SU1371764A1 - Способ измерени скорости течени расплавленного металла в жидкой фазе слитка при непрерывной разливке в зоне установки электромагнитного перемешивани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии и предназначено дл  измерени  скорости течени  расплавленного металла в слитке при электромагнитном перемешивании металла в слитке . Цель изобретени  - повьппение точности измерени . Существо изобретени  заключаетс  в том, что ввод т через мениск жидкого металла 3 в слиток пары электродов 6 и после захвата их кристаллизующимс  металлом пропускают со скоростью выт гивани  слитка через зону действи  магнитного пол . Производ т в точках сечени  слитка измерение разности потенциалов между электродами, и среднюю по сечению слитка скорость течени  металла определ ют по математическому выражению. 3 з.п. ф-лы. 9 ил. К ЯДЙЙу У У i сл САЭ 9д

Description

10

Изобретение относитс  к области металлургии, конкретно к непрерывному литью металла с применением кондукционного электромагнитного перемешивани , и предназначено дл  измерени  средней по сечению непрерывного слитка скорости течени  расплава в районе перемешивающего устройства .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

На фиг. 1 и 2 изображен непрерывный слиток, горизонтальное и вертикальное сечени  соответственно; на фиг. 3 - пары электродов, вмороженные в твердую корку; на .4 - блок измерительных элементов, вмороженный в непрерьшный слиток; на фиг.5 - узел I на фиг. 4; на фиг.6 и 7 - уст- 2о ройство кондукционного перемешивани  жидкого металла непрерывного слитка - сл ба; на фиг. 8 и 9 - измерение скорости с помощью трубки ПитоКИМ образом, что лини , соеди н ющ электроды в пару, перпендикул рна указанной плоскости, а электроды объединенные в пару, равноудалены плоскости. Далее под сечением неп рьшного слитка, имеетс  ввиду опи санное сечение, в котором определ ют среднюю скорость.

Между электродами каждой пары мер ют разность потенциалов, возн кающую в результате течени  распл ва в магнитном поле.

g Дл  того, чтобы провести измер ние разностей потенциалов в точка рассматриваемого сечени , которое может находитьс  на большом расст  нии от мениска жидкого металла, пары электродов 6 (фиг.З) ввод т рез мениск жидкого металла 3 и фи сируют относительно твердой корки непрерывного слитка путем вморажи вани  изолированной части 7 элект

таким образом пары электродов дви жутс  со скоростью выт гивани  вм те со слитком, пересека  в некото моменты времени указанное сечение где и производ т измерени  разнос потенциалов между электродами каж дой пары.

Среднюю по сечению жидкого  др скорость течени  расплава определ 35 через измеренные в описанном сече нии разности потенциалов

N

Z, &Ч, + I

40

В

Прандтл  и предлагаемым способом со- 25 Д° твердую корку. Вмороженные ответственно.

На фиг. 1-9 даны магнитна  система 1 кондукционного электромагнитного перемешивающего устройства, пары точек 2, в которые помещают пары -JQ электродов, жидкий металл 3, двухфазна  зона 4, тверда  корка 5 непрерывного слитка, электроды 6, изолированна  часть 7 пары электродов, термопара 8, измерительный элемент 9,. блок 10 измерительных элементов, не- прерьшный слиток 11, токоподвод щие

ролики 12, катушки 13, ванна 14,ьх у

сплав 15 галли , сердечники 16, маг-j-j &2

нитное  рмо 17, трубочка 18 Пито- Прандтл , отверстие 19, точки 20 измерени  скорости, щуп 21, срсто щий из двух электродов,точки 22 и 23 из- мерени  разности потенциалов.

В области действи  электромагнитного перемешивающего устройства производ т измерение скорости течени  расплава, осредненной по сечению жидкого  дра непрерывного слитка. Дл  этого в зоне действи  посто нного магнитного пол , создаваемого магнитной системой 1 (фиг. 1 и 2) электромагнитного перемешивающего устройства в плоскости, параллельной вектору магнитной индукции и вектору измер емой скорости в парах точек 2, помещают большое число пар электродов, размешан их в жидком металле 3, двухфазной зоне 4 и твердой корке 5 та45

50

55

где 4X, ьу - рассто ние между пар электродов в рассмат ваемом сечении; 4z,u4,- рассто ние и разност

потенциалов между эл родами, объединенным в пару;

число пар электродов (точек измерени  в у занном сечении ; электропроводность в i-й измерительной то ке, различна  дл  тв дой и жидкой фаз, дв фазной зоны; индукци  магнитного л , создаваемого маг ной системой перемеш

N В 10

2о 717642

КИМ образом, что лини , соеди н юща  электроды в пару, перпендикул рна - указанной плоскости, а электроды, объединенные в пару, равноудалены от плоскости. Далее под сечением непре- рьшного слитка, имеетс  ввиду опи- . санное сечение, в котором определ ют среднюю скорость.

Между электродами каждой пары из- мер ют разность потенциалов, возникающую в результате течени  расплава в магнитном поле.

Дл  того, чтобы провести измерение разностей потенциалов в точках рассматриваемого сечени , которое может находитьс  на большом рассто нии от мениска жидкого металла, пары электродов 6 (фиг.З) ввод т через мениск жидкого металла 3 и фиксируют относительно твердой корки 5 непрерывного слитка путем вмораживани  изолированной части 7 электротаким образом пары электродов движутс  со скоростью выт гивани  вместе со слитком, пересека  в некоторые моменты времени указанное сечение, где и производ т измерени  разности потенциалов между электродами каждой пары.

Д° твердую корку. Вмороженные

Среднюю по сечению жидкого  дра скорость течени  расплава определ ют 35 через измеренные в описанном сечении разности потенциалов

N

-JQ

ьх у

Z, &Ч, + I

40

В

5

0

5

где 4X, ьу - рассто ние между парами электродов в рассматриваемом сечении; 4z,u4,- рассто ние и разность

потенциалов между электродами , объединенными в пару;

число пар электродов (точек измерени  в указанном сечении ; электропроводность в i-й измерительной точке , различна  дл  твердой и жидкой фаз, двухфазной зоны; индукци  магнитного пол , создаваемого магнитной системой перемешиваN В 313

ющего устройства в рассматриваемом сечении; I - полный ток через указанное сечение, равный току , пропускаемому через слиток при электромагнитном перемешивании; площадь жидкого  дра в

указанном сечении; б ) - электропроводность расплава .

Измеренные в сечении разности потенциалов uV суммируют с весом, завис щим от электропроводности среды (жидкой фазы, двухфазной зоны или твердой фазы), в которой находитс  соответствующа  пара электродов в момент прохождени  рассматриваемого сечени . Значение электропроводности S , в измерительных точках сечени  определ ют по температурной зависимости электропроводности изучаемого сплава и по известному распределению температуры в рассматриваемом сечении . По распределению температуры в сечении определ ют также площадь жидкого  дра S , вход щую в формулу. Полный ток I и магнитна  индукци  В  вл ютс , известными параметрами электромагнитного перемещивани .

Распределение температуры по сечению непрерьшного слитка зависит от температуры разливки, химического состава разливаемого сплава, скорое- ти выт гивани  и условий охлаждени  слитка. Указанные услови  лить  мен ютс  от разливки к разливке и вместе с ними мен етс  распределение температуры в непрерывном слитке. Поэтому дл  повышени  точности измерени  скорости температурные измерени  провод т одновременно с измерением разности потенциалов и в тех же точках сечени  слитка. С этой целью каждую пару электродов 6 (фиг.4) объедин ют с термопарой 8 в один иэмери- .тельный элемент 9. Измеренные в точках сечени  значени  температуры используют в формуле суммировани  дл  определени  электропроводности в измерительных точках и дл  вычислени  площади жидкого  дра в сечении.

С целью повышени  точности и уменьшени  времени измерени  измерительные элементы 9 (фиг.А) объедин ют в один измерительный блок 10 (фиг.5), позвол ющий ввести в непрерывный слиток 11 все измерительные элементы одно1764временно . Положение каждого измерительного элемента в блоке жестко зафиксировано , поэтому они располагаютс  в нужных точках сечени  и пе ресекают сечение непрерывного слитка одновременно. Сокращение времени проведени  эксперимента по измерению скорости происходит за счет того, что

0

0

0

0

5

0

операци  вмораживани  производитс 

один раз дл  всего блока, а не дл  каждого измерительного элемента отдельно .

П р и м е р. Способ опробован на

физической модели процесса перемещивани  жидкого  дра непрерьшного слитка . Схема модели представлена на фиг. 7.

Устройство кондукционного перемешивани  жидкого металла непрерывного слитка - сл ба (фиг.6) реализует способ кондукционного перемешивани , причем электрический ток к непрерывному слитку 11 подводитс 

через токоподвод щие ролики 12, а магнитное поле создаетс  электромагнитом , образованным роликами МНЛЗ с надетыми на них катушками 13. Физическа  модель представл ет собой закрытую ванну 14 размерами 300 мм- , выполненную из органического стекла и заполненную сплавом галли  15 (Ga 82%, Zn 12%, Sn 6%). Модельный сплав имеет точку плавлени  и остаетс  жидким

fпри комнатной температуре. С торцов в ванну помещены токоподводы 6, предназначенные дл  подвода посто нного электрического тока. На расплавленный металл в ванне действует магнитное поле, которое создает электромагнит , состо ш й из четырех катушек 13,двух сердечников 16, замыкаемых магнитными  рмами 17. Сердечники 16 моделируют электромагнитные ролики МНЛЗ (фиг.7), а ванна с расплавом  вл етс  моделью жидкого  дра слитка.

Скорость течени  модельного сплава под магнитным роликом определ ют двум  способами. С помощью трубочки 18 Пито-Прандтл , (фиг. 8 и 9), которую помещали в жидкость через специальные отверсти  19, измер ли значени  скорости течени  модельного сплава в точках 20 рассматриваемого сечени . С помощью щупа 21, состо щего из двух электродов 6, измер ли разность потенциалов в точках 23 рассматриваемого сечени . Далее по формуле определ ли среднюю по данному сечению скорость течени  модельного сплава.

Результаты измерений дл  эксперимента при токе ванны I 80 А (в формуле величина тока беретс  со Знаком минус), магнитной индукции В 0,136 Тл и электропроводности В 0, 1/Ом-м приведены в таблице. Среднее значение скорости в сечении по результатам измерени  с помощью трубки Пито-Прандтл  составл ет 0,16 м/с, а по результатам измерени  разностей потенциалов в 18 точках сечени  парами электродов с рассто нием &.I 23 мм и с применением формулы - 0,135 м/с. Различие результатов составл ет 16% и может быть отнесено как за счет погрешности измерени  скорости трубкой Пито- Прандтл , так и за счет погрешности описанного метода.

Применение предлагаемого изобретени  обеспечивает снижение затрат на экспериментальные работы в процессе освоени  электромагнитного перемешивани  жидкого  дра непрерывного слитка , так как позвол ет провести измерение основного параметра перемешивани , отвечающего за качество литого металла - скорости течени  расплава относительно фронта кристаллизации , сравнить измеренную скорость с рекомендуемой и, изменив необходимым образом параметры электромагнитного воздействи  (ток через слиток и индукцию магнитного пол ), привести скорость течени  расплава в соответствие с рекомендуемым диапазоном скоростей.

Claims (3)

1. Способ измерени  скорости течени  расплавленного металла в жидкой фазе слитка при непрерывной разливке в зоне установки электромагнитного перемешивани , включающий индуцирование в расплаве электродвижущей силы при движении его в маг

нитном поле и измерение с поМощью электродов разности потенциалов электрического пол  между парами электродов, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности измерени , пары электродов ввод т через мениск жидкого металла и после захвата их кристаллизующимс  металлом пропускают со скоростью выт гивани  слитка через зону действи  магнитного пол , производ т в точках сечени  слитка измерение разности потенциалов и среднюю по сечению слитка скорость течени  металла определ ют по формуле

..,-1

,и

i.z

1- I

BS.Gгде л X, ь у

рассто ние между парами электродов в сечении непрерьшного слитка; , N - число пар электродов в

сечении; & - электропроводность в

i-й измерительной точке; UZ, ьч - рассто ние и разность

потенциалов между электродами , объединенными в i-ю пару;

I - полный ток , проход щий через сечение слитка при электромагнитном перемепшвании; В - индукци  внешнего магнитного пол  в сечении . слитка; S - площадь жидкого  дра в

сечении;

Q - электропроводность жидкой фазы.

2.Способ по п. 1, отличающий с   тем, что одновременно с измерением разности потенциалов в тех же точках сечейи  слитка производ т измерение температуры.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийс  тем, что измерительные элементы объедин ют в один блок дл  ввода их в слиток одновременно.

Фиг 2

/.

/

X

cpuz.if

8

I

Фиг.

.6

X

к MUKpodo/tbrnnempy К пакропанопетрд / А

fae. 9

fue. 7

иг. 8