Способ дробления жидкометаллической струи на отдельные капли

Способ дробления жидкометаллической струи на отдельные капли

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 62I458

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.04.76 (21) 2351138/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.78. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 04.08.78 (51) М. Кл2

В 22D 23/08

Государственный комитат

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.774.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

1О. М. Гельфгат, А. Э. Микельсон, А. В. Марков, В, С. Никольский, В, В. Топилин, В. И. Долгов, В. С. Лактионов и Н. Е. Киссиль

Институт физики.AH Латвийской ССР и Ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электрометаллургический завод «Электросталь» им. И. Ф, Тевосяна (71) Заявители (54) СПОСОБ ДРОБЛЕНИЯ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

СТРУИ НА ОТДЕЛЬНЫЕ КАПЛИ

Изобретение относится к металлургии и касается усовершенствования способов дробления жидком еталлических струй на отдельные капли.

Известен способ обработки металла пу- 5 тем пропускания тока между струей металла и слоем шлака с целью повышения czoрости взаимодействия металла со шлаком (11

Однако при таком способе необходимо 10 использовать дополнительные средства для дробления струи металла с целью интенсификации процесса.

Известен также способ раздробления струи металла вращающимся магнитным 15 полем (2).

Недостатком такого способа является различная величина образующихся отдельных капель металла, что приводит к значительному угару металла. 20

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки металлов и сплавов с дроблением струи с помощью пропускания по ней тока, плотность которого в месте входа струи в металл колеб- 25 лется в пределах 2,5 — 5,0 А/мм (3).

Недостатком известного способа является невозможность получения одинаковых по размеру капель металла, так как в процессе истечения струи меняются металлический напор, давление в приемной емкости и т. п. Кроме того, плотность тока в струе в месте входа в металл во время работы невозможно контролировать и тем самым сохранить постоянство режима обработки.

Целью изобретения является получение одинаковых по размеру капель металла при дроблении жидкометаллических струй; обеспечение возможности управления процессом обработки металла.

Поставленная цель достигается за счет того, что величину пропускаемого по струе электрического тока регулируют, причем регулирование ведут в соответствии с зависимостью

l» 300 500d 3) =const, /dH / где d — -диаметр струи металла в месте ucTcчения (диаметр отверстия в разливочном стакане);

L — высота падения струи (расстоянис от торца разливочного стакана до зеркала металла в приемной емкости);

621458

60

Ц вЂ” металлостатический напор с учетом давления на поверхности металла в приемной емкости в единицах пьезометрической высоты.

Сущность описываемого способа дробления жидкометаллической струи на отдельные капли заключается в следующем.

Поверхность струи жидкого металла, вытекающей из какого-либо отверстия, неизбежно подвергается возмущениям, причиной которых могут быть вибрации установки, движение окружающего воздуха, наличие турбулентности в струйном потоке н т. п. Развиваясь во времени, эти возмущения приводят к разрушению сплошности струи и распаду ее на отдельные капли.

При этом, если электрический ток в струе отсутствует, разрушение струи происходит вследствие возрастания амплитуды поверхности волн, в результате действия только сил поверхностного натяжения по следующей схеме: локальное уменьшение радиуса струи за счет бесконечно малых возмущений вызывает увеличение сил поверхностного натяжения, которые в свою очередь обуславливают дальнейшее уменьшение радиуса струи и т. д. до ее полного распада на отдельные капли. При пропускании тока по струе возникают дополнительные радиальные снимающие усилия от действия электромагнитной силы F = I В, где В— индукция азимутального магнитного поля осевого тока I. Эти силы действуют в одном направлении с силами поверхностного натяжения и тоже возрастают в местах локального уменьшения радиуса струи вследствие увеличения индукции поля (В1/r;, г — радиус поперечного сечения круглой струи), Совместное действие обеих вышеуказанных сил приводит к более быстрому и интенсивному распаду струи. Результаты исследований показывают, что, если в отсутствие электрического тока, струя не распадается на отдельные капли, то для конкретных величин металлостатического напора, высоты падения струи существует некоторое минимальное значение тока, при пропускании которого по струе происходит ее дробление на отдельные капли.

С ростом величины пропускаемого по струе тока происходит дробление струи на капли все меньших размеров, так что определенному значению тока соответствует определенный размер образующихся капель. Если струя разрушается уже в отсутствие тока, то при его пропускании размер образующихся капель тоже уменьшается так, что определенному значению тока соответствует определенное значение размера капель.

Для управления процессом каплеобразования с целью получения стабильных режимов обработки металла необходимо поддерживать силу тока в струе по следующей зависимости:

l) 300 500d © const, Уйн ) где d — диаметр струи металла в месте истечения;

1 — высота падения струи

Н вЂ” металлостатический набор в единицах пьезометрической высоты.

Способ дробления >кидкометаллической струи на отдельные капли может найти широкое применение, например, для интенсификации дегазации металлов, для уменьшения глубины проникновения струи в кристаллизаторе УНРС, для получения металлической дроби и т. п.

На чертеже показана схема установки непрерывной разливки стали для осуществления описываемого способа.

Она включает емкость 1 с расплавленным металлом, откуда последний в виде струи 2 поступает в кристаллизатор 3. Подвод электрического тока к струе осуществляется от источника тока 4 через регулируемое сопротивление 5, электрод 6, опущенный в емкость 1 с металлом, далее по струе 2 и металлу, находящемуся в кристаллизаторе 3, стенки которого служат вторым электродом. На схеме показаны слиток 7, выходящий из кристаллизатора, тянущие валки 8. Для контроля величины тока в цепи предусмотрен амперметр А.

Величины d, Н и L обозначают соответственно диаметр струи, металлостатический напор и высоту падения струи.

По известным величинам d, Н и L опре-. деляют величину тока I, необходимую для дробления жидкометаллической струи. Вычисленную величину тока устанавливают по амперметру и с помощью регулируемого сопротивления 5 поддерживают приблизительно постоянной, когда параметры течения струи по каким-либо причинам меняются. При пропускании тока струя дробится на отдельные капли, которые в силу меньшей массы и скорости не проникают глубоко под уровень мениска в кристаллизаторе.

Формула изобретения

Способ дробления жидкометаллической струи на отдельные капли путем пропускания по струе электрического тока, отл ич а ю шийся тем, что, с целью получения одинаковых по размеру капель и обеспечения возможности управления процессом обработки металла, величину пропускаемого по струе электрического тока регулируют, причем регулирование ведут в соответствии с зависимостью

I 300 500d — l = const, gdH / где d — диаметр струи металла в месте истечения;

L — высота падения струи металла;

/1 — величина металлостатического на621458

Составитель Г. Кибовский

Техред 3. Тараненко

Корректор И. Позняковская

Редактор 3. Ходакова

Подписное

Заказ !508/8 Изд. М 598 Тираж 922

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

5 пора в единицах пьезометрической

Высоты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 206609, кл. С 21С 7/00, 1965.

2. Верте Л. А. Магнитная гидродинамика в металлургии. М., «Металлургия», 1975, с. 206 — 207.

3. Авторское свидетельство СССР

5 Мо 405955, кл. В 22D 11/00, 1973.