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

торой подъемная сила настолько уменьшается, что ме­ талл касается индуктора.

'В ряде исследований рассмотрены некоторые част­ ные ©опросы удерживания и стабилизации капли метал­ ла при ЛВС. В исследовании [41] на примере индукто­ ров, описанных в работах [17, с. 607; 47], проанализиро­ вана стабильность парения .металла по вертикальной и горизонтальной осям. Математическому описанию сил, появляющихся при ПВС для образцов различной фор­ мы, посвящены работы [42, 43].

Таким образом, условия удержания жидкого метал­ ла в многовитковом индукторе аналогичны условиям, наблюдаемым в двухвитковом. Однако 'существенным различием этих индукторов является вращение образца около вертикальной оси в много®инковом индукторе [14]. Это объясняется появлением вращающего момен­ та за счет горизонтальных сил, образующихся вследст­ вие аксиальной асимметрии индукционной 'катушки. Теория вращения образца при ПВС в одяовитковоім ин­ дукторе наиболее полно разработана в работе [18]. Яв­ ление вращения использовано для создания ультрацент­ рифуг со скоростью вращения до 600 000 оборотов в се­ кунду.

г Проблема удерживания твердого и жидкого метал­ ла при ЛВС ів настоящее время в основном решена. В случае двухвиткового индуктора А. А. Фогелем полу­ чены эмпирические зависимости подъемной силы от частоты поля, его конфигурации и подводимой к метал­ лу 'мощности. Для жидкого металла зафиксированы бо­ лее жесткие органичения, объясняемые формообразова­ нием. Для много®иткового индуктора разобраны два случая конических катушек и показаны также влияние частоты ноля, формы индуктора и конфигурации поля. Объяснено влияние горизонтальных сил на устойчи­ вость капли жидкого металла.

ПОЛУЧЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПЛАВА

Наряду с удерживанием жидкого металла большое значение имеет получение и регулирование его темпера­ туры. Для двухвитковых индукторов теоретические ос­ новы и технологические конструкции, обеспечивающие необходимый нагрев образцов, представлены в работах

[22, р, 249, £79; 27, 29,31].

30

Справедливость функциональной зависимости (16), связывающей электромагнитную подъемную силу с мощ­ ностью, поглощаемой металлом при нагреве, доказана экспериментально. В установившемся режиме в вакууме передаваемая в металл мощность равна излучаемой.

•Для большинства металлов хорошо известна температур­ ная зависимость мощности Ps, излучаемой с единицы поверхности (рис. )19) [22, с. 249]. Эту мощность обыч-

Рас. і!9. Зависимость удельной мощности шлученмя от температуры для тугоплавки* металлов

но определяют обратным пересчетом. Из уравнения (46) следует, что обеспечение передачи заданной мощности Ps зависит от следующих факторов: массы металла, по­ верхности образца, частоты поля и коэффициента А. Массу металла, находящегося во взвешенном состоя­ нии, для индуктора типа II молено определить, зная за­ висимость, связывающую минимальную частоту элект-

31

рамагаитного поля, способнаго удержать жидкий ме­ талл ’во .взвешенном состоянии, с высотой столба метал­ ла и его физическими свойствами [см. формулу (21)]. Высоту столба металла замеряли визуально, и она ока­ залась равной 1,8 ом. Результаты расчетов представле­ ны в табл. 3 [34].

шара диаметром 12,7 мм. Наиболее благоприятно положе­

ние, когда — = 2 , но до определенного предела (лункОі

32

тирная кривая). Зависимость коэффициента А от раз­ мера шара, а соответственно, и от его массынезначи­ тельна (рис. 2-1) [27]. Например, в работе [27] показа­ но, что при изменении массы ниобия от 9,5 до 17,5 г три нагреве в индукторе типа II пределы изменения А были незначительными (0,4—0,7). Оказалось так­ же, что коэффициент А мало зависит от агрегат-

А

ного состояния металла. Наиболее подробно исследован индуктор типа I. Перепишем уравнение (16) в следую­ щем виде:

зависимость установившейся температуры от объема об­ разца [37].

Ранее была показана взаимосвязь положения метал­ ла от напряжения на индукторе. На рис. 22 [31] пред­ ставлена экспериментально полученная зависимость тем­ пературы ниобия от напряжения, которая подтвержда-

ет вышесказанные теоретические предположения. Для частот 440, 220 и 70 кГц и объема металла V W = 1,6 и Ѵтах=3,4 юм3 по формуле (26) методам подбора [27] определяли возможные установившиеся температуры в индукторе типа I [31].

Рис. 22. Зависимость стабильной температу­ ры ниобия от напряже­ ния на »ндуікторе и от массы образна при ча­

стоте поля 440 «Гц:

/ — 16 г: 2 — 12 г; S — 8 г

34