Устройство для моделирования магнитогидродинамических явлений при электрошлаковом переплаве

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CBMQFTEЛЬСТВУ. Союз Советских

Социалистических

Республик иI996490 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24. 07. 80 (2l ) 2962676/22-02 с присоединением заявки № (23) П риоритет (51)М. Кл.

С 22 В 9/18 Г4сударстаелхый NoNNToT

CCCP (5З) УДК 669..046-538.4 (088.8) Опубликовано 15. 02. 83. Бюллетень № 6 до делам лэобретекхй и аткрмтий

Дата опубликования описания 18. 02. 83

l0. Г. Емельяненко, С.Ю. Андриенко, Э. В. Щ

А.И. Чайковский и A.I0. Чудновский (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного ЗмамеИтт.",";... институт электросварки им. Е.О. Патона ;." (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПЕРЕПЛАВЕ

Изобретение. относится к специальной металлургии и может быть использовано при моделировании магнитогидродинамических (МГД) явлений в шлаковой и металлической ваннах при электрошлаковом переплаве (ЭШП), Известен способ и устройство для физического моделирования, в котором потоки в шлаке и металле моделируют в кварцевом кристаллизаторе снаб1 1О женном графитовым основанием. При этом, в качестве сред, моделирующих шлак и металл, используют соответственно эвтектическую смесь хлористый калий - хлористый литий (молекулярное соотношение 41:59) и алюминий 1 g.

К основным недостаткам указанной модели относятся: относительно высокая температура моделирующих сред, которая приводит к быстрому раэруше" 20 нию кристаллизатора; непосредственное прикосновение моделирующих сред со стенками кристаллизатора приводит к искажению формы и конфигурации пото2 ка. Следовательно,. указанная модель не в полной мере отображает реальную картину потоков в металлической и шлаковой ваннах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для моделирования МГД явлений в металлической ванне, при котором в качестве среды-имитатора расплавленного металла используют ртуть. Ртуть заполняет резервуар; расположенный в горизонтальной плоскости. Причем внутренняя форма резервуара имитирует форму металлической ванны реального слитка

ЭШП. Через ртуть пропускают электрический ток и фиксируют МГД потоки, возникающие в ртутной ванне (2

Недостаток укаэанной модели заключается в том, что она, с едной стороны, непригодна для одновременного моделирования МГД явлений в шлаковой и металлической ваннах, а, с другой стороны, не учитывает динамику изме3 9964 нения формы металлической ванны в процессе ЭШП.

Цель изобретения - моделирование и визуальное наблюдение ИГД-потоков в шлаковой и металлической ваннах в сочетании с моделированием кристаллизационных процессов ЭШП.

Указанная цель достигается тем, что снабженный токоподводом расположенный в грризонтальной плоскости 1р резервуар с моделирующей жидкостью снабжен гибкой токопроводящей перегородкой, разделяющей резервуар на зоны, моделирующие шлаковую и металлическую ванны, и размещен в корпусе с охлаждающей средой.

На Фиг. 1 изображено устройство для осуществления моделирования ЭШП по схеме монофиляр; на фиг.2 - то же, 2р по схеме бифиляр.

Устройство состоит из зоны резедвуара 1, в котором моделируется шлаковая ванна; зоны резервуара 2, в котором моделируется металлическая ван- 2$ на; разделительной гибкой гофрированной электропроводной перегородки 3 (крепящейся в двух полушайбах из органического стекла); медного электро, да 4; источника питания 5; узла креп- зр ления перегородки 6; электрододержателя 7; уплотнительной шайбы 8, имеющей:Форму полукольца; корпуса с циркулирующей охлаждающей средой 9.

При моделировании на описанной модели МГД-явлений ЭШП слитка диаметром 1500 мм из стали 9 2 на МФ на шлаке АПФ-6 в масштабе 1:10 по схемам, представленным на фиг. 1 и 2, отмечается интенсивное перемещение шлака и металла под действием электромагнитных полей, вызванное протеканием электрического тока. Направление вращения шлака и металла представлено на фиг, 1 и 2. Моделирование ведется для электродов разного диаметра при токах 0,5-4 кА, что обеспечивает соблюдение условия 3

= 40 d ä,где З - рабочий ток, кА;

d „ - диаметр электрода,.мм, 40эмпирический коэффициент, при котором режим работы моделируемого объекта оптимален. Наличие охлаждающей среды позволяет обеспечить условия, при которых температуры металла и шлака пропорциональны температурам соответствующих моделирующих сред.

Температуры моделирующих сред определяют. из следующих соотношений.

90 4

Температура сплава Вуда с иттриевой добавкой, имитирующего металл

Т = ° т

Tarp ногр Т где T — температура нагрева спланагр оС ва, Т - температура плавления

L о металла, С;

Т вЂ” температура .нагрева мееагр о талла, С;

Т - температура плавления

L сплава, С. о нагр 1430

Температура водного раствора гипосульфита, имитирующего шлак

tf Тйаг THarp

Т

\ ногР Т„„гР

И где Т вЂ” .температура нагрева водНигр ного. раствора гипосуль-. фита, С; о

Т - температура шлака, С

Harp и 1800

Тнагр = 65 16pp = 73 С

Соблюдение температур сред, моделирующих металлическую и шлаковую фазы соответственно 65 и 73 С, обеспео чивает условия для моделирования ИГД явлений совместно с кристаллизацией .сплава Вуда с добавкой иттрия, что позволяет получить не только качественную, но и количественную картину процессов ЭШП.

При моделировании МГД явлений производится замер скоростей потоков в шлаковой и металлической ваннах. Полученные результаты убеждают в том, что зависимость скоростей потоков в шлаковой и металлической ванне носит линейный характер °

Сравнение полученных результатов с литературными и производственными данными позволяет сделать вывод о правомерности моделирования МГД явлений ЭШП на описанной модели.

Полученные результаты моделирования позволяют оптимизировать технологию электрошлаковой выплавки крупных слитков весом до 200 т на ПО

"Новокраматорский машиностроительный завод". Зкономический эффект определяется, сокращением сроков проектных работ при конструировании новых установок и сокращением срока выбора оптимальных режимов процесса при их пусках..

Формула изобретения

Устройство для моделирования магнитогидродинами:еских явлений при

996490

5 электрошлаковом переплаве, содержащее расположенный в горизонтальной плоскости резервуар с моделирующей жидкостью, .снабженный токоподводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сочетания моделирования магнитогидродинамических явлений с моделированием кристаллизационных процессов, оно снабжено гибкой токопроводящей перегородкой, разделяющей to резервуар на зоны, моделирующие шлаковую и металлическую ванны, причем резервуар размещен в корпусе с охлаждающей средой.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. . СашЬе11 ">. Heta1s" 1970, ч. 22, р 23-25.

2. Чернов Ю.В., Иошняга В.И. Влияние характера вынужденного движения расплава s жидкой ванне при вакуумном дуговом переплаве на струйные особенности слитка. Сб. "Металлургические методы повышения качества стали". Н., "Наука", 1979, с. 41996490

Составитель A, -.Волков

Редактор Т. Парфенова Техред Л,Пекарь Корректор Е. Ронко

Заказ 348/39 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ЗЫ д,н юи eg с рф

Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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