Скорость продвижения фронта направленной кристаллизации алюминия в цилиндрическом тигле при различных режимах МГД-перемешивания
DOI:
https://doi.org/10.7242/2658-705X/2022.3.1Ключевые слова:
бегущее магнитное поле, вращающееся магнитное поле, скорость продвижения фронта кристаллизации, жидкий алюминий, МГД-перемешивание, тороидальное и полоидальное течение, экспериментАннотация
Для повышения качества непрерывных цилиндрических слитков из алюминия и его сплавов в машинах непрерывного литья в процессе их работы применяется МГД-перемешивание в теплом верхе кристаллизатора. В жидком металле в этом случае возбуждаются полоидальное и тороидальное течения. Эти течения существенно влияют на перенос тепла от поступающего в теплый верх кристаллизатора горячего металла к зоне охлаждения, где формируется фронт кристаллизации.
Эксперимент показал, что тороидальное течение сначала снижает скорость продвижения фронта кристаллизации, затем с усилением величины вращающегося поля (усиление тороидального течения) скорость перестает заметно меняться. Полоидальное течение (бегущее магнитное поле) также сначала снижает скорость фронта, но несколько быстрее, чем тороидальное, и на кривой зависимости скорости продвижения фронта от величины бегущего поля есть минимум, после которого скорость продвижения фронта кристаллизации начинает расти. Было обнаружено, что при совместном
действии бегущего и вращающегося магнитных полей скорость продвижения фронта кристаллизации сначала снижается, затем возрастает.
Библиографические ссылки
Protokovilov I.V. MHD-technologies in metallurgy. Modern Electrometallurgy // General Questions of Metallurgy. – 2011. – Vol. 105. – №. 4. – Р. 32–41.
Timofeev V., Khatsayuk M. Theoretical Design Fundamentals for MHD Stirrers for Molten Metals // Magnetohydrodynamics. – 2016. – Vol. 52. – № 4. – P. 495–506.
Mapelli C., Gruttadauria A., Peroni W. Application of electromagnetic stirring for the homogenization of aluminium billet cast in a semicontinuous machine // Journal of Materials Processing Technology. – 2010. – Vol. 210. – P. 306–314.
Yu W., Ma W., Ly G., Xue H., Li S., Dai Y. Effect of electromagnetic stirring on the enrichment of primary silicon from Al-Si melt // Journal of Crystal Growth. – 2014. – Vol. 405. – P. 23–28.
Mohammed M.N., Omar M.Z., Salleh M.S., Alhawari K.S., Kapranos P. Semisolid metal processing techniques for nondendritic feedstock production // The Scientific World Journal. – 2013. – Vol. 2013. – article ID752175, – P. 16 DOI:10.1155/2013/752175.
Borisov V.G. Production technologies of shaped articles made of aluminum alloys using the thixoforming technique. Problems and solutions // Light Alloy Technology. – 2016. – №. 2. – P. 71–79.
Borisov V.G. Process for production of aluminum-alloy ingots with non-dendritic thixotropic structure // Metallurgist. – 2008. – Vol. 52. – № 11–12. – P. 672–676.
Borisov V. Aluminum-Dased Cmposite Billets Produced by Plasma Injectin and Thixocasting// Light metal Age. – April 2017. – P. 48–51.
Gelfgat Yu., Skopis M., Grabis J. Electromagnetically driven vortex flow to introduce small solid particles into liquid metal // Magnetohydrodynamics. – 2005. – Vol. 41. – № 3. – P. 249–254.
Khripchenko S., Dolgikh V., Kiselkov D. Experiment on Injection of SIC and BN Nanoparticles into Liquid Aluminum Using MHD Stirring with Subsequent Crystallization of the Melt // IOP Publishing Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1945. DOI:10.1088/1742-6596/1945/1/012017.
Kolesnichenko I., Khalilov R., Khripchenko S., Pavlinov A. MHD Stirrer for cylindrical molds of continuous casting machines fabricated aluminium alloy // Magnetohydrodynamics. – 2012. – Vol. 48. – № 1. – P. 221–233.
Barami E., Mikhailovich B., Shukrun T., Sukoriansky S., Zemach E. Heat transfer enhancement in liquid metal by rotating magnetic field // Magnetohydrodynamics. – 2017. – Vol. 53. – № 1. – P. 201–211.
Denisov S., Dolgikh V., Khripchenko S., Kolesnichenko I., Nikulin I. The effect of traveling and rotating magnetic fields on the structure of aluminum alloy during its crystallization in a cylindrical crucible // Magnetohydrodynamics. – 2014. – Vol. 50. – № 4. – P. 407–422.
Kolesnichenko I., Pavlinov A., Khalilov R. Movement of the solid–liquid interface in gallium alloy under the action of rotating magnetic field // Magnetohydrodynamics. – 2013. – Vol. 49. – №. 1. – P. 191–197.
Антонов П.В., Бердников В.С. Зависимость фронта кристаллизации и скорости роста слитка кремния от режима теплообмена в методе Бриджмена-Сстокбаргера // Прикладная механика и техническая физика. – 2012. – Т. 53. – № 6. – C. 65–77.
Khripchenko S.Yu., Denisov S.A., Dolgikh V.M., Shestakov A.V., Siraev R.R. Structure of solidified aluminum melt in crucibles of circular and square cross-sections in reverse regimes of rotating magnetic field // Magnetohydrodynamics. – 2019. – Vol. 55. – № 4. – P. 437–445.