SU621458A1

SU621458A1 - Method of shattering liquid metal stream to separate drops

Info

Publication number: SU621458A1
Application number: SU762351138A
Authority: SU
Inventors: Юрий Моисеевич Гельфгат; Артур Эдуардович Микельсон; Альфред Владимирович Марков; Василий Сергеевич Никольский; Валентин Васильевич Топилин; Владимир Иванович Долгов; Владимир Сергеевич Лактионов; Николай Ефимович Киссиль
Original assignee: Институт физики АН Латвийской ССР; Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Электрометаллургический Завод "Электросталь" Им.И.Ф.Тевосяна
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1976-04-22
Publication date: 1978-08-30

Description

1one

Изобретение относитс к металлургии н касаетс усовершенствовани способов дроблени жидкометаллических струй на отдельные капли.The invention relates to metallurgy and concerns the improvement of the method of splitting liquid metal jets into separate droplets.

Известен способ обработки металла путем пропускани тока между струей металла и слоем шлака с целью повышени скорости взаимодействи металла со шлакомA method of metal processing is known by passing a current between a metal stream and a slag layer in order to increase the rate of metal-slag interaction.

Однако при таком способе необходимо However, with this method it is necessary

использовать дополнительные, средства дл дроблени струи металла с целью интенсификации процесса.use additional means for crushing the metal jet in order to intensify the process.

Известен также способ раздроблени струи металла врашающимс магнитным полем .There is also known a method for breaking up a metal jet by a growing magnetic field.

Недостатком такого способа вл етс различна величина образующихс отдельных капель металла, что приводит к значительному угару металла.The disadvantage of this method is the different size of the formed individual metal droplets, which leads to a significant metal loss.

Наиболее близким По технической суш,ности вл етс способ обработки металлов и сплавов с дроблением струи с помощью пропускани по ней тока, плотность которого в месте входа струи в металл колеблетс в пределах 2,5-5,0 А/мм .The closest technical sushi is the method of processing metals and alloys with jet crushing by passing a current through it, the density of which at the point of jet entrance to the metal ranges from 2.5 to 5.0 A / mm.

Недостатком известного способа вл етс невозможность получени одинаковыхThe disadvantage of this method is the impossibility of obtaining the same

по размеру капель металла, так как в процессе истечени струи мен ютс металлический напор, давление в приемной емкости и т. п. Кроме того, плотность тока в струе в месте входа в металл во врем работы невозможно контролировать и тем самым сохранить посто нство режима обработки .according to the size of the metal droplets, since during the outflow of the jet the metal head varies, the pressure in the receiving tank, etc. In addition, the current density in the jet at the point of entry into the metal during operation cannot be controlled and thus maintain the stability of the processing mode .

Целью изобретени вл етс получение одинаковых по размеру капель металла при дроблении жидкометаллических струй; обеспечение возможности управлени процессом обработки металла.The aim of the invention is to obtain uniformly sized metal droplets when crushing liquid metal jets; providing the ability to control the metal processing process.

Ноставленна цель достигаетс за счет того, что величину пропускаемого по струе электрического тока регулируют, причем регулирование ведут в соответствии с зависимостьюThe unallocated goal is achieved due to the fact that the amount of electric current passed through the jet is regulated, and the regulation is carried out in accordance with the dependence

, L Yh L yh

/ 300( const, VdH )/ 300 (const, VdH)

е d - диаметр струи металла в месте истечени (диаметр отверсти в разливочном стакане);e d is the diameter of the metal jet at the point of expiration (the diameter of the hole in the nozzle);

L - высота падени струи (рассто ние от торца разливочного стакана до зеркала металла в приемной емкости );L is the height of the jet fall (distance from the end of the pouring cup to the metal mirror in the receiving tank);

33

Н - металлостатический напор с учетом давлени на поверхности металла в приемной емкости в единицах пьезометрической высоты. Сущность описываемого способа дроблени жидкометаллической струи иа отдельные капли заключаетс в следуюш,ем.H is the metalostatic head, taking into account the pressure on the metal surface in the receiving tank in terms of piezometric height. The essence of the described method of crushing a liquid metal jet and the individual droplets is as follows.

Поверхность струи жидкого металла, вытекающей из какого-либо отверсти , неизбежно подвергаетс возмущени м, причиной которых могут быть вибрации установки , движение окружающего воздуха, наличие турбулентности в струйном нотоке л т. н. Развива сь во времени, эти возмущени привод т к разрущению силошности струи и распаду ее на отдельные капли. При этом, если электрический ток в струе отсутствует, разрушение струи нроисходнт вследствие возрастани амплитуды поверхности волн, в результате действи только сил поверхностного нат жени по следующей схеме: локальное уменьшение радиуса струи за счет бесконечно малых возмущений вызывает увеличение сил поверхностного нат жени , которые в свою очередь обуславливают дальнейшее уменьшение радиуса струи и т. д. до ее полного распада иа отдельные капли. При пропускании тока по струе возникают донолиительиые радиальные снимающие усили от действи электромагнитной силы F I-B, где В - индукци азимутальиого магнитного пол осевого тока /. Эти силы действуют в одном направлении с силами иоверхностного нат жени и тоже возрастают в местах локального уменьшени радиуса струи вследствие увеличени индукции лол ( г - радиус поперечного сечени круглой струи). Совместное действие обеих вышеуказанных сил приводит к более быстрому и интенсивному распаду струи. Результаты исследований показывают, что, если в отсутствие электрического тока, стру не распадаетс на отдельные капли, то дл конкретных величии металлостатического напора, высоты падени струи существует некоторое минимальное значение тока, при пропускании которого по струе происходит ее дробление на отдельные капли.The surface of a jet of liquid metal flowing out of a hole is inevitably subjected to disturbances, the cause of which may be installation vibrations, movement of ambient air, and the presence of turbulence in the jet notation. Developing in time, these disturbances lead to the destruction of the jet's strength and its disintegration into separate drops. In this case, if the electric current in the jet is absent, the destruction of the jet is not due to an increase in the amplitude of the surface of the waves, as a result of only the surface tension forces according to the following scheme: a local decrease in the jet radius due to infinitely small perturbations causes an increase in the surface tension the queue causes a further decrease in the jet radius, etc., up to its complete disintegration, and individual drops. When current is passed through the jet, donor radial relieving forces arise from the action of the electromagnetic force F I-B, where B is the induction of the azimuthal magnetic field of the axial current. These forces act in the same direction as the forces of surface tension and also increase in places of local reduction of the jet radius due to an increase in the induction lol (r is the cross-section radius of the circular jet). The combined action of both of the above forces leads to a faster and more intense disintegration of the jet. Research results show that if, in the absence of electric current, the jet does not disintegrate into separate droplets, then for concrete magnesity of the metalostatic head, the height of the jet's fall there is a certain minimum value of the current, when passing through the jet, it splits into separate droplets.

С ростом величины пропускаемого по струе тока нроисходит дроблеиие струи на капли все меньших размеров, так что определенному значению тока соответствует онределенный размер образующихс канель . Если стру разрушаетс уже в отсутствие тока, то при его пропускании размер образующихс капель тоже уменьшаетс так, что определенному значению тока соответствует определенное значение размера капель.With an increase in the amount of current transmitted through the jet, there is a fragmentation of the jet into droplets of all smaller sizes, so that the definite current value corresponds to the definite size of the formed cannel. If the jet is destroyed even in the absence of current, then when it is passed through, the size of the droplets formed also decreases so that a certain value of the current corresponds to a certain value of the size of the droplets.

Дл унравлени процессом каплеобразовани с целью получени стабильных режимов обработки металла необходимо поддерживать силу тока в струе по следующей зависимости:In order to control the drop formation process in order to obtain stable metal treatment conditions, it is necessary to maintain the strength of the current in the jet according to the following relationship:

300f500rf/:300f500rf /:

ir const, VYdHir const, vydh

где d - диаметр струи металла в месте истечени ;where d is the diameter of the metal jet at the point of expiration;

/- - высота надени струи; Я - металлостатический набор в единицах пьезометрической высоты./ - - the height of the jet; I am a metalostatic set in piezometric units.

Способ дроблени жидкометаллической струи на отдельные кайли может найти щирокое применение, например, дл интенсификации дегазации металлов, дл уменьшени глубины проникновени струи в кристаллизаторе УНРС, дл получени металлической дроби и т. и.The method of splitting a liquid metal jet into individual kylis can be widely used, for example, to intensify the degassing of metals, to reduce the depth of penetration of the jet in the crystallizer of the NRMS, to produce metal shot, and so on.

На чертеже показаиа схема установки непрерывной разливки стали дл осуществлени описываемого способа.In the drawing, a diagram of a steel continuous casting plant for carrying out the described method is shown.

Оиа включает емкость 1 с расплавленным металлом, откуда последний в виде струи 2 поступает в кристаллизатор 3. Подвод электрического тока к струе осуществл етс от источника тока 4 через регулируемое сопротивление 5, электрод 6, опущенный в емкость 1 с металлом, далее по струе 2 и металлу, наход щемус в кристаллизаторе 3, стенки которого служат вторым электродом. На схеме показаны слиток 7, выход щий из кристаллизатора, т нущие валки 8. Дл контрол величины тока в цепи предусмотрен амперметр А. Величины d, Н и L обозначают соответственно диаметр струи, металлостатический напор и высоту падени струи.Oia includes capacitance 1 with molten metal, from where the latter in the form of a jet 2 enters the mold 3. Electric current is supplied to the jet from current source 4 through adjustable resistance 5, electrode 6 lowered into metal capacitance 1, then along stream 2 and metal located in the mold 3, the walls of which serve as the second electrode. The diagram shows an ingot 7 leaving the crystallizer, and these are t rolls 8. To control the amount of current in the circuit, an ammeter A is provided. The values of d, H, and L denote the jet diameter, metal-static pressure, and the height of the jet respectively.

По известным величииам d, Н к L опре-. дел ют величину тока I, необходимую дл дроблени жидкометаллической струи. Вычисленную величину тока устанавливают по амперметру и с помощью регулируемого сопротивлени 5 поддерживают приблизительно посто нной, когда параметры течени струи по каким-либо причинам мен ютс . При проиускаиии тока стру дробитс иа отдельные капли, которые в силу меньшей массы и скорости не проникают глубоко под уровень мениска в кристаллизаторе .According to the known magnitudes d, H to L defined. the magnitude of the current I required to crush the liquid metal jet is divided. The calculated current value is set with an ammeter and, using adjustable resistance 5, is kept approximately constant when the flow parameters of the jet change for some reason. When current is transmitted, it is crushed by individual drops, which, due to their lower mass and speed, do not penetrate deep below the meniscus level in the crystallizer.

Форм уЛ а изобретени Formula of invention

Способ дроблени жидкометаллической струи на отдельные капли путем пропускани по струе электрического тока, отличающийс тем, что, с целью получени одинаковых по размеру капель и обеспечени возможности управлени процессом обработки металла, величину нронускаемого по .струе электрического тока регулируют , причем регулирование ведут в соответствии с зависимостьюThe method of splitting a liquid metal jet into separate droplets by passing an electric current through the jet, characterized in that, in order to obtain identical droplets in size and to enable control of the metal working process, the value of the electric current flow through the device is controlled according to the dependence

/ ЗОоГбООй -- const,/ SOOGBOOY - const,

L - высота иадени струи металла; // - величина металлостатического напора в единицах пьезометрической высоты.L is the altitude of the metal jet; // is the value of metal-static head in piezometric height units.

Источники информации, прин тые во внимание цри экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 206609, кл. С 21С 7/00, 1965.Sources of information taken into account for review of expertise 1. USSR author's certificate number 206609, cl. C 21C 7/00, 1965.

2.Верте Л. А. Магнитна гидродинамика в металлургии. М., «Металлурги , 1975, с. 206-207.2. Verte L. А. Magnitna hydrodynamics in metallurgy. M., “Metallurgists, 1975, p. 206-207.

3.Авторское свидетельство СССР № 405955, кл. В 22D 11/00, 1973.3. USSR author's certificate number 405955, cl. In 22D 11/00, 1973.