Современная электрометаллургия, 2015, №01



2015 №01 (09)

DOI of Article 10.15407/sem2015.01.01

2015 №01 (02)

---

Современная электрометаллургия, 2015, #1, 8-12 pages  

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ ЭШП В УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

И. В. Протоковилов, В. Б. Порохонько

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
 
Abstract
Разработана физическая модель для исследования особенностей плавления расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве в условиях действия внешнего магнитного поля. Модель представляет собой оптически прозрачную цилиндрическую емкость, заполненную электролитом на основе раствора ZnCl₂, имитирующим шлаковую ванну, в который погружен электрод из сплава Вуда. Плавление электрода происходит за счет тепла, выделяющегося в электролите при пропускании электрического тока. Внешнее магнитное поле создается системой из двух соленоидов, охватывающих емкость и электрод. Для исследования особенностей плавления электрода используется метод видеосъемки с частотой записи 240 кадров в секунду. Установлено, что наложение внешнего продольного магнитного поля индукцией 0,2 Тл способствует увеличению скорости плавления электрода на 8...12 %. При этом частота отрыва капель электродного металла увеличивается на 18...22 %, а средняя масса капли снижается на 8...10 %. Указанные эффекты достигаются благодаря интенсификации гидродинамических течений возле оплавляемой поверхности электрода и активизации процессов тепломассообмена на границе двух фаз. Вызванное наложением продольного поля горизонтальное вращение расплава также способствует рассредоточению места падения капель на дно емкости. Библиогр. 13, табл. 1, ил. 3.
 
 
Keywords: электрошлаковый переплав; магнитное поле; физическое моделирование; расходуемый электрод; плавление; электродная капля; гидродинамика
 
 
Received:                19.11.14
Published:               24.03.14
 
 
References
1. Медовар Б. И., Бойко Г. А., Сердюкова В. П. Физическое моделирование процесса ЭШП расходуемых электродов// Пробл. спец. электрометаллургии. - 1978. - № 9. - С. 38-48.
2. Исследование модели плавления расходуемого электрода при ЭШП / Ю. Кожима, М. Като, Т. Тойода, М.Иноце// Электрошлаковый переплав. - Киев: Наук. думка, 1975. - Вып. 3. - С. 54-62.
3. Гаммаль Т., Хаген И., Мюлленберг Р. Влияние электрического тока на каплеобразование при ЭШП // Там же. - С. 62-69.
4. Исследование на модели характера оплавления расходуемых электродов при выплавке горизонтальных слитков ЭШП / Б. И. Медовар, А. А. Троянский, А. Н.Казимиров и др. // Спец. электрометаллургия. - 1977. - Вып.33. - С. 28-32.
5. Особенности процессов массообмена в пленочной стадии процесса ЭШП / А. А. Троянский, А. Х. Дымнич, Л.Б.Медовар, А. Д. Рябцев // Современ. электрометаллургия. - 2005. - № 4. - С. 6-9.
6. Клюев М. М., Каблуковский А. Ф. Металлургия электрошлакового переплава. - М.: Металлургия, 1969. – 256 с.
7. Металлургия электрошлакового процесса / Б. И. Медовар, А. К. Цыкуленко, В. Л. Шевцов и др.; Под ред. Патона Б. Е. - Киев: Наук. думка, 1986. - 248 с.
8. Воздействие ультразвуковых колебаний на капельный перенос металла при электрошлаковом переплаве / В. П. Куделькин, М. М. Клюев, С. И. Филиппов и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1969. - № 3. - С. 54-59.
9. Чуманов И. В. Повышение тепловой эффективности электрошлакового переплава и качества металла путем воздействия на процессы плавления, транспортировки и кристаллизации вращением расходуемого электрода: Автореф. дис. ... д-р. техн. наук. - Челябинск, 2002. - 40 с.
10. Компан Я. Ю., Щербинин Э. В. Электрошлаковая сварка и плавка с управляемыми МГД-процессами. - М.: Машиностроение, 1989. - 272 с.
11. Компан Я. Ю., Назарчук А. Т., Протоковилов И. В. Квопросу интенсификации электромагнитного воздействия при магнитоуправляемой электрошлаковой плавке титановых сплавов // Современ. электрометаллургия. - 2007. - № 4. - С. 3-7.
12. Магнитогидродинамические явления при ЭШП и кристаллизация электрошлаковых слитков / Б. Е. Патон, Б.И. Медовар, Ю. Г. Емельяненко и др. // Пробл. спец. электрометаллургии. - 1984. - Вып. 20. - С.11-15.
13. Правомерность физического моделирования процесса ЭШП / В. К. Лебедев, Н. Ф. Медведенко, Б. И. Медовар и др. // Рафинирующие переплавы. - Киев: Наук. думка, 1974. - С. 21-31.