Способ плавки металлических проводников во взвешенном состоянии и индуктор для его осуществления

 

(, " -!

Йг,Т). ;" I, (II,òßÓÙäõEÖ,1 g

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

0i>768019

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5!1М К„з

Н 05 В 6/10 (22) Заявлено 270574 (21) 2029133/24-07 с присоединением заявки ¹ 2087546/24-07 (23) Приоритет

Опубликовано 300980.Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 300980

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 365. . 52 (088 ° 8) В.И. Меркулов, Е.С. Паславский, Б.К. Остапченко и В.И. Третяк (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина институт кибернетики AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЛАВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ

ВО ВЗВЕМЕННОМ СОСТОЯНИИ И ИНДУКТОР

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к спецметал лургии и может быть использовано при бестигельной плавке металлов и сплавов, а также при напютении тонких пленок металлов и полупроводников.

Известны способы плавки во взвешенном состоянии, в том числе и кондуктивным подводом тока к проводнику f1) .

Однако эти способы и устройства не дают воэможности устойчивого удержания расплава и осуществления плавки плоских проводников.

Известен способ плавки металлических проводников во взвешенном состоянии, при котором проводник помещают во вращающееся с реверсом магнитное поле круговой или близкой к круговой поляризации (21 .

Известен также индуктор для его осуществления, содержащий, по меньшей мере, две электрически связанные между собой обмотки, подключенные к генераторам переменного тока со сдвигом 25 фаз f2) .

Однако известный способ и устройство не могут обеспечить удержание тонких пленок жидкого металла в силу специфики магнитного поля в индукто- 30 ре, которое придает металлу форму, близкую к сферической, и устойчивое удержание металлов с большим соотношением плотности к проводимости (например, свинец, олово и другие); не позволяют регулировать соотношение твердой и жидкой фаз удерживаемого металла изменением теплоотвода индуктора. Цель изобретения — обеспечение устойчивого удержания жидких проводников кондуктивным способом в форме тонких пленок, устойчивое удержание жидких проводников с большим соотношением плотности к проводимости, регулирование соотношения твердой и жидкой фаз удерживаемого проводника.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе указанное ю. вращающееся поле создают путем кондуктивного подвода к проводнику многофаэного тока и под проводник подводят дополнительное магнитное поле того же тока.

Индуктор для осуществления этого способа выполнен так, что обмотки расположены соосно по вертикальной оси, верхняя из укаэанных обмотбк-выполнена в виде симметричной многолепестко768019 вой пластины с количеством лепестков не менее четырех и с отверстием в центре, нижняя — в виде набора из, по меньшей мере, двух параллельных в горизонтальной плоскости и разделенных электроизоляцией шин, расположенных симметрично относительно той же вертикальной оси таким образом, что их концы спроектированы на лепестки пластины, электрическая связь обмоток выполнена соединением концов шин с концами лепестков, причем ширина шины выбрана не менее диаметра отверстия, а зазор между верхней шиной и пластиной — не более того же диаметра.

На фиг. 1 схематически изображено, устройство, общий вид, на фиг. 2— верхняя обмотка устройства; на фиг.3нижняя обмотка устройства. т

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

К удерживающему проводнику кондуктивно подводят ток. Для равновесия жидкого проводника необходимо, чтобы магнитное давление под образцом было больше, чем над ним. Это достигается создаваемым дополнительным магнитным полем, которое складывается с полем тока, протекающего по жидкому проводнику, под жидким проводником и вычи тается над ним. Разность магнитных полей над жидким проводником и под ним создает разность магнитных давлений. Выбор направления дополнительного магнитного поля позволяет создать давление снизу больше, чем сверху.

Благодаря разности давлений жидкий проводник находится в равновесном состоянии — силы гипростатического давления уравновешиваются разностью магнитных давлений. Достаточно частый реверс направления вращения магнитного поля предотвращает увлечение образца полем и препятствует возник новению неустойчивостей.

Способ осуществляется устройством, †содержащ обмотку в виде токоподводящей пластины 1 с отверстием d и ра" " диально расходящимися лепестками, расположенную над другой обмоткой в вйде пересекающихся изолированных друг от друга шин 2.

Радиально расходящиеся лепестки (А, В, С).пластины 1 соединяются соответственно с концами (А, В», С ) пересекающихся изолированных шин 2.

Расположение изолирующих прокладок между изолированными шинами 2 и пластиной 1 с отверстием отражено на фиг. 2 и 3.

Изоляция термостойкая, толщина ее между шинами 2 выбирается минимальной; но такой; чтобы не допустить электрического пробоя. В пространстве под отверстием пластины 1 она также минимально тонкая, но с достаточ*ной механической прочностью. В экспериментальной установке эти прокладки имеют толщину порядка 0,1 ми.

Генераторы переменного тока подсоединяются к радиальным отводам пластины 1 и концам пересекающихся шин 2 в контактных местах: один генератор — к а и а ., другой — к Ь и Ь третий к с и с<, Обеспечение хорошего электрического контакта для подвода питания от генераторов переменного тока к индуктору, как и обеспечение хорошего электрического контакта между отводами (А, В, С) пластины 1 соответственно с концами шин 2 (А, В, С ), мо.гут быть выполнены различными путями (на фиг. 2 соединение показано резьбовым).

Обязательным конструктивным требованием к индуктору для удержания жйдких проводников является такое расположение каждой из пересекающихся шин 2 под отверстием пластины 1, чтобы точка пересечения осей симметрии пересекающихся шин 2 совпадала с .центром отверстия в пластине 1, причем ширина 1 каждой шины 2 была равна или больше диаметра отверстия d

g$ пластины 1. Кроме того, максимальная величина зазора h между пластиной 1 с отверстием и верхней из пересекающихся изолированных друг от друга шин (фиг. 2) должна быть меньше радиуса капли удерживаемого жидкого проводника при заданной .температуре.

Такое расположение пересекающихся изолированных шин 2 относительно от-, верстия d пластины 1 и ограничение их минимальной ширины, равной диаметру отверстия d, обусловлено требованием создания под удерживаемым жидким проводником в индукторе однородного магнитного поля, удерживающего жидкий проводник во взвешенном состоянии, увеличение ширины пересекающихся изолированных шин возможно, так как однородность магнитного поля под жидким проводником сохраняется, однако

g$ энергетически это невыгодно. Так, для обеспечения удержания магнитным полем жидкого проводника определенного веса во взвешенном состоянии требуется соответствующая напряженность щ магнитного поля. Из электродинамики известно, что полный ток 3, протекающий по шине, создает поверхностную плотность тока ) =Э/C (где 0 — ширина шины). Вблизи поверхности шины напряженность магнитного поля Н = j.

Tàêèì образом, увеличение ширины

0 изолированных пересекающихся шин, при условии сохранения напряженности магнитного поля, приводит к необходимости увеличения полного тока, что

60 требует дополнительных энергетических затрат.

Принцип работы индуктора состоит в следующем. .

Отверстие д пластины l заполняется

Ы проводником, подлежащим удержанию маг768019 нитным полем, который находится в твердом состоянии и в хорошем электрическом контакте с пластиной 1 по окружности отверстия. Подключаются генераторы переменного тока. Под дей ствием тока генераторов твердый проводник нагревается и переходит в жидкую фазу, кроме того, токи генераторов создают реверсивное магнитное поле круговой или близкой к круговой поляризации в плоскости пластины 1 с отверстием и в плоскости пересекающихся изолированных шин 2, которое разностью магнитных давлений под жидким проводником и над ним обеспечивает устойчивое удержание последнего во взвешенном состоянии.

При изготовлении индуктора для удержания жидких проводников создание магнитного поля круговой или близкой к круговой поляризации обеспечивается генераторами переменного тока в количестве от двух до и, причем число пересекающихся изолированных шин 2 индуктора равно числу генераторов переменного тока, а число радиальных отводов пластины 1 с отверстием равно удвоенному количеству генераторов переменного тока.

Формула изобретения

1. Способ плавки металлических проводников во взвешенном состоянии, при котором проводник помещают во вращающееся с реверсом магнитное поле круговой или близкой к круговой поляризации, отличающийся тем, что, с целью увеличения устойчивости пленочных проводников из металла с большим соотношением плотности к проводимости, например из свинца и обеспечения регулирования соотношения его твердой и жидкой фаз, указанное вращающееся поле создают путем кондуктивного подвода к проводнику многофазного тока и под проводник подводят дополнительное магнитное поле того же тока.

2. Индуктор для осуществления способа по п. 1, содержащий, по меньшей .мере, две электрически связанные между собой обмотки, подключаемые к генераторам переменного тока со сдвигом фаз, отличающийся тем, что обмотки расположены соосно

35 по вертикальной оси, верхняя из указанных обмоток выполнена в виде симметричной многолепестковой пластины с количеством лепестков не менее четырех и отверстием в центре, нижняя—

Щ в виде набора из,,по меньшей мере, двух параллельных в горизонтальной плоскости и разделенных электроизоляцией шин, расположенных симметрично относительно той же вертикальной оси таким образом, что их концы спроектированы на лепестки пластины, электрическая связь обмоток выполнена соединением концов шин с концами лепестков, причем ширина шины выбрана не менее диаметра отверстия, а зазор между верхней шиной и пластиной — не более того же диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бертинов А.И. Магнитные и магнитогидродинамические опоры.. 1968, с. 22-23, 72-74.

2. Патент США В 2686864, 219-7.5

1954.