Способ дробления жидкометаллической струи на отдельные капли

(22) Заявлено 22.04.76 (21) 2351138/22-02 с присоединением заявкиГосударственный комитат Совета Министров СССР 23) Приорите 30,08,78. Бюллетень) Опубликова елам изобретении и открытий) Дата опубликования описания 04.08.78(72) Авторы т, А. Э. Микельсон, А, В. М ий, В, В. Топилин, В. И, Д актионов и Н, Е. Киссиль Н Латвийской ССР и Орден й Революции электрометалл тросталь им, И, ф, Тевосян 1 О. М В, С. зобретения Гельфга НикольскВ. С. Л изики А тябрьско од Элек арков олгов,(71) Заявители Институти орденаз Ленинагический(54) СПОСОБ ДРОБЛЕНИЯ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУИ НА ОТДЕЛЬНЫЕ КАПЛИ2 ла, так как в променяются металлив приемной емкоплотность тока в талл во время ратролировать и тем нство режима обь метатруивлениетого,да в мо конпосто олученне металла х струй; ия прония является пазмеру капельидкометалличесюожностн управлеметалла.ель достигаетсяпропускаемогока регулируют,т в соответстви здроблениямагнитным 15 за счет о струе причем с завнУЗ 300 50= сопз 1,а в месте исерстия в разтруп метал диаметр от стакане); дения стру разливочно еталла в п диаметр с течения ( ливочном высота па от торца зеркала ь стн); и (расстоягн о стакана д иемной емко Изобретение относится к металлургии и касается усовершенствования способов дробления жидкометаллических струй на отдельные капли.Известен способ обработки металла путем пропускания тока между струей металла и слоем шлака с целью повышения скорости взаимодействия металла со шлаком 11Однако при таком способе необходимо использовать дополнительные средства для дробления струи металла с целью интенсификации процесса.Известен также способ раструи металла вращающимсяполем 2.Недостатком такого способа является различная величина образующихся отдельных капель металла, что приводит к значительному угару металла,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 колеблется в пределах 2,5 - 5,0 А/мм 31.Недостатком известного способа является невозможность получения одинаковых по размеру капелцессе истеченияческий напор, дасти и т. п. Кроместруе в месте вхоботы невозможнсамым сохранитьработки.Целью изобретеодинаковых по рпри дроблении жобеспечение возмцессом обработкиПоставленная цтого, что величинэлектрического торегулирование ведсимостью50 55 60 Н - 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 Е=1 В, где В - индукция азимутального магнитного поля осевого тока 1. Эти силы действуют в одном направлении с силами поверхностного натяжения и тоже возрастают в местах локального уменьшения радиуса струи вследствие увеличения индукции поля (В -1/г; 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: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 4 1) 300 500 ИсопзТ,УХн )где д - диаметр струи металла в месте истечения;1- - высота падения струи;Н - 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 д, Н и Ь обозначают соответственно диаметр струи, металлостатический напор и высоту падения струи.По известным величинам д, Н и Ь опре-, деляют величину тока 1, 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 изобретенияСпособ дробления жидкометаллической струи на отдельные капли путем пропускания по струе электрического тока, отл ич а ю щ и й с я 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 зависимостью1) 300 500 Ы - 1=сопз 1,ЫН /где д - диаметр струи металла в месте истечения;1. - высота падения струи металла; Н - величина металлостатического на621458 Составитель Г. Кибовский орректор И, Позняковская едактор 3, Ходакова Техред 3. Таран Подписи Изд, Мо 598 Тираж 922осударственного комитета Совета Министпо делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 08/8НП ка в СССР Типография, пр. Сапунова,5пора в единицах пьезометрическойВысоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР206609, кл. С 21 С 7/00, 1965. 62, Верте Л. А. Магнитная гидродинамика в металлургии, М., Металлургия, 1975, с. 206 - 207.3. Авторское свидетельство СССР 5405955, кл. В 22 С 1 11/00, 1973.