Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки
Рассмотрены некоторые особенности создания импульсных магнитных полей для воздействия на кристаллизацию металла в процессе магнитоуправляемой электрошлаковой плавки. Предложены способы интенсификации электромагнитного воздействия на металлургическую ванну, основанные на использовании энергии электри...
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96714 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки / А.Т. Назарчук, И.В. Протоковилов, В.Б. Порохонько // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 4 (113). — С. 21-26. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859763338617028608 |
|---|---|
| author | Назарчук, А.Т. Протоковилов, И.В. Порохонько, В.Б. |
| author_facet | Назарчук, А.Т. Протоковилов, И.В. Порохонько, В.Б. |
| citation_txt | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки / А.Т. Назарчук, И.В. Протоковилов, В.Б. Порохонько // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 4 (113). — С. 21-26. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Рассмотрены некоторые особенности создания импульсных магнитных полей для воздействия на кристаллизацию металла в процессе магнитоуправляемой электрошлаковой плавки. Предложены способы интенсификации электромагнитного воздействия на металлургическую ванну, основанные на использовании энергии электрических разрядов емкостных накопителей на внешний магнитный контур. Разработана экспериментальная аппаратура, включающая источник питания для генерирования электрических разрядов энергией до 1850 Дж, и магнитный контур в виде соленоида с дисковыми обмотками, охватывающими кристаллизатор. Изучены характеристики электрических разрядов при различном количестве витков магнитного контура. Показана целесообразность комплексного подхода к интенсификации электромагнитного воздействия посредством оптимизации параметров как источника разрядов, так и соответствующих магнитных контуров. Проведены экспериментальные исследования влияния импульсных магнитных полей на режимы плавки и кристаллизацию металла в процессе выплавки слитков титановых сплавов. Показана возможность при достаточной энергии разрядов и оптимальном количестве витков магнитного контура управлять порционными тепловложениями в процессе плавки, а также кристаллизацией металла слитков. При этом для улучшения качества поверхности слитков предложено воздействие осуществлять сериями импульсов, чередующихся с паузами.
Some features of inducing pulsed magnetic fields for acting on metal solidification during magnetically-controlled electroslag melting are considered. Methods of intensification of electromagnetic impact on metallurgical bath are proposed, which are based on application of energy of capacitive storage electric discharges to external magnetic circuit. Experimental system has been developed, including a power source for generation of electric discharges with up to 1850 J energy, and a magnetic circuit in the form of a solenoid with disc windings enclosing the mould. Characteristics of electric discharges at different number of magnetic circuit turns have been studied. The paper shows the rationality of an integrated approach to electromagnetic impact intensification through optimization of parameters of both the discharge source and the respective magnetic circuits. Experimental investigations of the influence of pulsed magnetic fields on metal melting and solidification modes during melting of titanium alloy ingots have been performed. Ability to control discrete heat input during melting, as well as ingot metal solidification at sufficient discharge energy and optimum number of magnetic circuit turns, is demonstrated. To improve ingot surface quality, it is proposed to apply the impact in the form of series of pulses alternating with pauses.
|
| first_indexed | 2025-12-02T04:51:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.56.001.3
ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ
МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОЙ
ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ПЛАВКИ*
А.Т. Назарчук1, И.В. Протоковилов1, В.Б. Порохонько1,
Ю.П. Ивочкин2, И.О. Тепляков2
1Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины.
03680, г. Киев, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua.
2Объединенный институт высоких температур РАН.
125412, г. Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2. E-mail: vortex@iht.mpei.ac.ru.
Рассмотрены некоторые особенности создания импульсных магнитных полей для воздействия на кристаллизацию
металла в процессе магнитоуправляемой электрошлаковой плавки. Предложены способы интенсификации элект-
ромагнитного воздействия на металлургическую ванну, основанные на использовании энергии электрических раз-
рядов емкостных накопителей на внешний магнитный контур. Разработана экспериментальная аппаратура, вклю-
чающая источник питания для генерирования электрических разрядов энергией до 1850 Дж, и магнитный контур
в виде соленоида с дисковыми обмотками, охватывающими кристаллизатор. Изучены характеристики электрических
разрядов при различном количестве витков магнитного контура. Показана целесообразность комплексного подхода
к интенсификации электромагнитного воздействия посредством оптимизации параметров как источника разрядов,
так и соответствующих магнитных контуров. Проведены экспериментальные исследования влияния импульсных
магнитных полей на режимы плавки и кристаллизацию металла в процессе выплавки слитков титановых сплавов.
Показана возможность при достаточной энергии разрядов и оптимальном количестве витков магнитного контура
управлять порционными тепловложениями в процессе плавки, а также кристаллизацией металла слитков. При этом
для улучшения качества поверхности слитков предложено воздействие осуществлять сериями импульсов, череду-
ющихся с паузами. Библиогр. 6, табл. 1, ил. 8.
Ключ е вы е с л о в а : магнитоуправляемая электрошлаковая плавка; импульсное магнитное поле; емкостный
накопитель энергии; электрический разряд; магнитный контур; соленоид; макроструктура
Перспективным направлением интенсификации
электромагнитного воздействия на гидродинамику
электрошлакового процесса является использова-
ние импульсных магнитных полей [1—3]. Возмож-
ность такой интенсификации при магнитоуправля-
емой электрошлаковой плавке (МЭП) с помощью
импульсного магнитного поля впервые была пока-
зана в работе [1]. Однако здесь для создания им-
пульсных магнитных полей использовали тради-
ционные источники питания магнитных контуров.
В данном случае обеспечение эффективных им-
пульсных воздействий затруднено из-за необходи-
мости создания высоких значений магнитной ин-
дукции в зоне плавки (0,2...0,5 Тл). Данная тен-
денция усугубляется с увеличением диаметра вы-
плавляемого слитка, что связано с необходимостью
создания магнитных контуров с чрезмерными мас-
согабаритными показателями, обеспечивающими
требуемые значения магнитной индукции.
Для интенсификации импульсного влияния маг-
нитных полей на гидродинамику процесса плавки
изучали использование энергии электрических раз-
рядов емкостных накопителей на внешний магнит-
ный контур или непосредственно на зону плавки
[2, 3]. Создано экспериментальное оборудование,
необходимое для исследований с применением раз-
личных способов гидродинамического воздействия
на металлургический расплав за счет использования
энергии электрических разрядов. Установлена прин-
ципиальная возможность воздействия электрически-
© А.Т. НАЗАРЧУК, И.В. ПРОТОКОВИЛОВ, В.Б. ПОРОХОНЬКО, Ю.П. ИВОЧКИН, И.О. ТЕПЛЯКОВ, 2013
*Работы выполнены при поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины (проект № Ф53.7/027) и
Российского фонда фундаментальных исследований (проект Укр_ф_а № 13-08-90444).
21
ми разрядами емкостных накопителей на кристал-
лизацию металла слитков [2].
В ходе исследований показана необходимость
проведения комплексной разработки и совершен-
ствования источника генерирования электричес-
ких разрядов и соответствующих магнитных кон-
туров для создания мощных импульсных магнит-
ных полей.
Цель настоящей работы заключалась в совер-
шенствовании магнитогидродинамических (МГД)
устройств для создания импульсных магнитных по-
лей, в том числе соответствующих магнитных кон-
туров и оптимизации режимов воздействия на про-
цессы плавки и кристаллизации металла.
Остановимся на следующем. Первоначально для
управления структурообразованием слитков при
МЭП использовали поперечное магнитное поле [4,
5]. Для его создания применяли магнитные контуры
с металлическими магнитопроводами, массогаба-
ритные показатели которых повышались с увели-
чением магнитных зазоров, определяемых типо-
размерами кристаллизаторов. Именно эти конст-
руктивные особенности магнитных контуров не
позволяли создавать поля с уровнем магнитной
индукции, необходимым для управления кристал-
лизацией металла.
Переход на использование продольных магнит-
ных полей с применением магнитных контуров в
виде соленоидов, охватывающих кристаллизатор,
позволил существенно уменьшить массогабаритные
показатели контуров (по сравнению с контурами
для поперечного магнитного поля) и повысить маг-
нитную индукцию в зоне плавки до 0,35 Тл, осо-
бенно при использовании импульсных магнитных
полей [1]. Однако для обеспечения таких значений
магнитной индукции потребовалось создание мно-
говитковых водоохлаждаемых магнитных конту-
ров, что опять-таки привело к увеличению массо-
габаритных показателей последних (рис. 1).
Выход может быть найден, как отмечалось и в
работах [2, 3], посредством использования им-
пульсных электромагнитных полей. Основной ак-
цент здесь сделан на получении больших значений
пиковых токов, формирующих импульсные маг-
нитные поля, с помощью неохлаждаемых низко-
омных и, по возможности, маловитковых маг-
нитных контуров в виде соленоидов, охватыва-
ющих кристаллизатор.
Методика работы предусматривала создание и
совершенствование экспериментального источника
питания для генерирования электрических разря-
дов и магнитного контура в виде соленоида с диско-
выми обмотками.
В ходе испытаний нового экспериментального
оборудования основное внимание уделяли оценке
возможности повышения эффективности МГД воз-
действия за счет импульсных магнитных полей, обе-
спечивающих порционное тепловложение в процес-
се плавки.
Обсуждение результатов разработок, представ-
ленных на рис. 2—8, сводится к следующим поло-
жениям.
Принципиальная электрическая схема экспери-
ментального источника питания для генерирования
электрических разрядов (рис. 2) разработана на
основе использования двухполупериодного накоп-
ления электрических зарядов двумя синхронно уп-
равляемыми цепями, разряды которых на магнит-
ный контур могут осуществляться как последова-
тельно, так и одновременно. Для увеличения энер-
гии разрядов отдельных импульсов их необходимо
производить одновременно.
Генерирование энергии осуществляется двумя
блоками емкостных накопителей общей емкостью
0,07 Ф при рабочем напряжении до 350 В. Для
управления продолжительностью заряда и разряда
используют логический модуль SRB1218D. Заряды
и разряды соответствующих контуров осуществля-
ются тиристорными ключами. С целью управления
разрядами тиристорные ключи выбраны с учетом
таких характеристик в открытом состоянии, как
ударный ток (примерно 21 кА), критическая ско-
рость нарастания тока (320 А/мкс) при максималь-
но допустимом действующем токе 1960 А. С учетом
возможности одновременного разряда двухконтур-
ного накопителя уровень максимального тока может
достигать 3920 А. Такие характеристики обеспечи-
вают тиристоры Т143-1250-12.
Рис. 1. Кристаллизатор с водоохлаждаемым магнитным контуром
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема эксперименталь-
ного источника генерирования электрических разрядов с исполь-
зованием емкостных накопителей: 1, 2 – клеммы соответственно
источника питания и нагрузки
22
Магнитный контур выполнен в виде соленоида
с дисковыми обмотками (рис. 3), охватывающего
кристаллизатор с внутренним сечением 80×80 мм.
Общее количество витков медной шины сечением
25×3 мм составляло 63. При этом конструкция со-
леноида предусматривала возможность изменения
количества витков, включенных в цепь магнитного
контура.
Указанные параметры источника питания и маг-
нитного контура требуются для обеспечения макси-
мально возможных пиковых токов разрядов. При
этом количество витков магнитного контура необ-
ходимо выбирать исходя из условий обеспечения
требуемой индукции магнитного поля в зоне плавки
при минимально возможном полном сопротивлении
(импедансе) обмоток контура. Без учета этих заме-
чаний использовать энергию разряда на магнитный
контур малоэффективно.
Результаты измерений характеристик разряда
при различном количестве витков магнитного кон-
тура приведены в таблице и на рис. 4, 5. Указанные
данные позволяют оптимизировать количество вит-
ков магнитного контура. Для используемого крис-
таллизатора оно составляет 50...60 витков (5-6 дис-
ковых обмоток). При меньшем количестве витков
несмотря на существенное увеличение пиковых
токов уровень разряда (определяемый площадью
импульса тока на рис. 4) снижается. Возрастание
количества витков свыше 53 не приводит к по-
вышению уровня разряда отдельного импульса, в
то же время габариты магнитного контура уве-
личиваются.
Следует отметить, что экспериментальные зна-
чения пиковых токов несколько отличаются от рас-
четных, что, вероятно, связано с погрешностями ме-
тодики измерений либо недостаточно эффективным
применением тиристорных ключей в разрядных
цепях для получения требуемых пиковых токов.
Важное влияние на кристаллизацию металла
слитков имеет уровень энергии разрядов отдельных
импульсов, который зависит от емкости накопителя
энергии и напряжения заряда [6]. В проведенных
экспериментах значения напряжения заряда не пре-
вышали 225...230 В (до 1850 Дж). В настоящее
время ведутся работы по использованию повышен-
ных напряжений заряда ( 310 В).
Установлено, что положительных результатов
по измельчению кристаллической структуры слит-
Рис. 3. Принципиальная схема соленоида с дисковыми обмотка-
ми: Н, К – начало и конец обмотки; I—III – контактные пере-
мычки; 1—20 – витки соленоида
Рис. 4. Экспериментальные зависимости разрядных токов от времени разряда при различном количестве витков n магнитного
контура (напряжение разрядного контура 225...230 В)
Результаты измерений характеристик разряда при разном
количестве витков магнитного контура
Количество
витков
Пиковый
ток, А
Количество
ампер-витков
Длительность
разряда, с
Разряд, А⋅с
10 8150 81500 0,0155 42
20 5350 107000 0,030 50
30 4000 120000 0,040 57
43 2920 125560 0,066 62
53 2500 132500 0,078 64
63 2200 138600 0,091 64
Примечание. Во всех случаях энергия электрических заря-
дов составляла 1770...1850 Дж.
23
ков достигали только в том случае, когда импуль-
сное воздействие внешнего магнитного поля вызы-
вало циклические пульсации тока плавки, приво-
дящие в свою очередь к порционным тепловложе-
ниям в процессе плавки [1, 2].
Экспериментально определено, что эффектив-
ное управление процессом кристаллизации слитков
возможно лишь в том случае, если импульсное маг-
нитное поле, достигая определенного уровня, обе-
спечивает ощутимое падение тока плавки (до 50 %
его номинального значения и более). В условиях
МЭП такое взаимодействие зависит от тока плавки
(плотности тока в расплаве) и магнитной индукции
поля, определяемой количеством ампер-витков маг-
нитного контура.
При использовании в процессе плавки импуль-
сных магнитных полей для оценки эффективности
МГД воздействия применяли уровень энергии раз-
рядов отдельных импульсов. При этом учиты-
вали, что с увеличением поперечного сечения со-
леноида магнитного контура (при прочих неиз-
менных параметрах) эффективность МГД воздей-
ствия уменьшается.
На рис. 6 представлены регистрограммы процес-
сов плавки в кристаллизаторах диаметрами 60 и
120 мм, характеризующие возможность управлять
значениями рабочих токов плавки в зависимости от
энергии разрядов и поперечного сечения соленоида
магнитного контура, определяемого сечением крис-
таллизатора. Приведенные данные показывают, что
с помощью изменения уровня энергии разрядов
представляется возможным управлять порционны-
ми тепловложениями в процессе МЭП и кристал-
лизацией металла. О недостаточном влиянии энер-
Рис. 6. Регистрограммы процессов плавок в кристаллизаторах диаметром 60 (а) и 120 мм (б) с использованием электрических
разрядов на магнитные контуры (плавки № 749 и 775)
Рис. 5. Экспериментальные зависимости пиковых токов (1) и
значений ампер-витков (2) от количества витков магнитного кон-
тура N
Рис. 7. Характер изменения тока плавки при воздействии серия-
ми разрядов на внешний магнитный контур: а – продолжитель-
ность заряда и разряда соответственно 0,8 и 0,1 с; б – про-
должительность заряда и разряда соответственно 0,2 и 0,1 с
24
гии разрядов на процесс плавки свидетельствуют
регистрограммы тока, представленные на рис. 7.
Соответствующие макрошлифы слитков как в
первом, так и во втором случаях показаны на рис. 8.
Очевидно, что уровень энергии разряда, необходи-
мый для управления кристаллизацией металла, су-
щественно зависит не только от количества витков
и поперечного сечения соленоида, но и от попереч-
ного сечения выплавляемого слитка (на рис. 8, а
количество витков соленоида равняется 40, попе-
речное сечение слитка – 2826 мм2; на рис. 8, б
количество витков соленоида составляет 60, попе-
речное сечение слитка – 6400 мм2). Представлен-
ные на рис. 8, б результаты свидетельствуют о не-
достаточном МГД воздействии на кристаллизацию
слитка, что, по-видимому, следует связывать с не-
достаточной энергией разрядов. С целью повыше-
ния эффективности МГД процессов для различных
кристаллизаторов, соответствующих им магнитных
контуров и используемых энергий разрядов требу-
ются дополнительные исследования.
Для повышения эффективности МГД воздейст-
вия разрядные импульсы целесообразно осуществ-
лять отдельными сериями (3...7 импульсов на про-
тяжении 1,0...3,5 с, чередующиеся с паузами 5...
...15 с, когда упомянутые разряды не действуют –
рис. 7). При оптимально выбранной продолжитель-
ности периодов зарядов и разрядов эффективность
воздействий будет выше при большей частоте их
следования в отдельных сериях (рис. 7, б). Опти-
мизацию упомянутых параметров следует исполь-
зовать преимущественно для улучшения поверхно-
сти слитков в условиях интенсивного порционного
тепловложения. Такое тепловложение может быть
обусловлено применением требуемых значений
энергии разрядов и соответствующим количеством
витков магнитных контуров в зависимости от типо-
размеров кристаллизаторов.
В целом анализ накопленных результатов и их
использование позволяют упростить выбор и опти-
мизацию основных параметров источника электри-
ческих разрядов и магнитных контуров, создающих
импульсные магнитные поля при МЭП, с учетом
рационального сочетания их взаимного влияния.
Выводы
1. Разработаны МГД устройства для создания им-
пульсных магнитных полей при МЭП, включающие
источник генерирования электрических разрядов и
магнитный контур в виде соленоида с дисковыми
обмотками.
2. Определяющими параметрами МГД воздей-
ствия являются уровень энергии разрядов отдель-
ных импульсов для источника электрических разря-
дов и количество витков соленоида (для магнитного
контура), его конструктивные особенности при ус-
ловии обеспечения минимально возможного общего
электрического сопротивления соленоида.
3. Показана возможность эффективного управ-
ления кристаллизацией металла посредством воз-
действия импульсным магнитным полем при доста-
точной энергии разрядов и оптимальном количестве
витков магнитного контура.
Рис. 8. Макроструктура титановых слитков, выплавленных с использованием электрических разрядов на внешний магнитный
контур: а – слиток диаметром 60 мм, энергия разряда 1134 Дж (плавка № 749); б – слиток сечением 80х80 мм, энергия разряда
1746 Дж (плавка № 805)
25
4. Для улучшения поверхности слитков в усло-
виях порционного тепловложения, вызванного
внешним импульсным магнитным полем, воздейст-
вие целесообразно осуществлять сериями импуль-
сов, чередующихся с паузами.
1. Компан Я.Ю., Назарчук А.Т., Протоковилов И.В. К во-
просу интенсификации электромагнитного воздействия
при магнитоуправляемой электрошлаковой плавке титано-
вых сплавов // Современ. электрометаллургия. –
2007. – № 4. – С. 3—7.
2. Возможности использования импульсных электромагнит-
ных воздействий в электрошлаковых процессах /
Я.Ю. Компан, А.Т. Назарчук, И.В. Протоковилов,
Д.А.Петров // Там же. – 2012. – № 2. – С. 8—13.
3. Пат. 9777 Україна, МПК Н 05 В 3/60; С 22 В 34/12.
Спосіб магнітокерованої електрошлакової плавки титано-
вих сплавів / Я.Ю. Компан, А.Т. Назарчук, И.В. Прото-
ковилов. – Опубл. 12.03.2012, Бюл. № 5.
4. Компан Я.Ю., Щербинин Э.В. Электрошлаковая сварка
и плавка с управляемыми МГД-процессами. – М.: Ма-
шиностроение, 1989. – 272 с.
5. Протоковилов И.В, Компан Я.Ю. Вибрация расплава
при магнитоуправляемой электрошлаковой плавке (МЭП)
в поперечном магнитном поле // Сварка и смежные тех-
нологии: Мат. II всеукр. науч.-техн. конф. молодых уче-
ных и специалистов. – Киев, 2003. – С. 58.
6. Электротехника / Под ред. В.С. Пантюшина. – М.;
Л.: Гос. энергетич. изд-во, 1960. – 632 с.
Some features of inducing pulsed magnetic fields for acting on metal solidification during magnetically-controlled
electroslag melting are considered. Methods of intensification of electromagnetic impact on metallurgical bath are
proposed, which are based on application of energy of capacitive storage electric discharges to external magnetic circuit.
Experimental system has been developed, including a power source for generation of electric discharges with up to 1850 J
energy, and a magnetic circuit in the form of a solenoid with disc windings enclosing the mould. Characteristics of
electric discharges at different number of magnetic circuit turns have been studied. The paper shows the rationality of
an integrated approach to electromagnetic impact intensification through optimization of parameters of both the discharge
source and the respective magnetic circuits. Experimental investigations of the influence of pulsed magnetic fields on
metal melting and solidification modes during melting of titanium alloy ingots have been performed. Ability to control
discrete heat input during melting, as well as ingot metal solidification at sufficient discharge energy and optimum
number of magnetic circuit turns, is demonstrated. To improve ingot surface quality, it is proposed to apply the impact
in the form of series of pulses alternating with pauses. Ref. 6, Table 1, Figures 8.
K e y w o r d s : magnetically controlled electroslag melting; pulsed magnetic field; capacitive storage; electric disc-
harge; magnetic circuit; solenoid; macrostructure
Поступила 19.06.2013
26
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96714 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T04:51:38Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Назарчук, А.Т. Протоковилов, И.В. Порохонько, В.Б. 2016-03-19T18:31:19Z 2016-03-19T18:31:19Z 2013 Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки / А.Т. Назарчук, И.В. Протоковилов, В.Б. Порохонько // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 4 (113). — С. 21-26. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96714 669.187.56.001.3 Рассмотрены некоторые особенности создания импульсных магнитных полей для воздействия на кристаллизацию металла в процессе магнитоуправляемой электрошлаковой плавки. Предложены способы интенсификации электромагнитного воздействия на металлургическую ванну, основанные на использовании энергии электрических разрядов емкостных накопителей на внешний магнитный контур. Разработана экспериментальная аппаратура, включающая источник питания для генерирования электрических разрядов энергией до 1850 Дж, и магнитный контур в виде соленоида с дисковыми обмотками, охватывающими кристаллизатор. Изучены характеристики электрических разрядов при различном количестве витков магнитного контура. Показана целесообразность комплексного подхода к интенсификации электромагнитного воздействия посредством оптимизации параметров как источника разрядов, так и соответствующих магнитных контуров. Проведены экспериментальные исследования влияния импульсных магнитных полей на режимы плавки и кристаллизацию металла в процессе выплавки слитков титановых сплавов. Показана возможность при достаточной энергии разрядов и оптимальном количестве витков магнитного контура управлять порционными тепловложениями в процессе плавки, а также кристаллизацией металла слитков. При этом для улучшения качества поверхности слитков предложено воздействие осуществлять сериями импульсов, чередующихся с паузами. Some features of inducing pulsed magnetic fields for acting on metal solidification during magnetically-controlled electroslag melting are considered. Methods of intensification of electromagnetic impact on metallurgical bath are proposed, which are based on application of energy of capacitive storage electric discharges to external magnetic circuit. Experimental system has been developed, including a power source for generation of electric discharges with up to 1850 J energy, and a magnetic circuit in the form of a solenoid with disc windings enclosing the mould. Characteristics of electric discharges at different number of magnetic circuit turns have been studied. The paper shows the rationality of an integrated approach to electromagnetic impact intensification through optimization of parameters of both the discharge source and the respective magnetic circuits. Experimental investigations of the influence of pulsed magnetic fields on metal melting and solidification modes during melting of titanium alloy ingots have been performed. Ability to control discrete heat input during melting, as well as ingot metal solidification at sufficient discharge energy and optimum number of magnetic circuit turns, is demonstrated. To improve ingot surface quality, it is proposed to apply the impact in the form of series of pulses alternating with pauses. Работы выполнены при поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины (проект № Ф53.7/027) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект Укр_ф_а № 13-08-90444) ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрошлаковая технология Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки Features of inducing pulsed magnetic fields for magnetically-controlled electroslag melting Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки Назарчук, А.Т. Протоковилов, И.В. Порохонько, В.Б. Электрошлаковая технология |
| title | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки |
| title_alt | Features of inducing pulsed magnetic fields for magnetically-controlled electroslag melting |
| title_full | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки |
| title_fullStr | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки |
| title_full_unstemmed | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки |
| title_short | Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки |
| title_sort | особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки |
| topic | Электрошлаковая технология |
| topic_facet | Электрошлаковая технология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96714 |
| work_keys_str_mv | AT nazarčukat osobennostisozdaniâimpulʹsnyhmagnitnyhpoleidlâmagnitoupravlâemoiélektrošlakovoiplavki AT protokoviloviv osobennostisozdaniâimpulʹsnyhmagnitnyhpoleidlâmagnitoupravlâemoiélektrošlakovoiplavki AT porohonʹkovb osobennostisozdaniâimpulʹsnyhmagnitnyhpoleidlâmagnitoupravlâemoiélektrošlakovoiplavki AT nazarčukat featuresofinducingpulsedmagneticfieldsformagneticallycontrolledelectroslagmelting AT protokoviloviv featuresofinducingpulsedmagneticfieldsformagneticallycontrolledelectroslagmelting AT porohonʹkovb featuresofinducingpulsedmagneticfieldsformagneticallycontrolledelectroslagmelting |