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

" Ц-" 10 БИЧцсС (1 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Гнбляотем МБд Союз Советских Социалистических Республик(51)м. Кл.з Н 05 В 6/10 Госуларственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ПЛАВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ ВО ВЗВЕМЕННОМ СОСТОЯНИИ И ИНДУКТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к спецметаллургии и может быть использовано прибестигельной плавке металлов и сплавов, а также при напылении тонкихпленок металлов и полупроводников.Известны способы плавки во взвешенном состоянии, в том числе и кондуктивным подводом тока к проводнику 11.10Однако эти способы и устройстване дают воэможности устойчивого удержания расплава и осуществления плавкиплоских проводников.Известен способ плавки металлических проводников во взвешенном состоянии, при котором проводник помещаютво вращакнЮееся с реверсом магнитноеполе круговой или близкой к круговойполяризации (21,20Известен также индуктор для егоосуществления, содержащий, по меньшеймере, две электрически связанные между собой обмотки, подключенные к генераторам переменного тока со сдвигом 25фаз 121,Однако известный способ и устройст.во не могут обеспечить удержание тонких пленок жидкого металла в силуспецифики магнитного поля в индукто ре, которое придает металлу форму, близкую к сферической, и устойчивое удержание металлов с большим соотношением плотности к проводимости (например, свинец, олово и другие)ф 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 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 многолепестковой пластины с количеством лепестковне менее четырех и с отверстием вцентре, нижняя - в виде набора из, поменьшей мере, двух параллельных в горизонтальной плоскости и разделенныхэлектроизоляцией шин, расположенныхсимметрично относительно той же вертикальной оси таким образом, что их концы спроектированы на лепестки пластины, электрическая связь обмоток выполнена соединением концов шин с концамилепестков, причем ширина шины выбрана не менее диаметра отверстия, азазор между верхней шинойи пластиной - не более того же диаметра.На фиг. 1 схематически изображено,устройство, общий вид, на фиг. 2 -верхняя обмотка устройства; на фиг.Знижняя обмотка устройства,тПредлагаемый 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 провод" "нику,"под жидким проводником и вычитается 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 возникновению неустойчивостей.Способ осуществляется устройством,содержащим обмотку в виде токоподводящей пластины 1 с отверстием д и ра диально расходящимися лепестками,расположенную над другой обмоткой в вйде пересекающихся изолированныхдруг 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 еемежду шинами 2 выбирается минимальной; но такой; чтобы не допустить электрического пробоя. В пространстве под отверстием пластины 1 она также минимально тонкая, но с достаточной механической прочностью. В экспериментальной установке эти прокладки имеют толщину порядка 0,1 ми," Генераторы переменного тока подсоединяются к радиальным отводампластины 1 и концам пересекающихсяшин 2 в контактных местах: один генератор - к а и а., другой - к Ь и Ьтретий к с и с,Обеспечение хорошего электрического контакта для подвода питания отгенераторов переменного тока к индуктору, как и обеспечение хорошегоэлектрического 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 пересекающихсяшин 2 под отверстием пластины 1, чтоф бы точка пересечения осей симметриипересекающихся шин 2 совпадала с.центром отверстия в пластине 1, причем ширина 1 каждой шины 2 была равна или больше диаметра отверстия д25 пластины 1. Кроме того, максимальнаявеличина зазора Ь между пластиной 1с отверстием и верхней из пересекающихся изолированных друг от друга шин(фиг. 2) должна быть меньше радиусакапли удерживаемого жидкого проводника при заданной температуре.Такое расположение пересекающихсяизолированных шин 2 относительно от-,верстия д пластины 1 и ограничениеих минимальной ширины 1, равной диаметру отверстия д, обусловлено требованием создания под удерживаемым жидким проводником в индукторе однородного магнитного поля, удерживающегожидкий проводник во взвешенном состоянии,увеличение ширины пересекающихсяизолированных шин возможно, так какоднородность магнитного поля под жидким проводником сохраняется, однако45 энергетически это невыгодно. Так,для обеспечения удержания магнитнымполем жидкого проводника определенного веса во взвешенном состоянии требуется соответствующая напряженностьщ магнитного поля, Из электродинамикиизвестно, что полный ток 3, протекающий по шине, создает поверхностнуюплотность тока ( =Э(Р (где 0 - ширина шины), Вблизи поверхности шины напряженность магнитного поля НТаким образом, увеличение шириныГ изолированных пересекающихся шин,при условии сохранения напряженностимагнитного поля, приводит к необходимости увеличения полного тока, что6 О требует дополнительных энергетических затрат,Принцип работы индуктора состоитв следующем. .Отверстиед пластины 1 заполняется65 проводником, подлежащим удержанию магнитным 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 изобретения1. Способ плавки металлических проводников во взвешенном состоянии, при котором проводник помещают во вращающееся с реверсом магнитное поле круговой или близкой к круговой поляризации, о т л и ч а ю щ и й с я 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 создаютпутем 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, отличающийсятем, что обмотки расположены соосно15 по вертикальной оси, верхняя из указанных обмоток выполнена в виде симметричной многолепестковой пластиныс количеством лепестков не менее четырех и отверстием в центре, нижняя -Щ в виде набора из, по меньшей мере,двух параллельных в горизонтальнойплоскости и разделенных электроизоляцией шин, расположенных симметричноотносительно той же вертикальной оситаким образом, что их концы спроектированы на лепестки пластины, электрическая связь обмоток выполнена соединением концов шин с концами лепестков, причем ширина шины выбрана неменее диаметра отверстия, а зазормежду верхней шиной и пластиной - неболее того же диаметра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Бертинов А.И, Магнитные и магнитогидродинамические опоры, 1968,с. 22-23, 72-74.2. Патент США В 2686864, 219-7.51954.