en la circulación del metal fluido en la
coquilla mediante un campo magnético generado en la coquilla,
presentado los imanes permanentes intensidades magnéticas diferentes
por el ancho y/o altura o separaciones diferentes entre sí para una
intensidad de campo diferente y pudiendo desplazarse en grupos de
manera diferente en la coquilla para una distribución de intensidad
de campo diferente, estando dispuestos los imanes permanentes en el
tanque de agua de la coquilla de colada continua y pudiendo
ajustarse para el contacto directo en la placa de la coquilla,
caracterizada porque los imanes permanentes pueden
desplazarse en medios de ajuste giratorios en la coquilla para la
adaptación de la intensidad de campo.
2. Coquilla de colada continua según la
reivindicación 1, caracterizada porque los medios de ajuste
para los imanes permanentes están configurados como dispositivos
giratorios, o como husillos giratorios.
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