книги из ГПНТБ / Повх, И. Л. Магнитная гидродинамика в металлургии

На рис. 72 показано^распределение давления распла­ ва по высоте прямоугольной формы для различных от­ ношений ширины формы к ее высоте.

Влияние размеров контактных площадок на распре­ деление давления представлено на рис. 73.

160

Для цилиндрической формы

Поскольку .при затвердевании расплава в форме об­ разующаяся корочка твердого металла имеет темпера-

хО ч

N

туру значительно .меньшую, чем расплав, плотность электрического тока перераспределяется по сечению от­ ливки. Плотность электрического тока уменьшается в расплавеи увеличивается в корочке, всвязи с чем в про­ цессе затвердевания давление расплава при наличии ЭМОС будет уменьшаться.

Для цилиндрической отливки при вводе электриче­ ского тока через контактные площадки, расположенные под углом ± а относительно оси х по всей высоте формы

(рис. 74), и условии, что внешнее магнитное поле имеет

одну составляющую Вх= —В, получены следующие вы­

ражения для потенциала в расплаве и корочке [109] (при р= г/г0\ pi=ri/r0):

162

В безразмерном виде, относя выражение (210) к вы­ ражению для давления жидкости при отсутствии короч­ ки, получим

2

z

Рнс. 75. Зависимость отно­

Рис. 74. Схема электромагнитного ^воздействия в цилиндрической форме при наличии проводящей

корочки

жидкости от безразмерной электропроводности при раз­ личных толщинах корочки. Как видно, наблюдается вполне удовлетворительное совпадение эксперимента и теории, так что последняя формула вполне может быть использована при инженерных расчетах давления в ка­ налах рассмотренного типа.

Из приведенных данных следует, что характер рас­ пределения давления, создаваемого ЭМОС, зависит как от электромагнитных параметров, так и от размеров

электродов. Наиболее благоприятное распределение дав­ ления имеет место в отливках с относительно большой высотой. Для таких отливок уже подприбыльные слои расплава находятся под значительным избыточным дав­ лением, что обеспечивает их надежное питание в про­ цессе затвердевания.

Циркуляция жидкого металла между прибылью и те­ лом отливки осуществляется за счет взаимодействия не­ однородных электрического и магнитного полей. Поле скорос­ тей будет зависеть от величины этих полей, а также от степени и

характера их неоднородности.

За счет конвективного тепломассопереноса по высоте отливки возможно изменение градиента температур. Это обеспечивает в каждом конкретном случае необ­ ходимую скорость отвода теплоты перегрева и направленность за­ твердевания и позволяет осущест­ вить подачу жидкого металла в области затрудненного питания.

Некоторые случаи движения проводящей жидкости в прямо­ угольном и цилиндрическом сосу­ дах при наличии скрещенных электрического и магнитного по­ лей рассмотрены в работах [44,

с. 142, 199].

Вслучае цилиндрической

формы выражение для скорости циркуляции металла имеет следующий вид:

164

Рис. 79. Схема электромагнитного воздействия на стальной брусок:

ковша в предварительно прогретую до 500°С форму. Температура стали при заливке измерялась с по­ мощью оптического пирометра и составляла 1540— 1580°С. Электромагнит и генератор, питающий токовую

167

сталлов и к измельчению зерна отливок. При этом уста­ новлено, что в указанном диапазоне электромагнитных сил величина макрозерна тем меньше, чем больше ве­ личина электромагнитных объемных сил.

Более крупнозернистое строение структуры обычных отливок видно также на изломах образцов.

Для количественной оценки степени измельчения исследовали плотность дендритной структуры, кото­ рую определяли по отношению количества осей дендритов к количеству межосных участков на единице пло­ щади микрошлифов, вырезанных из отливок [ПО]. Для этой цели использовали точечный метод структур­ ного анализа. Подсчет числа осей и межосных участ­ ков по 100 полям зрения показал (площадь одного поля зрения равнялась 0,042 мм2), что плотность дендритной структуры отливок, подвергнутых электромагнитному воздействию, находится в пределах 2,3—3,5, в то время

Изучение микрошлифов позволило также выявитьразницу в микроструктуре обычного и опытного метал­ ла. Электромагнитное воздействие, как это видно из табл. 14, приводит к измельчению зерна перлита. В ис­ следуемом диапазоне воздействий величина зерна пер­ лита уменьшалась с увеличением электромагнитного воздействия.

169*