Устройство для перемешивания жидкого металла

 

Изобретение относится к металлургии. Целью изобретения является повышение интенсивности перемешивания за счет турбулизации потока. Устройство содержит магнитную систему бегущего поля, которая выполнена в виде набора групп линейных разомкнутых индукторов с механизмом их линейного перемещения относительно друг друга по вертикали. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик (и)з В 22 0 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706078/02 (22) 15.06.89 (46) 07.01.92. Бюл, ЬЬ 1 (71) Специальное конструкторское бюро магнитной гидооаинамики Института физики АН

ЛатвССР и Институт физики АН ЛатвССР (72) В. С. Горобиц, Ю. M. Гельфгат, М. 3, Соркин, Ю, Г, Сергиенко, А, Ф, Клепиков и М. С. Дриц (53) 621.746.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1161232, кл, В 22 0 11/10, 1985.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при кристаллизации металла в установках непрерывной разливки, при получении различных сплавов в емкостях, в установках получения монокристаллов, т.е. в технологиях с применением

МГД-устройств для перемешивания жидкого металла.

Целью изобретения является повышение интенсивности перемешивания за счет турбулизации потока.

На фиг. 1 изображен МГД-перемешиватель с механизмом перемещения, вид сбоку. пунктиром изображены величина смещения, hh индукторов в группе; на фиг, 2 — то же. вид в плане; на фиг. 3 и 4 — схема течения жидкости в емкости при двух и одной группах индукторов.

Предлагаемое устройство содержит набор индукторов 1. вертикально расположенных относительно друг друга по замкнутому контуру. Каждый из индукторов выполнен в виде пакета магнитопровода 2 с пазами для укладки катушек 3 обмотки трехфазного тока. Количество индукторов обусловлено, например, диаметром емкости, в которой Ж 1703245 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к металлургии, Целью изобретения является повышение интенсивности перемешивания за счет турбулиэвции потока. Устройство содержит магнитную систему бегущего поля, которая выполнена в виде набора групп линейных разомкнутых индукторов с механизмом их линейного перемещения относительно друг друга по вертикали. 4 ил. приготавливается сплав, либо кругляка(сляба), выходящего из кристаллизатора.

Для обеспечения регулировки режимов перемешивания магнитная система снабжена механизмом линейного перемещения индукторов относительно друг друга по вертикали, выполненным, например, в виде Я винтовой пары 4, один иэ элементов которой прикреплен к индуктору.

Устройство работает следующим образом.

При размещении устройства, например, на емкости для обработки металла и при подаче питания на обмотки 3 индукторов 1 в расплаве металла возбуждается бегущее магнитное поле, увлекающее расплав вдоль вертикальной оси емкости.

При питании индукторов от одного источника при помощи механизма перемещения индукторы группы смещают в пространстве по вертикали относительно друг друга на определенную часть полюсного деления.

Для четырехиндукторного устройства с одной группой величина смещения Ж может быть установлена по следующей формуле:

1703245

h,h =2arcsin — ", В, где г — полюсное деление;

B» — величина индукции вращающегося поля;

В, — величина индукции бегущего поля.

Наибольшая интенсивность перемешивания достигается при двух группах, т,е. когда часть индукто ров имеет одно направление магнитного поля, а вторая часть (группа) — противоположное первому.

Для обеспечения аксиально-симметричного течения следует применять одну группу, что особенно эффективно при значительном превышении глубины проникновения поля по сравнению с диаметром емкости (или диаметра слитка, выходящего из кристаллиэатора). Таким образом, меняя взаимное расположение индукторов1, можно регулировать соотношение аэимутальной и аксиальной компонент силы, возбуждаемой в расплаве, управляя направлением и интенсивностью потоков расплава, При этом не только повышается эффективность перемешивания. обуславливающая достижение высокого технологического результата, но можно, например, при кристаллизации металла регулировать движение его вблизи фронта кристаллизации и доставку веществ к фронту.

Пример. Для получения слитков системы Bi-10 % Sb путем насыщения легкоплавкой составляющей тугоплавким компонентом из твердой гглавэющей в жидкой фазе подпитки в графитовый цилиндрический тигель внутренним диаметром 30 мм и наружным 48 мм, располагаемый в четырехсекцион ном нихромовом нагревателе с проходным отверстием 70 мм, высотой загрузки 100 мм, загружают расчетное количество висмута. После расплавления металл выдерживают до установления рабочей температуры, с поверхности расплава удаляют механически окисную пленку, загружают расчетное количество сурьмы, для предотвращения окисления оставшееся пространство тигля заполняют окисью алюминия, после чего включают МГД-индуктор и проводят выдержку до окончания процесса син5

35 теэа. Температурный профиль имеет небольшой (М 0,5 ос/см) положительный градиент, минимальная температура 345 -1 С.

В результате, по мере насыщения расплава висмута сурьмой образующаяся твердая фаза (система BISb относится к непрерывным твердым растворам) отлагается вначале на нижнем торце тигля и затем по мере дальнейшего насыщения граница раздела фаз продвигается наверх до полного истощения подпитки (загрузка имеет избыток висмута), Без МГД-воздействия процесс идет за счет молекулярного и свободно-конвективного переноса крайне медленно (10 з мм/час) и образующаяся твердая фаза имеет разброс по концентрации, При применении МГД-индуктора вращающегося поля форма границы раздела сильно вогнута в твердую фазу, радиальный разброс достигает 20$. Последнее обьясняется тем, что гидродинамическая структура. генерируемая МГД-вращателем у фронта кристаллизации, представляет собой восходящую струю в центре тигля. Нисходящий поток насыщен тугоплавким компонентом, кристаллизация данного состава у стенок тигля способствует концентрации легкоплавкой составляющей в центре слитка с соответствующим понижением ее температуры кристаллизации.

Использование реверсирования меридиальных потоков с помощью предлагаемого устройства позволяет получить уплотненную границу раздела и снизить разброс до 2-4 .

Формула изобретения

Устройство для перемешивания жидкого металла, содержащее магнитную систему бегущего поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения интенсивности перемешивания за счет турбулиэации потока, магнитная система выполнена в виде набора групп линейных разомкнутых, вертикальHQ расположенных ho замкнутому контуру, индукторов с обмотками трехфазного тока с механизмам их линейного перемещения относительно друг друга по вертикали.

1703245

1703245

Fur Р

Составитель 3. Кок

Техред М.Моргентал

Редактор M. Янкович

Корректор М. Кучерявая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 18 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5