Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки

Abstract

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.