專利名稱：用于調(diào)節(jié)非鐵磁性導電液體和熔液的流速和使其減速的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在流過通道狀或管狀的導流元件時，尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，通過電磁場調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液的流速和使其減速的方法和裝置。
背景技術：
DE 2 023 901以及DE 2 101 547說明了一種電磁閥或一種電磁泵，所述電磁泵圍繞連接在用于容納熔液的容器的底部區(qū)域內(nèi)的流出口上的傾斜向前定向的排出管。該泵由一個或多個多相供給的電磁線圈組成，所述電磁線圈在流過排出管的熔液流中產(chǎn)生具有與相序有關的方向的行波電磁場，為了調(diào)節(jié)熔液流的流出速度，所述行波電磁場在熔液流上沿熔液流的方向或反向于熔液流的方向施加力。由DE 1 949 982以及DE 2 248 052已知一種用于從熔爐或保溫爐中排出液態(tài)金屬的電磁輸送槽，所述電磁輸送槽具有傾斜向上的槽體，所述槽體的底端通入爐內(nèi)。在槽體下面設置有例如通過三相線性馬達的定子繞組形成的感應器，以用于產(chǎn)生行波電磁場，所述行波電磁場導致液態(tài)金屬在輸送槽的槽體內(nèi)相對重力的敞流。從現(xiàn)有技術中已知的用于使金屬熔液從冶金容器中通過流動通道或輸送槽排出且用于調(diào)節(jié)熔液流的流出速度的這些泵借助行波電磁場工作，所述行波電磁場通過電線圈構造產(chǎn)生，所述電線圈構造環(huán)繞例如構成為管的封閉的排出通道，并且所述電線圈在使用用于熔液流的敞開的輸送槽時，設置在輸送槽的下面。為了產(chǎn)生這種行波電磁場需要多個電線圈的在用于熔液流的排出通道或輸送槽的較長的長度上的耗費的設置。由DE 2 333 802已知一種用于金屬熔液的電動式計量器，所述計量器規(guī)定用于鑄造廠，以用于排放少量熔液。借助這樣的計量器在熔液流中產(chǎn)生的力遠遠不足以使在高爐的出口通道內(nèi)的熔液流減速或完全停止。DE 1 949 053公開了一種用于影響金屬熔液或金屬合金熔液在管形的槽內(nèi)的流速和流動方向的電磁閥。閥的作用方式基于，引導外部電流通過流過槽的熔液流，并且同時使熔液流受到外部磁場的影響，使得在熔液流的位于槽內(nèi)的且受到磁場影響的部分上，沿熔液流的流動方向或反向于熔液流的流動方向施加力。該電磁計量閥只是設計用于在環(huán)式爐和熔爐和澆注桶的排出槽內(nèi)的感應槽。該計量閥的另一個缺點在于，為了將電流引入熔液流內(nèi)，需要與熔液直接接觸的且因此受到明顯損耗的電子。在從DE 694 19 598 T2中已知的用于高爐的出爐法中使用管道，所述管道與鐵熔液出料口的外側連接，并且在所述管道的外殼上設置有用于產(chǎn)生交變磁場的電磁線圈，所述交變磁場對流過管道的鐵熔液和熔渣產(chǎn)生影響。借助該裝置實現(xiàn)兩個目標1.通過借助如在三相電機中的電磁線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)場，應該使在高爐的出口通道內(nèi)的熔液流處于旋轉(zhuǎn)運動，以便根據(jù)離心原理分離生鐵和爐渣。該解決方案不利的是，熔液流的正常排出速度和旋轉(zhuǎn)速度相互疊加，使得由于熔液流的增加的速度和作用在熔液流上的離心力，在出口通道內(nèi)的磨損顯著增加。熔液流的停止甚至只是減速都是不可能的。2.應該沿出口通道的中心軸線的方向施加力，使得生鐵和爐渣再次相互分離，并且此外，由于基于在出口通道的外部區(qū)域內(nèi)的爐渣流導致的橫截面變窄，通過出口通道的橫截面變窄阻礙或減慢生鐵流動。除了差的效率外，該解決方案的缺點是，由于交變磁場， 基本上只是在出口通道內(nèi)的鐵熔液-爐渣流的外層受到影響，并且磁線導入熔液-爐渣流的內(nèi)層，尤其是導入熔液-爐渣流的圍繞出口通道的中心軸線的中央?yún)^(qū)域，是不可能的或者只是略微可能的。剛好在熔液-爐渣流的該中央?yún)^(qū)域內(nèi)，由于流體動力的影響，流速和流壓最高。流動的減慢只是間接地由于出口通道的用于鐵熔液的通流橫截面的變窄來實現(xiàn)， 并且原則上只是在外層內(nèi)且因此不完全地實現(xiàn)。熔液流的完全停止是不可能的。兩個解決方案的共同點是，它們只是借助交變磁場起作用。DE 2 110 401說明了生鐵借助于交流電磁泵連續(xù)地從高爐中抽出，所述交流電磁泵設置在位于出口通道下游的管形的排出通道周圍。借助電磁泵，在生鐵排出通道內(nèi)產(chǎn)生行波電磁場，所述行波電磁場沿一個方向或沿相反的方向線性地軸向位移。通過行波電磁場在排出通道內(nèi)的液態(tài)的生鐵上施加牽引效果。根據(jù)給定的情況和要求，借助于交流電磁泵能夠加速、節(jié)流或者甚至阻塞生鐵的流動。在該電磁泵中，感應線圈的繞組圍繞排出通道同心地引導。盡管該線圈構造提供了在輸送導電的介質(zhì)時在獲得的體積流方面的優(yōu)點，但是對于停止熔液流而言是不利的， 因為在排出通道的中央，磁場強度和因此獲得的保持力必然較弱，也就是說，正好在那里， 由于流體動力，熔液流的壓力最大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，改進一種用于尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，通過磁場調(diào)節(jié)熔液流的流速和使其減速的方法和裝置，所述方法和裝置避免了用于調(diào)節(jié)熔液流的流速的已知的方法和裝置的上述缺點，并且允許通過磁力影響產(chǎn)生減速作用，所述減速作用直接對熔液流在其整個流動橫截面上產(chǎn)生影響，直至熔液流處于停止。在此，應該只是借助受感應的渦流工作，使得裝置完全無接觸地工作，并且避免用于導入電流的易損耗的接觸。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有權利要求1的特征的方法和具有權利要求4的特征的方法以及具有權利要求14的特征的調(diào)節(jié)裝置和具有權利要求32的特征的調(diào)節(jié)裝置得以實現(xiàn)。從屬權利要求包含了如權利要求1和權利要求4的方法以及如權利要求14和權利要求32的調(diào)節(jié)裝置的有利的和適當?shù)母倪M形式。根據(jù)本發(fā)明的用于在流過通道狀或管狀的導流元件時，尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，通過電磁場調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液的流速和使其減速的第一方法，其特征在于，液體流或熔液流在封閉的導流元件內(nèi)通過具有不變的極性的至少一個靜止磁場引導，使得磁場線橫穿過熔液流的整個橫截面，在熔液流內(nèi)垂直于磁場線通過感應引起電壓，所述電壓的高低與熔液流的局部流動速度和磁場的局部強度成比例，電壓在熔液流的流動橫截面上產(chǎn)生在局部具有不同強度的電渦流，所述電渦流徑向和軸向地相對于熔液流的流動方向定向，其中由于磁場和渦流的共同作用，產(chǎn)生影響熔液流的流速的在局部具有不同強度的力，并且熔液流的流動特征隨著磁場強度的增加而變均勻且變慢。根據(jù)本發(fā)明的用于在流過通道狀或管狀的導流元件時，尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，通過電磁場調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液的流速和使其減速的第二方法基于，液體流或熔液流在封閉的導流元件內(nèi)通過靜止的交變磁場或通過具有變換的極性的多極行波電磁場引導，使得磁場線橫穿過熔液流的整個橫截面，并且在熔液流內(nèi)通過感應引起電壓，通過所述電壓在熔液流內(nèi)沿熔液流的方向產(chǎn)生軸向的渦流，并且由于磁場和變換流的共同作用產(chǎn)生能夠使熔液流的流速下降以及使熔液流加速和停止的力。在第一方法中，在熔液流的具有最高流速的區(qū)域內(nèi)，尤其是在熔液流的中央?yún)^(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生作用在熔液流上的最大的力。由于具有不變的極性的電磁場、具有渦流的交變電磁場和行波電磁場的共同作用產(chǎn)生力，所述力在湍流由于熔液的磁性粘度增加而同時減少的情況下降低熔液流的流速。由于交變磁場和渦流的共同作用，產(chǎn)生反向于熔液流的流動方向的力，所述力能夠使熔液流的流速下降并且使熔液流停止。由于具有渦流的行波電磁場的共同作用，能夠使熔液流停止，并且能夠使熔液流的流動方向反向。 通過具有不變的極性的磁場的、交變磁場的和行波電磁場的變化，達到作用在熔液流上的力的增強或減弱。交變電磁場的和行波電磁場的以及產(chǎn)生磁場的電流的頻率能夠改變，并且可適應不同的情況。在具有不變的極性的磁場中且在行波磁場中，在熔液流流入磁路的磁場時且在熔液流從磁路的磁場中流出時，磁通量在閉合磁路中反向于熔液流的流動方向?qū)υ撊垡毫髌鹱饔玫綔p速的作用。以這種方式，實現(xiàn)對熔液流的附加的影響。通過多個獨自閉合的磁路的串聯(lián)，——其具有帶有不變的極性的磁場的磁通量的雙重利用——，能夠附加地增加對熔液流的減速作用。在高爐的出口通道內(nèi)的熔液流中或在含有液態(tài)金屬和爐渣的其它熔液流中，具有不變的極性的磁場的、交變磁場的和行波電磁場的作用在液態(tài)金屬和爐渣方面具有明顯的區(qū)別。因此，這個不同的作用也用于分離液態(tài)金屬和爐渣。


下面借助于示意圖闡述用于調(diào)節(jié)熔液流的流速和使其減速的裝置，所述裝置根據(jù)前述方法進行工作，并且所述裝置尤其應用于高爐的出爐。所述示意圖示出圖1示出用于調(diào)節(jié)熔液流的流速和使其減速的調(diào)節(jié)裝置的立體圖，具有帶有不變的極性的磁場；圖加示出通過調(diào)節(jié)裝置的導管的縱向剖視圖，其具有熔液的速度剖面；圖2b示出調(diào)節(jié)裝置的導管的橫截面圖，其具有橫向穿過熔液流的磁場線；圖2c示出調(diào)節(jié)裝置的導管的橫截面圖，其具有通過磁場在熔液流中感應的不同電壓的；圖2d示出調(diào)節(jié)裝置的導管的橫截面圖，其具有在熔液流中產(chǎn)生的徑向渦流；圖加示出調(diào)節(jié)裝置的導管的縱向剖視圖，其具有熔液流的由于徑向渦流和磁場通過洛倫茲(Lorentz)力而變平的速度剖面；
圖2f示出調(diào)節(jié)裝置的導管的橫截面圖，其具有通過熔液流和導管壁的徑向渦流的分布；圖3a示出調(diào)節(jié)裝置的導管的按照圖1的剖面線A_A的縱向剖視圖，其具有調(diào)節(jié)裝置的磁場；圖北示出調(diào)節(jié)裝置的導管的根據(jù)圖1的剖面線A-A的縱向剖視圖，其具有通過磁場在熔液流中感應的電壓；圖3c示出調(diào)節(jié)裝置的導管的按照圖1的剖面線A-A的縱向剖視圖，其具有在熔液流中產(chǎn)生的軸向渦流；圖3d示出調(diào)節(jié)裝置的導管的縱向剖視圖，其具有通過熔液流和導管壁的軸向渦流的分布；圖4示出調(diào)節(jié)裝置的配備有冷卻通道的導管的橫截面圖；圖5示出借助具有不變的極性的磁場工作的調(diào)節(jié)裝置的另一個實施形式；圖6示出具有帶有不變的極性的兩個串聯(lián)的磁場的調(diào)節(jié)裝置的原理圖；圖7a示出具有已產(chǎn)生的軸向渦流場的調(diào)節(jié)裝置的按照圖6的剖面線B_B的縱向剖視圖；圖7b示出借助圖6的調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生的徑向的渦流場；圖8示出借助交變電磁場說明的調(diào)節(jié)裝置的原理圖；圖9示出設置在調(diào)節(jié)裝置的磁極上的由超導材料制成的感應線圈的原理圖；圖10和11示出在高爐的出口通道的出口前的用于調(diào)節(jié)熔液流的流速和使其減速的構造；圖1 和12b示出用于封閉高爐的出口通道的出口的在打開和閉合位置上的滑蓋；圖13a和13b示出用于封閉出口通道的出口的在打開和閉合位置上的轉(zhuǎn)動蓋；圖14示出通過外管和內(nèi)管形成的出口通道；圖15示出出口通道的配備有組合式加熱和冷卻系統(tǒng)的外管和內(nèi)管；圖16示出借助行波電磁場工作的調(diào)節(jié)裝置的示意圖；圖17示出如圖16的調(diào)節(jié)裝置的實際的實施形式；以及圖18a和18b示出行波電磁場的在兩個不同的時間點形成的磁通密度的分布，所述行波電磁場借助根據(jù)圖16和17的調(diào)節(jié)裝置的以三相的方式工作的感應線圈系統(tǒng)產(chǎn)生。
具體實施例方式如圖1的調(diào)節(jié)裝置1，其優(yōu)選在高爐出爐時用于通過具有不變的極性的靜止的電磁場來調(diào)節(jié)熔液流2的流速并且使其減速，所述調(diào)節(jié)裝置具有由鐵磁材料制成的芯4，所述芯構成為具有兩極6、7的磁軛5，所述兩極形成間隙8，所述間隙用于容納具有管10形式的封閉的導流元件9，所述管由例如銅的導電材料制成且用于輸送熔液流2。沿箭頭方向a流過導管10的層流的熔液流2具有在圖加中示出的速度剖面11在磁軛5上，借助直流工作的用于產(chǎn)生具有不變的極性的磁場3的兩個感應線圈 12、13安裝在兩極6、7之間，所述磁場的特征在于場線14，所述場線橫穿過根據(jù)圖2b的熔液流2的整個橫截面。圖2c示出，由于熔液流2的速度剖面11與具有不變的極性的靜止磁場3的組合， 依據(jù)熔液流2的局部流速，在熔液流2中橫向于磁場3的場線14通過感應引起不同強度的電壓15，所述電壓在熔液流的靜止的邊界層內(nèi)下降至零。為了平衡電位差，根據(jù)圖2d，渦流16、17徑向于熔液流2的流動方向a流動。此外，渦流軸向于熔液流2的流動方向流動，如下所述。由于磁場2和徑向渦流16、17的共同作用，在熔液流2內(nèi)產(chǎn)生反向于熔液流2的流動方向a的所謂的洛倫茲力18。因此熔液流2的流速度剖面11變平，使得熔液流總體上由于渦旋的抑制變均勻且變慢，如圖2e所示。根據(jù)圖2f的圖示，由于調(diào)節(jié)裝置1的導管10的導電材料，尤其是銅，徑向渦流16、 17的強度明顯增加，因為渦流除了流過熔液流2外，還附加地流過導管10的壁。因此在熔液流2上的減速作用相應地增強。調(diào)節(jié)裝置1的導管10的根據(jù)圖1的剖面線A-A的如圖3的縱向剖視圖示出磁場 3的橫向于熔液流2且沿熔液流的方向a延伸的場線14的分布，所述磁場沿熔液流2的流動方向a且橫向于熔液流的流動方向延伸。根據(jù)圖3a，熔液流2在區(qū)域19內(nèi)進入磁場3，并且在區(qū)域20內(nèi)再次離開該磁場。 在熔液流2進入磁場3時，在熔液流內(nèi)且在垂直于磁場線14的平面內(nèi)，通過感應引起在圖 3b中示出的電壓21，通過所述電壓，根據(jù)楞次(Lenz)定律在熔液流2中產(chǎn)生根據(jù)圖3c的渦流22，以用于平衡位差。渦流22軸向于熔液流2的流動方向a流動，直至磁場3的范圍外。由于磁場3和渦流22的共同作用，在熔液流2內(nèi)產(chǎn)生洛倫茲力23，所述洛倫茲力反向于熔液流2的流動方向a，并且所述洛倫茲力因此在熔液流2上施加減速作用，通過所述減速作用，熔液流的流速下降。在離開磁場3的出口區(qū)域20時，在熔液流2內(nèi)形成渦流24，所述渦流由于與磁場 3的共同作用，再次產(chǎn)生洛倫茲力25，所述洛倫茲力反向于熔液流2的流動方向a，并且因此引起除了在入口區(qū)域19內(nèi)的洛倫茲力23的減速作用之外的附加的減速作用，在所述入口區(qū)域內(nèi)，熔液流2的進入磁場3。由于徑向渦流16、17和軸向渦流22、24與磁場3的共同作用，產(chǎn)生在熔液流2施加大的減速作用的洛倫茲力18、23、25。根據(jù)圖3d的圖示，由于調(diào)節(jié)裝置1的導管10的導電材料，尤其是銅，軸向渦流22、 24的強度明顯增加，因為渦流除了流過熔液流2外，還附加地流過導管10的壁。因此在熔液流2上的減速作用相應地增強。根據(jù)圖4，調(diào)節(jié)裝置1的由如銅的良好的導電材料制成的導管10配備有冷卻通道沈，通過所述冷卻通道輸送冷卻介質(zhì)，以便防止導管由熔液流2的熔液侵襲。由于冷卻，熔液流2的凝固的熔液層27沉積在導管10的內(nèi)壁IOa上，所述熔液層起到防止導管10磨損的作用。如果熔液層由于在任何地方的磨損而變薄，那么通過在該位置上由于變薄的管壁厚度而增加的對熔液的冷卻作用，立即發(fā)生熔液的局部冷凝，使得再次構成在該位置上的保護層。因此，防止導管10的內(nèi)壁IOa的通過熔液流2的磨損。借助用于調(diào)節(jié)熔液流的流速和使其減速的方法和裝置能夠延長在高爐中的出爐
9過程，并且以這樣的方式降低熔液流的流速，使得持久的出爐是可能的，并且最終能夠省去出口的閉合和重新打開。因為洛倫茲力的減速作用與熔液流的流速成比例，所以減少了在流出的熔液流中的引起局部流速增加的湍流。為了盡可能集中地形成在熔液流上的磁場作用，并且優(yōu)化調(diào)節(jié)裝置的效率，調(diào)節(jié)裝置的幾何尺寸必須滿足如下要求在導管10中引導的熔液流2和兩極6、7的端部之間的間隙必須盡可能地小。這同樣適用于管10的壁厚，其中管壁厚必須符合在極其熱的熔液流2流出和輸送時的安全性要求。如果用于通過磁場調(diào)節(jié)熔液流的流速和使其減速的新方法與用于高爐出爐的傳統(tǒng)的出料口技術結合，那么極6、7的端部的距離以及導管10的直徑必須選擇為，使得出料口堵口機的設備以及用于打開出口通道的鉆頭和鉆桿能夠穿過導管10導入磁芯或磁軛5的兩極6、7的端部之間的間隙8內(nèi)。圖5示出用于產(chǎn)生具有不變的極性的電磁場的調(diào)節(jié)裝置的另一個實施形式觀，所述調(diào)節(jié)裝置的芯4構成為具有兩個磁軛5、fe的雙磁軛29，以用于增強磁場3，在所述兩個磁軛上設置有四個感應線圈12、12、30、31。圖6示出具有帶有不變的極性的兩個串聯(lián)的電磁場3、3a的調(diào)節(jié)裝置32，通過所述調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生在圖7a中以按照圖6的剖面線B-B的縱向剖視圖示出的具有明顯增加的電流強度的中心軸向渦流場33，所述中心軸向渦流場通過在圖7b中示出的徑向渦流場34、35 附加地增強，使得達到明顯提高總效率和調(diào)節(jié)裝置的在熔液流上的減速作用。在圖8中示出的用于調(diào)節(jié)熔液流2的流速、用于使熔液流2減速和停止以及用于使熔液流2的流動方向a轉(zhuǎn)向的裝置36中，在兩極6a、7a之間形成交變電磁場北，所述交變電磁場通過設置在極6a、7a上的未示出的感應線圈產(chǎn)生，所述感應線圈借助交流電工作。在熔液流2中，在交變電磁場北內(nèi)通過感應引起渦流37、38，所述渦流通過與交變電磁場北的共同作用產(chǎn)生起排斥作用的洛倫茲力39、40。具有根據(jù)圖8的交變磁場的調(diào)節(jié)裝置36的構造相當于具有根據(jù)圖1的帶有不變的極性的磁場3的調(diào)節(jié)裝置1的構造。在通過交變磁場影響熔液流時，能夠通過改變該場的和產(chǎn)生磁場的電流的頻率來改變渦流和洛倫茲力，并且因此適應于不同的情況。感應線圈能夠由超導材料制成。超導材料具有的優(yōu)點是，其無損失地傳導電流。因此在狹窄的空間上的非常高的電流密度是可能的，使得能夠以少量的能量輸入和空間需求以及低的成本產(chǎn)生非常強的磁場。圖9示出調(diào)節(jié)裝置1的兩個構成為超導體且用于產(chǎn)生磁場的感應線圈中的一個感應線圈41。感應線圈41設置在極對6、7的一個極7上，從所述極中發(fā)出磁場線14，并且感應線圈最好由高溫超導材料制成，所述高溫超導材料在或多或少地冷卻的狀態(tài)下可改進其超導特性。將感應線圈41置于腔室42的中央且置于由液態(tài)氣體，最好是氮組成的冷卻池 44內(nèi)，所述氮通過在其氣化時產(chǎn)生的蒸發(fā)冷保持在沸點，所述沸點必須低于感應線圈41的超導材料的臨界溫度。因為由于氣化，液態(tài)氣體隨時間被消耗，所以必須根據(jù)消耗量將液體再補充入腔室內(nèi)。借助于電開關裝置，超導感應線圈根據(jù)需要加載或卸載電流。從圖10中可看出，用于借助于具有不變的極性的電磁場產(chǎn)生作用在高爐46的出口通道45內(nèi)熔液流上的減速力的調(diào)節(jié)裝置觀作為附加裝置設置在出口通道45的出口 47 前，并且出口通道連接在調(diào)節(jié)裝置28的導管10上。桌50可在工作臺48上且在高爐46的外壁49上移動，在所述桌上設置有作為根據(jù)圖11的封閉的箱51的調(diào)節(jié)裝置觀。借助于調(diào)整裝置52能夠使調(diào)節(jié)裝置觀的箱51處于如下位置，在所述位置上，出口通道45的軸線與調(diào)節(jié)裝置觀的用于輸送熔液流2的導管10的軸線同軸地延伸。如果調(diào)節(jié)裝置觀結合傳統(tǒng)的出料口技術應用于高爐，那么出料通道45的出口 47 和用于使熔液流減速的調(diào)節(jié)裝置28的導管10的入口 53首先緊密地相互連接，并且緊接著，借助傳統(tǒng)的鉆孔裝置穿過調(diào)節(jié)裝置觀的導管10鉆出在高爐46的壁M內(nèi)的出口通道 45。在圖10和11中示出的調(diào)節(jié)裝置28中，——所述調(diào)節(jié)裝置可從圖5中看出——， 為了改善總效率，用于引導和傳導根據(jù)圖5通過四個感應線圈12、13、30、31產(chǎn)生的磁通量的雙磁軛四構成為封閉的箱51，所述箱包圍調(diào)節(jié)裝置的所有組成部分。在根據(jù)圖11的示意圖中，卸掉了箱51的前側。容納感應線圈12、13、30、31和導管10的封閉的箱51的自由空間55用可流動的細粒材料，最好是沙充填，以便萬一在操作故障的情況下在導管10內(nèi)產(chǎn)生裂紋，并且因此液態(tài)生鐵或爐渣能夠在箱51內(nèi)溢出時，也可避免雙磁軛四的兩個磁軛5、fe和感應線圈12、 13,30,31的損壞。通過沙來抑制溢出的熔液，并且使其凝固。沙能夠通過在底部57內(nèi)的排出孔56 排出。在圖1 和12b中示出機械的滑蓋58，所述滑蓋根據(jù)圖10設置在高爐46的出口通道45的出口 47和用于調(diào)節(jié)從出口通道45中溢出的熔液流2的流速和使其減速的裝置 28的導管10的入口 53之間。由耐高溫的材料組成的且在內(nèi)側鋪有耐火陶瓷的滑蓋58保持在側向的導向件59、60內(nèi)且在導向件內(nèi)被引導，并且通過搭接滑蓋58的止擋61鎖定在閉鎖位置上。當導管10內(nèi)熔液流2由于磁場的作用而減速或幾乎停止時，滑蓋58關閉。以這種方式，在高爐46的內(nèi)壓的作用下從出口通道45中溢出的熔液流2在通過調(diào)節(jié)裝置觀的磁場減速后，中斷較長時間。如果保留在出口通道內(nèi)的熔液凝固，那么能夠通過如下面借助圖14所述的加熱裝置再次將其熔融，以便開始重新出爐。圖13a和1 示出用于中斷熔液流2的阻塞機構，所述阻塞機構構成為轉(zhuǎn)動蓋62， 所述轉(zhuǎn)動蓋在其面向出口通道45的一側上鋪有耐火材料。轉(zhuǎn)動蓋62由止擋63保持在旋轉(zhuǎn)到出口通道45之前的閉合位置上。根據(jù)圖1 和12b的滑蓋58和根據(jù)圖13a和13b的轉(zhuǎn)動蓋62不僅能夠設置在出口通道45的出口 47和用于調(diào)節(jié)出口通道45內(nèi)的熔液流2的流速和使其減速的調(diào)節(jié)裝置 28的導管10的入口 53之間，而且也能夠設置在調(diào)節(jié)裝置28的導管10的出口 64之前。高爐46的在圖14中示出的出口通道45通過外管65和可在該外管內(nèi)軸向移動的內(nèi)管66形成，其中外管65與高爐46的爐襯67固定地連接。兩個管65、66由高強度的材料，最好是陶瓷組成，并且內(nèi)管66的用于阻止由于流出的生鐵和流出的熔液而導致的磨蝕磨損的材料是附加地耐磨蝕磨損的。內(nèi)管66由管段68組成，所述管段在一定的時間間隔內(nèi)由新的管段68a替換，以用于彌補出現(xiàn)的磨蝕磨損，其中內(nèi)管段68a穿過出口通道45的出口 47反向于熔液流2的流動方向a插入外管65內(nèi)，并且在此同時，將被磨損的管段68b穿過出口通道45的入口 69 從外管65中推出并且推入高爐46內(nèi)。內(nèi)管段68b，——熔液流2通過所述內(nèi)管段進入高爐46的出口通道45內(nèi)——，突入高爐內(nèi)一定尺寸，以用于保護外管65和高爐46的爐襯67 免受磨蝕磨損。該內(nèi)管段68b承擔在傳統(tǒng)的出爐法中在高爐的爐襯的內(nèi)側上的所謂的菌狀件的功能。新的管段68a的插入時間間隔選擇為，使得避免內(nèi)管段68的損壞，并且因此排除爐渣或熔液與外管65地接觸。 在外管65和內(nèi)管段68之間存在基于礦物質(zhì)的潤滑劑70，所述潤滑劑在流出的鐵和流出的爐渣具有高溫的情況下發(fā)揮其完全的滑動特性。 在圖15中示出的出口通道45的外管65和內(nèi)管66配備有組合式加熱和冷卻系統(tǒng)， 所述組合式加熱和冷卻系統(tǒng)由安裝在外管65上的至少一個空心螺旋管71組成，所述空心螺旋管由導電材料，最好是銅制成，其中流過螺旋管71的冷卻介質(zhì)導致，在出爐后通過用于使熔液流減速的調(diào)節(jié)裝置觀的磁場使熔液流2減速后，保留在出口通道45內(nèi)的熔液冷凝，并且其中為了開始重新的出爐過程，連接在具有高的電流強度的高頻交流電上的螺旋管71在出口通道45內(nèi)冷凝的熔液中產(chǎn)生大的渦流，以用于熔化所述冷凝的熔液。通過這個出口通道概念，可能的是，可有利地利用在出口通道內(nèi)的熔液流的先前在出爐過程中令人擔心的冷凝或凝固的效果，并且為了顧及出口通道的封閉且為了開始重新的出爐過程，在出口通道內(nèi)且最好在生鐵堵塞物的外周區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大的渦流，以用于熔化堵塞物。熔化開始于在出口通道內(nèi)冷凝的堵塞物的相對于出口通道的內(nèi)壁的邊界面，使得在堵塞物完全熔化至芯之前，通過高爐的內(nèi)壓從出口通道中擠壓出堵塞物。如圖16的用于調(diào)節(jié)非鐵磁性熔液流2的流速和使其減速至靜止的裝置72，其特征在于，所述裝置具有由鐵磁性的渦流阻尼材料，最好是變壓器片組成的芯73，所述芯具有多個設置成排的極對74，所述極對形成用于容納用于熔液流2的構成為管10的導流元件的間隙75 ；以及設置在極對74的極78、79的極靴76、77上的感應線圈80、81，借助三相 L1、L2、L3的一次性利用供給所述感應線圈三相電流，以用于產(chǎn)生具有最大和最小場強度的兩極行波電磁場。如圖16的調(diào)節(jié)裝置的缺點在于，場強度的振幅在從一個極對移動到下一個極對時，在中間位置上減弱，為了避免或防止振幅減弱，調(diào)節(jié)裝置72在實際應用中根據(jù)在圖17 中的圖示借助多個極對74和三相電流的每相L1、L2、L3的多次利用來實現(xiàn)，以用于產(chǎn)生具有在圖18a和18b中示出的磁通密度分布的多極行波磁場，在所述分布中獲得先前借助圖說明的渦流增強技術的雙重利用。
1權利要求
1.一種用于在流過通道狀或管狀的導流元件時，尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，通過電磁場調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液的流速和使其減速的方法，其特征在于， 所述液體流或熔液流在封閉的導流元件內(nèi)通過具有不變的極性的至少一個靜止磁場引導， 使得磁場線橫穿過所述熔液流的整個橫截面，在所述熔液流內(nèi)垂直于所述磁場線通過感應引起電壓，所述電壓的高低與所述熔液流的局部流動速度和所述磁場的局部強度成比例， 所述電壓在所述熔液流的流動橫截面上產(chǎn)生在局部具有不同強度的電渦流，所述電渦流徑向和軸向地相對于所述熔液流的所述流動方向定向，其中由于磁場和渦流的共同作用，產(chǎn)生影響所述熔液流的流速的在局部具有不同強度的力，并且所述熔液流的流動特征隨著磁場強度的增加而變均勻且變慢。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔液流被引導通過導流元件，以用于借助相當強的減速力來降低電阻和由此導致的渦流增大。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述導流元件被冷卻，以用于在內(nèi)壁上由冷凝的熔液構成防止磨損的保護層。
4.一種用于在流過通道狀或管狀的導流元件時，尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，通過電磁場調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液的流速和使其減速的方法，其特征在于， 所述液體流或熔液流在封閉的導流元件內(nèi)通過靜止的交變磁場或通過具有多極行波電磁場引導，使得磁場線橫穿過所述熔液流的整個橫截面，并且在所述熔液流內(nèi)通過感應引起電壓，通過所述電壓在所述熔液流內(nèi)產(chǎn)生軸向的渦流，并且由于磁場和渦流的共同作用產(chǎn)生能夠使所述熔液流的流速下降以及使所述熔液流加速和停止的力。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述溶液流的具有最高流速的區(qū)域內(nèi)，尤其是在所述熔液流的中央?yún)^(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生作用在所述熔液流上的最大的力。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，用于使用于產(chǎn)生所述行波磁場的感應線圈工作的三相電流的電網(wǎng)頻率變化，以及通過三相電流的頻率變化引起所述行波磁場的速度變化，以用于影響在所述熔液流內(nèi)產(chǎn)生的所述渦流和作用在所述熔液流上的所述力。
7.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，由于所述具有不變的極性的磁場和所述渦流的共同作用產(chǎn)生反向于所述熔液流的所述流動方向的力，通過所述力，在湍流同時減少的情況下，降低所述熔液流的流速。
8.如權利要求4所述的方法，其特征在于，由于所述交變磁場以及所述行波磁場和渦流的共同作用，產(chǎn)生反向于所述熔液流的流動方向的力，所述力能夠使所述熔液流的流速下降且使所述熔液流停止，并且能夠使所述熔液流的流動方向反向。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，通過所述磁場來增強或減弱作用在所述熔液流上的力。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述交變電磁場的和所述行波電磁場的頻率以及產(chǎn)生所述交變磁場和所述行波磁場的電流的頻率能夠改變，并且能夠適應不同的情況。
11.如權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，在所述熔液流流入磁路的磁場時且在所述熔液流從所述磁路的磁場中流出時，所述磁場在閉合磁路中的磁通量反向于所述熔液流的流動方向?qū)υ撊垡毫髌鹱饔玫綔p速的作用。
12.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，至少兩個具有不變的極性的獨自閉合的磁場的串聯(lián)，其具有所述磁場的磁通量的雙重利用和所述渦流的雙重利用，以用于提高對熔液流的減速作用。
13.如權利要求1至12中任一項所述的方法，其特征在于，利用在生鐵和爐渣上的不同的磁場作用，分離熔液流的這兩個組成部分。
14.一種用于尤其在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，根據(jù)權利要求1所述的方法調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液的流速和使其減速的裝置，其特征在于，所述裝置具有由鐵磁材料制成的芯G)，所述芯⑷具有兩極(6、7)，所述兩極(6、7)形成間隙(8)，所述間隙 (8)用于容納用于熔液流O)的導流元件(9)；以及設置在所述芯(4)上的感應線圈(12、 13)，所述感應線圈(12、13)用于產(chǎn)生具有不變的極性的靜止的磁場(3)，所述磁場(3)作用在位于設置在所述兩極(6、7)之間的所述導流元件(9)內(nèi)的所述熔液流( 上。
15.如權利要求14所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述芯(4)構成為磁軛(5)，在所述磁軛(5)上安裝有所述感應線圈(12、13)。
16.如權利要求15所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述芯(4)構成為具有兩個磁軛(5、 5a)的雙磁軛( )，在所述兩個磁軛(5、5a)上設置有四個感應線圈(12、13、30、31)。
17.如權利要求14至16中任一項所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，用于所述熔液流(2) 的所述導流元件(9)構成為導管(10)，所述導管(10)由導電材料，尤其是銅制成。
18.如權利要求17所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述導管(10)配備有用于輸送冷卻介質(zhì)的冷卻通道06)。
19.如權利要求14至18中任一項所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述芯的所述極 (6,7)的和所述間隙(8)的尺寸與用于所述熔液流(2)所述導流元件(9)的尺寸相匹配。
20.如權利要求19所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在所述芯的所述極(6、7)之間的所述間隙⑶和所述導管(10)的直徑測量為，使得用于打開高爐G6)的出口通道05) 的出料口鉆孔機的鉆頭和鉆桿以及出料口堵口機的相應的設備能夠穿過所述導管(10)導入所述間隙(8)內(nèi)。
21.如權利要求14至20中任一項所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，用于產(chǎn)生具有不變的極性的磁場的感應線圈Gl)構成為超導體，尤其是高溫超導體。
22.如權利要求21所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，每個感應線圈裝入具有用于冷卻所述線圈的液態(tài)氣體池G4)的熱絕緣的腔室G2)內(nèi)。
23.如權利要求14至22中任一項所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，用于引導和傳導磁通量(14)的所述磁軛(5)以封閉的箱(51)的形式包圍所述感應線圈(12、13)，以用于實現(xiàn)最大可能的磁效率。
24.如權利要求23所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包圍所述感應線圈(12、13、30、31)的所述箱(51)的自由空間(55)用能夠流動的材料，最好是細粒的沙填充。
25.如權利要求14至對中任一項所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，相同的調(diào)節(jié)裝置08) 作為附加裝置設置在高爐G6)的所述出口通道05)的出口 07)前，并且所述出口通道 (45)連接在所述調(diào)節(jié)裝置08)的所述導管(10)上。
26.如權利要求25所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在作為附件裝置安裝在高爐06)的所述出口通道G5)前的所述調(diào)節(jié)裝置08)和所述出口通道05)的所述出口 07)之間， 或者在所述導管(10)的所述出口(64)前，設置有阻塞機構，以用于在所述熔液流(2)通過所述調(diào)節(jié)裝置08)的所述磁場C3)減速后，長時間地阻塞所述出口通道05)。
27.如權利要求14至沈中任一項所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述高爐06)的所述出口通道0 通過外管(6 和能夠在該外管內(nèi)軸向移動的內(nèi)管(66)形成，其中所述外管(6 與所述高爐G6)的爐襯(67)固定地連接，兩個管(65、66)由高強度的材料，最好是陶瓷組成，并且所述內(nèi)管(66)的材料是附加地耐磨蝕磨損的。
28.如權利要求27所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述內(nèi)管(66)由管段(68)組成，所述管段(68)在一定的時間間隔內(nèi)由新的管段(68a)替換，以用于彌補出現(xiàn)的磨蝕磨損，其中所述新的管段(68a)穿過所述出口通道05)的所述出口 07)反向于所述熔液流(2)的所述流動方向(a)插入所述外管(6 內(nèi)，并且在此同時，將被磨損的內(nèi)管段(68b)穿過所述出口通道05)的入口(69)從所述外管(65)中推出并且推入所述高爐G6)內(nèi)。
29.如權利要求27和觀所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述被磨損的內(nèi)管段 (68b)，——所述熔液流( 通過所述內(nèi)管段(68b)進入所述高爐G6)的所述出口通道 (45)內(nèi)——，突入所述高爐G6)內(nèi)一定尺寸，以用于保護所述外管(65)和所述高爐06) 的所述爐襯(67)免受磨蝕磨損。
30.如權利要求27至四所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述出口通道05)的外管(65) 和內(nèi)管(66)配備有冷卻裝置，以便導致，在所述熔液流( 減速后，留在所述出口通道G5) 內(nèi)的熔液冷凝。
31.如權利要求30所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述出口通道05)的外管(65)和內(nèi)管(66)配備有組合式加熱和冷卻系統(tǒng)，所述組合式加熱和冷卻系統(tǒng)由安裝在所述外管 (65)上的至少一個空心螺旋管(71)組成，所述空心螺旋管(71)由導電材料，最好是銅制成，其中流過所述空心螺旋管(71)的冷卻介質(zhì)導致，在出爐后通過用于使所述熔液流減速的調(diào)節(jié)裝置08)的所述磁場使熔液流( 減速后，保留在所述出口通道0 內(nèi)的熔液冷凝，并且其中為了開始重新的出爐過程，連接在具有高的電流強度的高頻交流電上的所述空心螺旋管(71)在所述出口通道0 內(nèi)所述冷凝的熔液中產(chǎn)生大的渦流，以用于熔化所述冷凝的熔液。
32.一種用于根據(jù)權利要求4所述的方法調(diào)節(jié)非鐵磁性熔液流的流速和使其減速至靜止的裝置，其特征在于，所述裝置具有由鐵磁性材料組成的至少一個芯(73)，所述芯(73) 具有多個設置成排的極對(74)，所述極對(74)形成用于容納用于熔液流O)的導流元件 (9)的間隙(75)；以及設置在所述極對(74)的極(78、79)的極靴(76、77)上的感應線圈 (80、81)，借助三相(L1、L2、L3)的一次性利用供給所述感應線圈(80、81)三相電流，以用于產(chǎn)生兩極行波電磁場，或者借助每個相(L1、L2、L3)的多次利用供給所述感應線圈(80、81) 三相電流，以用于產(chǎn)生多極行波磁場，所述多極行波磁場作用在位于設置在所述極對(74) 的所述兩極(78、79)之間的所述導流元件(9)內(nèi)的所述熔液流( 上。
33.如權利要求32所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述芯(73)由渦流阻尼材料制造。
34.如權利要求33所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述芯(73)由變壓器板制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過磁場，尤其是在如高爐和熔爐的冶金容器出爐時，調(diào)節(jié)非鐵磁性的導電液體和熔液流的流速和使其減速的方法。該方法的特征在于，熔液流在封閉的導流元件內(nèi)通過至少一個具有不變的極性的靜止磁場、至少一個靜止的交變磁場或者通過多極的行波磁場引導，使得磁場線橫穿過熔液流的整個橫截面，并且在熔液流中通過感應引起電壓，通過所述電壓，在使用不變的極性的靜止磁場時，在熔液流中通過感應引起徑向和軸向的渦流，并且在使用靜止的交變磁場或行波電磁場時，在熔液流中通過感應引起軸向的渦流，并且由于磁場和渦流的共同作用，產(chǎn)生影響熔液流的流速的力。
文檔編號B22D41/60GK102177257SQ200980139898
公開日2011年9月7日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權日2008年8月7日
發(fā)明者漢斯-烏韋·莫根施特恩 申請人:Tmt出鐵測量技術有限公司