Устройство для моделирования магнитогидродинамических явлений при электрошлаковом переплаве

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 996490Опубликовано 15.02,83, Бюллетень6 ве аелам лэобретлквй и аткрмтийДата опубликования описания 18. 02. 83 Ю.Г. Емельяненко, С.Ю. Андриенко, Э.В. Щ А.И. Чайковский и А.Ю. Чудновский 72) Авторы изобретения маме Ит " 0 т рудового Красного и им. Е,О. Патона 7) Заявител дена Ленина и ордена институт электросвУСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯМАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПЕРЕПЛАВЕ ка, Следова не в полной ьно,. указан ре отображав металли мо реальнч при сте Изобретение. относится к специаль- ной 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 снаб 1 10 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 3,К основным недостаткам указанной модели относятся: относительно высокая температура моделирующих сред, которая приводит к быстрому раэруше" 20 нию кристаллизатора; непосредственноекосновение моделирующих сред сонками кристаллизатора приводит к искажению формы и конфигурации потокартину потоков ческой и шлаковой ваннах.Наиболее близким к изобретение по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для моделирования МГД явлений в металлической ванне, при котором в качестве среды-имитатора расплавленного метал ла 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 2Недостаток укаэанной модели заклю чается 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 9964нения формы металлической ванны впроцессе ЭШП.Цель изобретения - моделированиеи визуальное наблюдение ИГД-потоковв шлаковой и металлической ваннахв сочетании с моделированием кристаллизационных процессов ЭШП,Указанная цель достигается тем,что снабженный токоподводом расположенный в грризонтальной плоскости 10резервуар с моделирующей жидкостьюснабжен гибкой токопроводящей перегородкой, разделяющей резервуар назоны, моделирующие шлаковую и металлическую ванны, и размещен в корпусе с охлаждающей средой. На фиг, 1 изображено устройстводля осуществления моделирования ЭШПпо схеме монофиляр; на фиг.2 - то же, 2 опо схеме бифиляр.Устройство состоит из зоны резервуара 1, в котором моделируется шлаковая ванна; зоны резервуара 2, в котором моделируется металлическая ванна; разделительной гибкой гофрированной электропроводной перегородки 3(крепящейся в двух полушайбах из органического стекла); медного электро, да 4; источника питания 5 узла креп- зрления перегородки 6; электрододержателя 7; уплотнительной шайбы 8, имеющей:форму полукольца; корпуса с циркулирующей охлаждающей средой 9.При моделировании на описанноймодели МГД-явлений ЭШП слитка диаметром 1500 мм из стали 9 2 на Мф нашлаке АПФв масштабе 1:1 О по схемам, представленным на фиг. 1 и 2,отмечается интенсивное перемещениешлака 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 разногодиаметра при токах 0,5-4 кА, чтообеспечивает соблюдение условия 3= 40 дзд,где Э - рабочий ток, кА;д- диаметр электрода,.мм 40 эмпирический коэффициент, при котором режим работы моделируемого объекта оптимален. Наличие охлаждающейсреды позволяет обеспечить условия,при которых температуры металла ишлака пропорциональны температурамсоответствующих моделирующих сред.Температуры моделирующих сред определяют. из следующих соотношений,90 4Температура сплава Вуда с иттриевой добавкой, имитирующего металлТнаг рнагр Тгде Т - температура нагрева спланагроСва,Т - температура плавленияометалла,Т - температура нагрева менагротдллд, СТ - температура плавлениясплава, С,онагр 1430Температура водного раствора гипосульфита, имитирующего шлакТнагр ТнагрТнаср Тнр11где Т - .температура нагрева воднпгрного. раствора гипосульфита, С;оТ - температура шлака, Снагр1800Тнбг - 65 1600 = 73 ССоблюдение температур сред, о епирующих металлическую и шлаковую фазы соответственно 65 и 73 С, обеспеоцивает условия для моделирования ИГДявлений совместно с кристаллизацией.сплава Вуда с добавкой иттрия, чтопозволяет получить не только каЧественную, но и колицественную картинупроцессов ЭШП,При моделировании МГД явлений про.изводится замер скоростей потоков вшлаковой и металлической ваннах. Полученные результаты убеждают в том,что зависимость скоростей потоков вшлаковой и металлической ванне носитлинейный характерСравнение полученных результатовс литературными и производственнымиданными позволяет сделать вывод оправомерности моделирования МГД явлений ЭШП на описанной модели.Полученные результаты моделирования позволяют оптимизировать технологию электрошлаковой выплавки крупных слитков весом до 200 т на ПО"Новокраматорский машиностроительныйзавод". Экономический эффект определяется, сокращением сроков проектныхработ при конструировании новых установок и сокращением срока выбораоптимальных режимов процесса при ихпусках.формула изобретенияУстройство для моделирования магнитогидродинамических явлений при99 Ы 90 5электрошлаковом переплаве, содержащее расположенный в горизонтальнойплоскости резервуар с моделирующейжидкостью, .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 1 орезервуар на зоны, моделирующие шлаковую и металлическую ванны, причемрезервуар размещен в корпусе с охлаждающей средой,4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. э . СавЬе 11 "Э. Мейа 1 з". 1970,ч, 22, р, 23-25. 2. Чернов Ю.В., Мошняга В,И,Влияние характера вынужденного движения расплава в жидкой ванне при вакуумном дуговом переплаве на струйные особенности слитка. Сб. "Металлургические методы повышения качества стали". М., "Наука", 1979, с.Корректор 1 Реда кто арфенов аказ 818/3 илиал ППП "Патент йЫдн ю е оставитель А, -.Волкоехред Л.Пекарь Тираж 625 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, И, Раушская наб д