Файл: Глебовский В.Г. Плавка металлов и сплавов во взвешенном состоянии.pdf

Взаимодействие гармонического -поля С вихревыми

токами может быть выражено формулой

ности; Во— амплитуда индукции у самой поверх­

ности.

Тогда среднее значение объемной плотности сил на расстоянии X от поверхности равно

где Н0— амплитуда напряженности поля на поверхно­ сти металла;

А= V1|1Lш-’

ш— круговая частота;

р— удельное электросопротивление металла.

Из формулы (4) следует, что объемная плотность сил ßx имеет наибольшее значение у поверхности и убы­ вает по глубине поверхностного слоя. Таким образам, объемные силы создают внутри металла электрбмапнит-

9

ное давление, аналогичное гидростатическому давлению. В слое толщиной несколько более А давление быстро растет от нуля на поверхности до величины, характери­ зующейся выражением

(5)

о

В случае взвешенного состояния величина о го пред­ ставляет собой силу, направленную снизу вверх и урав­ новешивающую столб металла высотой /г и сечением в единицу площади. Условие равновесия выражается ‘фор­ мулой

(6)

где у — плотность іметалла;

g — ускорение силы тяжести.

Форімула (6) справедлива для чрезвычайно слабого поля над металлом, когда отсутствует дополнительное общее сжатие металла силами поля. Ниже будет пока­ зано, что такое обжатие практически не существует. Та­ ким образом, металл во взвешенном состоянии находит­ ся в «электромагнитном титле».

Представляет интерес качественное рассмотрение фи­ зических процессов, .происходящих при плавке металла во взвешенном состоянии. На рис. 1,6 представлено рас­

току в проводах. На поверхности расплавленного метал­ ла существуют особые участки 1—4, характеризующие­ ся отсутствием вихревых токов. Это объясняется ослаб­ лением магнитного поля в указанных местах. При ПВС в нижней части образца расплавленного металла обяза­ тельно существуют такие участки практически при лю­ бой конфигурации магнитного поля. Отсутствие вихре­ вых токов в подобных участках исключает появление электромагнитного давления, что должно приводить к вытеканию жидкого металла через эти места, но этого не происходит, так как существующие силы поверхност­ ного натяжения компенсируют ослабление силовой обо­ лочки вблизи точек 1—4. Следует отметить, что эти силы могут уравновесить лишь незначительную часть гидро­ статического давления металла и способствуют удержа­

10

бательной мощностью в цепи индуктора или, другими словами, предельной напряженности поля соответствует предельная высота металла /щ. Второе обусловлено на­ личием минимума .количества жидкого 'металла, .который еще .может находиться во взвешенном состоянии в кап­ леобразной форме, т. е. минимальная высота столба жидкости близка к глубине проникновения /ід= А. Ес­

находится во взвешенном состоянии, если значения вы­

нием частот 500—2500 кГц. Следует лишь отметить, что коэффициент поверхностного натяжения а и глубина проникновения Д зависят от температуры. С ростом тем­ пературы размер критического треугольника уменьша­ ется.

■Кроме рассмотренных .выше особенностей взаимо­ действия высокочастотного магнитного поля и жидкого металла при ЛВС, существует группа явлений, связан­

ле, не является специфическим свойством жидкого сос­

на значение тока, текущего через индуктор, что вызыва­ ет изменение силы, действующей на металл. Указанное иллюстрируется рис. 2,на котором представлена схема

я

12