本发明改进了用于金属棒材连续浇铸的设备。特别着重于对1983年11月发表于美国专利4，414，285中题为“连续金属浇铸法，设备及产品一文中（作者赫尤 勒·娄瑞和罗勃特.梯.弗罗斯特等发明者并属于通用电器公司）所介绍的，用于超长度连续浇铸中的电磁浮熔浇铸工艺中改进的电磁浮熔绕组部件作了进一步的改进。 上述引用的美国专利是唯一利用了浮熔电磁场作连续浇铸金属棒材的工艺。用这种方法来克服浇铸棒材时熔融状态的固化过程中出现的摩擦力，力和重力的作用。为此将一多匝绕组接至一多相电源，对固化时管状热交换器内的熔融金属柱提供一个浮熔电磁场。该浮熔电磁场是个以向上移动形式出现的电磁场，并以此使熔融的金属柱约束在一起，大致上使它处于失重状态，在热交换器/浇铸凝固区内，降低其液压头，用一个棒料提取机构从热交换器/浇铸管后凝固的上方将固化的棒材取走。
在高能高温环境下具有上述性能地电磁浮熔浇铸设备在结构上和和运行中还存在着某些问题。
通用电力浮熔浇铸工艺（以后称之谓GELEC（TM）过程）要求一个强的向上移动的电磁场，它产生在管状浇铸容器/热交换器的部件内，当熔融的金属柱凝固时，用它来支承和约束液态的金属柱。当今为了实现这一过程而建的这种浮熔设备依靠在36 浮熔绕组中通过-800至1000安电流来产生浮熔电磁场。因为大小适当的带绝缘的导线不能连续承受这样大的电流。通常采用水冷铜管来做浮熔绕组。紧挨着热交换器外壁。装有绕组。接着就是用绝缘材料制成的一个管状浇铸容器。这类绕组能使管状浇铸容器内的磁场强度最大。
需要一个能通过冷却水的管形绕组，还要做好与电缆或汇统排间的连接，并能经受很大的载电流，这将会引起许多机械和电器方面的问题。此外，因为磁浮熔绕组是用铜管制成的，其匝数还须很小（典型的是每项三匝），结果是浮熔磁场不会完全均匀。这一不均匀性必然会在用这种方法生产出来的铸棒中偶然见到轻微的不均匀的颗粒结构。
一个实际可行的，10至50千瓦的单相高频固态电源，其输出电压大致为100-500伏。这一高电压低电流输出必须用一个强迫风冷或水冷的降压变压器以产生上述浮熔绕组所要求的。一低电压高电流，由于一个高频10-50千瓦三相降压变压器设计和生产很困难。而用前使用的降压变压器及其连接高电流的供电电缆或向浮熔绕组电的汇流排又不能得到满足，因此非常希望设计出更简单，更经济的设备。
为了克服这些困难本发明设计出一个高效而又经济的结构。
本发明针对上面讨论到的问题，通过使用一个经改进后的浮熔绕组部件，提供一个唯一不易发 的解决办法，该部件利用了一种新颖的磁通集中部件。为了提高在原先工艺中用于产生大磁场的多匝绕组的使用寿命，采用了磁通集中部件，它尚未被推荐也未用于熔融金属的电磁浮熔技术中。一种磁通集中器的原先是技术说明发表在 金和、D普 特纳的科学仪器评论中524至533页题为“高强度脉冲电磁场中使用的磁通集中器”的论文中。一种用于涡流测试仪中的不同形式的磁通集中部件在约翰P华勒士和罗勃脫勃路克于1925年3月18发行的美国专利3.872，379中发表题目为“使用带裂缝的单匝导电部件的涡流测试仪”。
本发明中提供了一种用于熔融金属的电磁浮熔技术的浮熔绕组部件，包括许多带裂缝和环形导体，它们围绕一个管形的浇铸容器，其中是浮熔的液态金属柱按照浮熔浇铸（GELEC（TM））工艺通过冷却将其固化，每个环形带缝的导体与产生电磁场的绕组是感应偶合的，并在导体周围制作一个匝数很多的绕组。每个带裂缝的环形导体用来集中绕组产生的电磁场，大致都集中到它围绕着的管状浇铸容器截面中央。且其能与降压变压器一样。一个单独的带缝的环形导体（或一组薄导体）和连的产生电磁场的绕组由一多相激历电源中的每相来供电。该电源是专供GELEC（TM）中的浮熔绕组部件使用的。
使用带缝环形导体的磁通集中装置具有许多重要，但不太明显的优点。一个优点是它减小或消除由于使用多匝水冷铜管结构引起的难以避免的绕组感应场的变化。另一个优点是带缝的环形导体构件都将均匀地紧靠向浇铸金属柱并增强柱上的电回复力，因此能较好地控制浇铸金属柱的直往。此外，具有同等重要的是采用了经改进后的带缝环形导体磁通集中器的浮熔部件可用一较低阻抗装置来产生一个较高的浮熔磁场。随之降低了浮熔绕组部件对电压的要求，以及对总功率率的要求，而提高了用电的效率。例如阻抗降低40%，会使驱动电压和输入功率二者都降低40%。由于加上了磁通集中装置，在激历绕组四周内的磁通密度有效地被传到即磁通集中盘中央的圆柱体内。磁通从激历绕组周围到盘中央圆柱体内的这一位移是很精确的，这正是浮熔浇铸过程（GELEC（TM））所希望的。使用了磁通集中器后绕组中央的磁通密度比没用它时要更高一些，更主要的是用了磁通集中器后从中央向外的磁通梯度（即磁通密度随距离的变化）亦更高出许多。在浮熔金属柱上决定向内压力的磁通梯度比要求的梯度值要更高一些。
在现存的浮熔浇铸设备中，当熔融的铜在开始浇铸时升至熔融绕组/热交换器部件时浮熔绕组的阻抗变动十分明显。当绕组内部有铜（熔融的和凝固的）时，与浮熔绕组偶合的电力负荷会导致这一阻抗变化。因为绕组内阻抗的变化在运行前，通过调整反向输出电压，将浮熔绕组电流至于所要求的值，在 动后，必须很快将其保持在所要求的值上。在加用了磁场集中装置后就已消除了这一问题，这是因为高导电盘能 般地降低了激历绕组的阻抗，且集中盘中央附近的熔融金属对激历绕组阻抗有很小的影响，或根本不产生更进一步的影响。因此磁通集中装置使它有可能在开始浇铸前能更准确地设置浮熔绕组的电流，并在起动过程中保持这一电流值。
图的简介
当你将图与后面的详细说明一起使用时就能清楚地了解本发明的特性和优点并马上会赏识它们的，好几张图中有类似的部件都有同样的特性，其中有：
图1是带缝的环形导体的磁场集中装置的草图，它用于-按本发明改进后的电磁浮熔绕组部件之中。
图2是本发明在一多匝电磁感应绕组的磁场中，电压随距离变化的特性曲线，并用来说明磁通集中前后的差别，其中绕组只有一个空的中心与图1中所示插入其间的带缝的环形导体的磁通集中器相对立。
图3根据本发明改进后制成的浮熔绕组部件的一个具体的剖面图
图4使用根据本发明制成的经改进后的绕组部件的电磁浮熔浇铸装置的方框图。
图5是用于带缝的环形导体磁通集中器中可替换结构的平面图。它是用于图6中所示的改进后的浮熔绕组部件的一种可替换的组装式的组件，及
图7，7A和7B介绍了本发明的另一种具体的装置，适用于浇铸有短形横截面的平板材料的设备。
实施本发明的最佳方式
图1是一个带缝的环形导体11用带绝缘的导线绕了好几圈的绕组12，绝缘导线绕在环形导体的外侧圆周上。由交流电源13对该绕组供电。环形导体11中央形成的空区14，通过不导电的裂口15与导体11的外圆周相通。一瞬间电流以箭头16所示方向流往外侧的初级多匝绕组12。在环形导体11外圆周上感应一个按箭头17所示的反向的电流。因为在原边绕组12中的安匝数必须大致与导体11中的安匝数相等，所以导体11中的电流将很大（该导体相当于一单匝的次级绕组）。若图中没有不导电的裂口15，电流17仍一样大，因为有趋表效应之效，主要部分都流在盘的外缘。在中央空区14内部产生的电磁场，将是最小的。然而有了不导电的裂口15之后，从环形导体中央空区14到导体外圆周，迫使电流在导体中沿裂口15两侧和中央空区四周按箱头18所示方向流动。依靠这一沿中央空区14圆周流动的电流在中空区14中产生一个所要求的高的电磁场。
实质上，外圆周上的多匝原级绕组12和带裂缝的导体构件组成-电流变压器，因此即有较大的直径和好多匝的高压低电流的激历绕组12，能产生-低电压高电流，它沿环形导体11中央空区14四周流动。空区14的直径比绕组12的直径要小好多，因此在空区中产生-很大的磁通。它就是高度集中的中心磁通，它是实际浮熔浇铸过程所必不可少的。
从前面的说明得出磁场产生电流是值得重视的。并提供了在浮熔浇铸过程中必不可少的电磁力，它主要围绕在带缝环形导体11的中央空区内。这一特性有很大的优点，因为插入了带裂缝的环形导体使浮熔磁场的激历绕组的实际内径减小，这好象用-每米匝数相同的绕组来取代，只不过内径是用带裂缝的环形导体11的内径来取代。这得以-低阻抗的装置来产生一个更强的磁场，并降低对激历电源的功率要求。因此环形带缝导体构件11起着磁通集中器的作用，并有效地使多匝绕组12所产生的磁通增加，大致等于多匝绕组12的总面积被内部中央空区14的面积除后的值。
将磁场探头对带缝环形导体组件11的集中效应的测试结果示于图2之中。图2中所示虚线表明没用带缝环形导体组件集中磁通时多匝绕组12中央以高斯计的磁通密度。右上角的实线表明插入带缝环形磁场集中器11后，所得的测量结果。这是针对在直径为6.5厘米平面迴路内绕了十匝的多匝激历绕组所得的数据。带缝铜制环形导体组件11其外直径为6.5厘米中空区的直径为1.5厘米，其厚度为0.6厘米。将重复频率为1千周脉宽为1微秒的电源加至该多匝绕组上。从图2可知带缝环形导体组件11感应导致中央空区14中磁通有一很大的累计增张。
在改进后的电力浮熔浇铸（TM）设备的浮熔绕组部件中，由浮熔场产生的用于实现金属浇铸工艺的电流，主要绕着带缝环形导体组件11的中央空区14的四周流动，这优于过去使用的多匝绕组驱动的设备，其优点是对电流通路不加限制，因此电流通路及它产生的合成电磁力，能在中央空区14周围集中起来，在那里的熔融金属柱有一个较大的直径。这事实上明显地增加了起到模子作用的浮熔电磁场的容积效应的稳定性，并有助于减少凝固棒材产生直径的平均方差。
附图3介绍了浮熔浇铸设备中经改进后的浮熔绕组部件的一种最好的结构，它利用了许多如图1中所示的用作磁通集中器的带缝的环形导体组件。在图3中示出了一根轧制成的管形浇铸容器19，它是用耐高温的材料制成的。如陶瓷，石墨，锆等材料，但也不限于这些材料。浇铸容器19由一个环形水冷式的热交换器21将其冷却，后者直接围绕着管形浇铸容器19的周围。以后结合图4会对此作出说明，意即连续将一种冷却液通过该环形热交换器21。同时将图示液态金属23送入管形浇铸容器19的低端，不断升高。当熔融金属23在管形浇铸容器19中上升时这全靠熔融电磁场的作用来做到浮熔的。并在图示的熔融金属与固化金属交界而处24将其冷却，随后，从管形浇铸容器19顶部，将固化好的棒材抽出。抽出固化后的棒材产品25的方法，将结合图4在后面再作详细介绍。在浮熔金属柱外表面与管形浇铸容器四周内壁之间，靠电磁场的作用形成一个很小的间隙。一旦液态金属柱固化时，其直径将进一步收缩，以此保持这一冷却的间隙。
如图所示在固化区的四周24处产生电磁浮熔磁场的方法。是根据本发明的一个新的浮熔绕组设备来产生一个电磁浮熔场，它能在固化区24内消除液态金属柱的液态压头，并使液态金属柱在这个区域内大致处于失重状态。同时在液态金属柱外表面与浇铸容器19四周的内壁之间保持一预定的距离。为了这一目的，提供了建立并保持电磁场的值的方法（以后会参照图4作出说明的），因此液态金属柱23的截面积的尺寸，可大到足以消除在液态金属柱的表面与管形浇铸容器四周内壁之间由高热耗引起的实际间隙的变形。在这种情况下，浮熔绕组设备的作用是保证液态金属柱23与水冷管形浇铸容器19之间最佳的热传导，同时马上降低作用在液态金属柱上的摩擦力，粘滞力和重力，直至最小。根据这一说明，管形浇铸容器19，不仅用作浇铸容器，亦当作热交换器来使用，这是值得赞赏的。往后还将把它作为管形浇铸容器/热交换器19，21来引用这一部件。
图3中示出的这一新的改进后的浮熔设备，由註有11A，11B和13C的许多带缝环形导体所组成，它们沿纵向围绕在管形浇铸容器19，21的四周，在那里，将浮熔着液态的金属柱冷却。在图3所示本发明的具体设备中，每个标有11A，11B和11C的带缝环形导体是由一组带缝环形盘片所组成，彼此间是绝缘的，且都与图1中所示带缝环形组件相似。在每个导体组11A，11B和11C中带缝环形盘片11的数目和厚度可以根据个别装置的设计指标来改变。还用绝缘组件10将每个导体组11A，11B，和11C隔开，并组成一整体。每个导体组件11A，11B和11C以感应偶合的方式与一多匝的产生电磁场的绕组偶合在一起，即与用绝缘的导线绕了许多匝的绕组12A，12B和12C感应偶合在一起。还可以进一步有选择地与其相连的导体组件11A，11B和11C的环形外表面分别以图3所示的方式用柱形绝缘的表面10A，10B和10C将其绝缘。工作时，每个多匝绕组12A，12B和12C由后面会结合图4介绍的多相电源为其供电。导体组件11A，11B和11C将按前述的如图1所示以电流变压器的方式工作，即将加至各项绕组12A，12B和12C上的较高的电压和低电流转成一个低电压，并在中央空区14周围形成大电流。这一大电流产生一个穿过各个导体组中央空区的集中了的磁通，并作用于管形浇铸容器/热交换器19，21内的液态金属柱23之上。由于每个绕组部件12A，12B和12C的相位不同，而产生了一个向上移动的电磁波。这个电磁波作用于固化区24内的液态金属柱上，使在这一区内的液态金属柱处于失重状态，致使液态金属柱外表面与管形浇铸容器/热交换器19，21内表面之间的间隙为最小。
请参阅图4，待浇铸的熔融的金属存在炉内（未示）从那里将它按图中箭头32所示方向送入浇铸熔炉31内，达到所要求的基准面以便使如图3所示由管形浇铸容器/热交换器19，21和带缝环形组件组装成的11A，11B和11C以及外面的绕组12A，12B和12C构成的浇铸部件35的液态金属的液面达到所希望的高度。将浇铸部件35垂直向上装在浇铸熔炉31的上方开口处。用一提取部件将从那里抽出的新铸出的固化的棒材产品25经中间的冷却站36A送入预冷站36，可以将从那里共来的预冷后的固化后的棒材产品25用提取滚轮37和38送至连热轧机39和41（有时要求这么做），最终将其冷却至室温，并在绕制站绕成卷，以便存储及送往用户那里去。换言之可用提取滚轮37和43取出棒材产品，冷却至室温不再作任何处置就储存起来。
工作时，熔融的金属以液态金属柱如图3中的23所示靠重力或来自熔炉（未示）的带压力的熔流从浇铸熔炉31中移入浇铸部件35。储存熔炉在连续浇铸时按需要可连续地或间断地向浇铸熔炉送熔融的金属。熔融金属柱23（图3）就是这样开始建立起来的，并在以后保持在这样一个水平上，这时利用浮熔绕组部件产生的向上移动的电磁波能有效地降低，甚至消除该柱的液压压头。用三相交流电源和控制器26对每个多匝电感应绕组12A，12B和12C供电，结果多相激历电流就按图3所示和以前面所说的方法产生一个向上移动的浮熔电磁波。控制器26分别熟知结构时，独立的频率控制部件和功率控制部件28的控制。
为简单起用当三相电源如图4所示的安排时，最好对浮熔绕组部件采用6相激历的方式。然而显然能采用其他的多相供电系统和绕组安排等技巧。例如如图6所示将12个多匝绕组12A，12（-B′），12C，12（-A′），12B和12（-C′）在改进后的浮熔绕组35周围沿垂直方向以大致正常的绕组排列法重复二次在浇铸容器/热交换器管19轴线上安排好。以串联的方式将这些绕组连好。形成-28-6相系统。该系统以绕组激历频率的二个波长延续以便决定浮熔区的长度。在前面引用的美国专利4，414，285的图5中 大致说明了这一类布局。并完整地用于此。如果只想用一单独的6相绕组系统，该系统延续一个绕组激历频率的波长，那末图6中所示的多匝绕组12A，12（-B′）等等的数目将减至只有单独的一组，而取消了到第二组绕组去的电气连接。用连成三组，四组或其他各相绕组结合成一组的其它绕组布局显然都将是受到上面揭示内容的启示。
上述改进后的多相浮熔绕组部件产生一个不断向上移动的电磁波，其移动的速度正比于前后磁通迴路间的距离以及激历的频率。原多匝激历绕组12A，12B和12C都是沿浮熔管部件35长度垂直地排列着的，因此整个液态金属柱和新固化的金属产品中只有浮熔管部件35的最低的那部份才能在浇铸时大致上处于失重状态。这时液态金属柱23在浮熔管35的固化区中液压压头为零，因此液态金属柱大致是无压力的。由于没有压力，这意味着在液态金属柱外表面与浇铸容器内壁四周之间没有眞正的连续的压力接触，在固化区24中，液态金属柱没有什么压头，结果在固化区内用在固化着的柱面上的摩擦力粘滞力和重力一样都被降至最小。
为了限制浇铸设备及浮熔管部件35的长度，为了降低整个固化区中维持液态金属柱失重所要求的输入功率，希望提高热交换的效率。在图3中所示的热交换器中有一冷却水有效地连续地围在上升着的液态金属柱23的四周，很快地流动，通过上端的分合管33供给截面很小的冷却液环流，并从底端的集流管34收走。热流穿过液态金属柱23与四周的石墨管19之间小间隙，（后者紧挨着用不锈钢或其他相类似的材料做成的环形热交换器的圆柱形内表面）是高效率的。通过在环形冷却室内加上短的内部的环形加强，增加层流的阻力使冷却液从流管33穿过热交换器向下流至底端的集流管34时更活跃，能进一步增强其热交换器的能力。
图3中所示浇铸容器19的石墨管的内径及系统的运行参数请如频率，向上移动浮熔电磁场的场强均如此选定即：在以界面24规定的固化区中浇铸容器19的内表面与液态金属柱23外表面之间有一个最小的标有22的环形间隙。液态金属柱固化点下面一点，虽然这种收缩是很小的，但液柱的横截面因收缩而减少却是眞的。图3中22代表的间隙是 示而已，并不精确地代表这环形间隙的值或其位置。如若在固化区中由于向上移动的浮熔电磁场产生的容积效应，允许使该间隙变大，反之，能削弱液态金属柱23与管形浇铸容器/热交换器19，21之间热传导的效率。这是因为有这样一个事实，即在场强与和取走的热之间有一个很强的反比关系之故。最终的结果是，在浇铸开始时应该调整向上移的浮熔电磁场如上面规定那样有一无压力的接触，后者全靠在固化区中出现的最小的间隙与该主要区域中良好的热传导趋于一致来决定的。然后应当将场强保持在这一设定的水平上，在整个浇铸工作过程中不应再改变，即使经过浮熔管形部件中的液态金属柱移动的速率（线速度）和铸出的固化金属产品能变动时也不例外。
从某一实际的连续浇铸观点出发固化棒材产品的温度是相当重要的，并必须维持在较窄的范围内。例如若浇铸的棒材产品是铜的，则应超过1000℃（白炽）其时将十分脆弱以至不能支持自身，为了浇铸时能达到从浮熔管部件中将棒材取出，而需承受的张力，这就得选用预冷室A。36后，再经过提取滚轮37，38。反之若棒材温度低于850℃时，这比“热”连轧39，41所能选用的温度低了。如希望在以后冷时（冷加2）能有最佳的均匀细粒结构也同样显得太冷了些。从整个系统的价格以及工艺简捷考虑，如有可能可使用热轧设备这将是个很大的优点，浮熔电磁场的剧烈搅拌和抽送作用，使浇铸的棒材有一中等的颗粒结构与实际使用中所出现的一样。在这类应用中适合于在浮熔绕组/热交换器部件35之上使用一种喷务型或云务状的冷却器36。36A去“冷却”正铸出来的固化的棒材，随后直接送至冷却器，或使用其它提取滚轮37和43将它收集起来。
由于上述的一些考虑推荐的方法就是浇铸的速度（即液态金属经浮熔管部件35中移动的线速度）应该受图4中所示提取滚轮37，38驱动电机的控制。应该针对浇铸金属的尺寸和电阻率算出一个范围为75%至200%的浮熔率及根据美国专利4，414，285中定出的一个频率来确定其浮熔场强及激历频率。往后在整个运行过程中经选定的激历频率及浮熔电磁场的场强二者都应保持不变。
如在图3中的说明所指明的那样，都是用普通的高温绝缘导线来生产多匝绕组12A，12B和12C因为这些线都承受适中的电流。几乎不必使用冷却热交换器用的冷却液分别来冷却它，然而可能需要用强迫风冷对其进行冷却。带缝环形导体组件11位于环形热交换器水套的附近又有较大的导电截面积，虽然有很大的电流，仍能保持一适适度的温度。组成环形导体11A，11B和11C的带缝环形盘片的厚度，可以在很大的范围内加以调整以便增强它的这一能力。无论如何应事先考虑到每个带缝环形导体的每相多匝绕组部件至少要用2至3个盘片，这是为了在放有管形浇铸容器/热交换器19，21的整个中央空区中建立一个均匀的电磁场。
在组成带缝环形导体的盘片中形成的口子15不一定必须垂直对齐。因为组成导体的盘片彼此间是绝缘的，可以用盘片彼此指向某个方向的方式使这些缝带来的整个场的失眞为最小（如有可能的话）。显然在带缝环形导体组件11A，11B和11C等的中空区的截面可以有任何一种形状，例如椭圆形，6角形或其他需要的截面图形，都能用于浇铸出类似截面的棒材产品。同样该带缝环形导体的外圆周不一定是圆的而可以是椭圆，6角形或其它需要的形状。
带缝环形导体磁通集中器的外表面不一定要很光滑只求与其多匝激历绕组能有交好的偶合就行，在整个外表面上可以有环形的细槽。如果采用了一个单独的连续的多匝绕组，则可在外表面上切一连续的螺旋细槽。又根据工程中好的经验可能希望用方形截面或长方形截面的导线绕一层或几层以取代几层用圆形截面导线绕成的绕组。这类结构能使激历绕组与带缝环形导体式的磁通集中器之间有效空气隙效应降至最低。高频激历时它还能有一些别的得益如减少电容量。因为长方形导线有较大的有效导电面积。所以用它做成的激历绕组能比用圆形导线绕成的绕组有更低的热损耗I2R。在制作激历绕组时凭经验选用导线绝缘。例如使用高温漆色线或用聚合材料作绝缘的导线或使用新研制的高温绝缘材料都能减少或降低绕组部件冷却设备的价格并使之更简便。
根据上述的启示建议对磁通集中器结构作出一些修改和变动。例如将特种形状的高温铁 氧组件的铁磁材料，并入带缝环形导体磁通集中器部件中的（初）原级激历绕组的结构中去。在浮熔部件底部绕组下的电场是有疑问的，因为它离其他绕组产生的相互作用的场有一距离，如单相场一样，进而抵制液态金属柱向上移动。以适当的方式在堆集起来的部件外部放置铁淦氧组件，可以尽量减少这一抵制的作用。进而，如果在带缝环形导体组件的磁通集中器平板中的中央空区，使用了适用于铁淦氧成形组件组成的截面时，就能将它并入带缝环形导体组件装成的部件中去，以便用磁通集中部件将其所产的电磁场“整形”到所希望的场的形状。以后会结合图7对这个设备作出说明，另一种磁场成形法可以用分段或在带缝环形导体组件的内外四周处加一些口子来实现，迫使其中流动的电流产生一个最佳的磁场形状。除去带缝环形导体组件的某些，或外加一些口子，虽然达到形成磁场的目的，但失去一些磁场，反而增加了板的电抗，因此这种形成磁场的方法比使用铁淦氧来改变磁场的形状要差一些，即使铁淦氧之件在高频场中是非线性的也还是更理想些。
从具有良好的运转性能的工艺设计来说，它希望配备一种新的改进后的浮熔绕组部件，利用设计一种有某种固定中央空区横截面的一组多匝初级激历绕组，又能用于多种带缝环形磁通集中器-热交换器部件之中，后者的中央空区具有各种不同的直径，而横截面的外形和面积即保持不变。使用按这种方法构成或改进的新的浮熔绕组部件的浮熔浇铸工艺的用户只要改变内部的带缝环形导体磁通集中器-热交换器部件，它需掉换外层的初级多匝激历绕组，就能浇铸出直径为5-8毫米的棒材。
在前一节中指出在磁通集中器导体组件中央空区的横截面可以不是圆形截面。图7，7A和7B中介绍了这一类的装置。图7是一种适合于从呈矩形截面的熔融金属制造平板的装置，其中只有一相绕组时的顶视图，其矩形横截面示于图7和7A之中。因为用了几乎是矩形的磁通集中器导体组件55（它有一个拉长了的矩形中央空区61，以及一条图7和图7B中都示出缝58）的缘故，所以熔融金属板59的横截面成为矩形，矩形磁通集中器55放在外 初级多匝绕组内，在图7和7B中能看得很清楚。为了改善从磁通集中器导体组件55中发出的磁场的形状，将许多非导体，即图中标有57的铁淦氧片放在多匝初级绕组58的上下两面，而磁通集中器导体组件55按图7A中所示的最佳位置放好。铁淦氧薄片具有图7中所示的那种特殊的梯形外形，这是为了在熔融金属板59的平面截面较长的一面将磁通集中起来，正如图7中所说的那样该板有一 平的矩形截面。与此类似的具体装置示于图3和图4之中。将一层石墨衬，组成浇铸容器/热交换器19，21的水冷式热交换器放在带缝导体组件11A，11B，和11C组成的磁通集中器与液态熔融金属柱23之间，因此在这种结构中会在水冷热交换器中引入较大的电流造成相当大的损耗，这一点是值得注意的。为了避免这类损耗，最好提供一种在图5和图6中说明的本发明的具体装置。
根据图6中的某一想法，值得注意的是：图6中用11标出的带缝环形导体式磁通集中器板有很好抗械强度和刚度。如图磁通集中器导管11用导热好的金属制成，且导体组件彼此之间是绝缘的，这种组装部件能将大量的热传至从彼此绝缘的上分流管33和下集流管34，流经图5中标有51的一连串冷却装置（由导体组件构成的）中的冷却液。在这种装备中管形浇铸容器可由耐火衬里的容器如石墨，锆，钼-锆-钼合金及类似的材料构成，将衬里直接压装在由带缝环形导体11A，11（-B′），11C等堆切成的中央空区14的内壁，即由带缝环形导体式磁通集中器部件35的内壁上。部件35以同样的方式起着按图4所述的磁通集中器部件相同的作用。可是在图5和图6的部件中在带缝环形导体式磁通集中器部件内圆周与管形浇铸容器部件19内的浮熔液态金属柱23之间的空隙被减小，而大大改善了电磁场与液态金属柱之间的偶合，并减少了压装配图3所示的热交换器部件内因感生涡流所带来的损耗。通过除去了装配图3中的环形热交换器部件21使整个部件的价格降低了。
应进一步在图6中指出，每个带缝环形导体式磁通集中器11A，11（-B′），11C等是由较厚的其轴向尺寸大致与其结合的（初级）厚边多匝驱动绕组12A，12（-B′），12C等相同的单片导体所组成。这些多匝绕组分别由3相电源及控制器26来供电，并按前面所介绍的方法以及参照所引用的美国专利4，414，285中的图5进行连接。
改进后的浮熔绕组及热交换器部件应设计成这样，即将带缝环形导体组件压整在四周与其相连的初级多匝驱动绕组内，且与其结合的原级多匝绕组，管形耐火内衬及相邻的导管组件都是绝缘的。为此，可以预计图6设备中的带缝环形导体组件11由软铝材料制成，如采用铝1100。可以在每个环形组件中钻或铸出冷却液通路51，然后用熟知的电化学方法作阻抗处理。阳极处理的结果是在铝制品的整个外露表面上产生一层厚度为2/1000时的氧化膜。这种氧化膜使带缝环形导体组件和与其相连的（初）级多匝驱动绕组和管形耐火内衬之间做到彼此绝缘。利用对准好的冷却水通路将堆装成组的带缝环形组件11A，11（-B′），11C等等压装在一起，并在个别导体组件间构成严密的水封。因为冷却水通路内表面有一层氧化铝的绝缘层，所以冷却液将不能在相邻导管组件之间形成短路。如若有需需要，能往对准后的开口51插入铜，铝或其它管子，然后再装配在一起一起，因此进一步保证相邻导体组件之间不会有洩漏。氧化膜的阳极化镀层防止带缝环形导体组件之间因铜或其它导电金属管而造成短路。
从上述说明中可知，利用阳极化铝镀层使带缝环形导体式磁通集中器的组件间彼此绝缘因而在空区14内部四周产生电流的强大磁通能分别地被控制住，以便产生所希望的向上移动的，为实现浮熔浇铸工艺（GELEC（TM））所要求的浮熔电磁场。还可知道，阳极化铝氧化膜镀层因其厚度很薄其热阻是非常小的。这样一来装配式浮熔绕组结构的冷却特性与图3中所示有冷却的部件是可比拟的，甚至会比它更好些。如果有需要，可以采用别的铝材如铝2024，虽然其电阻比铝1100要高些，浮熔绕组部件运行时将带来较高的损耗，仍可用来制作导体。
如果决定改进图5和6中所示的这类改进后的浮熔部件对某些产品时冷却仍不合适，就可以采用通路51作为外加的冷却。为此，虽然使用带缝环形组件式的磁通集中器预计的好处之一是无需在浮熔绕组部件中使用带水冷的导体，然而在冷却显得不足时，可以在图3所示设备的带缝环形组件中采用这种冷却通路。无论如何，可以证实需要对图3所示带缝环形导体组件式磁通集中器进行冷却，可以用空冷，水冷或别的某种冷却液。如果需要这类冷却，能将图5所示这类冷却通路併入图3所示的带缝环形导体组件内。这类冷却通路应当放在离每个导体组件的内圈，外圈有某些距离的地方，不致妨碍或改变浮熔磁场产生的电流的流动。
上述考虑最终可限止诸如51之类的冷却通路在每个带缝环形磁通集中导体组件中的数量。确有其事，实现浮熔浇铸工艺时要求外加的冷却，有可能将导体组件挖空以便采用例如在美国专利3，872，379图9-16所介绍的环形冷却通路。通过图5中所示51那样的内部连接孔使堆装的带缝环形导体部件之间连接起来形成环形通路。设计得当并持用阳极化的磁通集中器的导管组件可以除去浇铸容器中的耐热内衬。为了产生所希望的冷却量而要求作另外的改革和变动都将会在这一发明所启示的技能中提出来。
本发明介绍一种改进了的用于连续浇铸超长金属产品，如铜棒，铝棒，镍棒，不同合金的棒材或其它金属棒材的浮熔绕组部件的电磁浮熔浇铸设备。
介绍了根据本发明而改进了的浮熔绕组部件的好几种具体的电磁浮熔浇铸设备。可以相信在此启文下，本发明将会有新的改革和变动。因此应该懂得在上述发明中个别具体装置内可以有很多改动。用附在后面的专利申报内容来规定那些是属于专利涉及的范围内的。