Електромагнітне перемішування в системі вісмутолово при бестігельной зонної плавці з індукційним

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Асп. Елекоева К.М., к.ф.-м.н. Гринюк В.М.

Кафедра фізики.

Північно-Кавказький гірничо-металургійний інститут (державний технологічний університет)

Показано, що внесок перемішування в реальне значення коефіцієнта розподілу залежить від напруженості поля, що створює електропереносу і глибини дифузії домішки в рідкій зоні.

У роботах [1 - 5] зазначалося підвищення ступеня рафінування при зонної плавці з ВЧ-індуктором при пропущенні через розплав постійного або змінного струму. Це пояснювалося електропереносу в розплаві або явищем Пельтье на кордоні твердої і рідкої фаз рафініруемого злитка. Для звичайних неполупроводнікових матеріалів вказувалося на домінуючу роль електроперенноса в розплаві. Інші механізми, зокрема, перемішування рідкої зони, через взаємодії електромагнітного поля ВЧ-індуктора і струму, передбачалися ймовірними, але спеціально не досліджувалися. Позитивна дія можливого електромагнітного перемішування в рідкій зоні за даними пфанн і Дорсі [2] вимагає уточнення по реальну причину захоплення домішок фронтом кристалізації [3,4]. При цьому можливо не тільки погіршення очищення від домішок, але і забруднення нею рафініруемого злитка. Величина коефіцієнта розподілу КЕФ при цьому може зростати, що відзначалося в роботі [3] для рафініруемой системи вісмут-олово. Але кількісна оцінка такого зростання в цій роботі не проводилася.

Метою цієї роботи було з'ясування кількісного внеску електромагнітного перемішування в реальне значення ефективного коефіцієнта розподілу домішки і його залежності від основних параметрів, включаючи швидкість процесу та глибину дифузії в рідкій зоні.

Досягнення мети, зазначеної вище, зручно почати з розгляду залежностей ефективного коефіцієнта розподілу КЕФ домішки Sn в системі Bi-Sn від швидкості переміщення фронту кристалізації R при різних значеннях напруженості електричного поля Е, що викликає струм через розплав і глибини дифузії δ за експериментальними даними [3] . Ці залежності наведені на малюнку, на якому залежність 1 відповідає процесу Е = 1в · см-1, δ = 0,4 D; криві 2,4 - значенням Е = 1В · см-1, δ = 0,1 D і Е =-1В · см-1, δ = 0,4 D відповідно, де D - коефіцієнт дифузії домішки в розплаві. Криві 3,5 були розраховані з теорії Прима-Бартона-Сліхтера при Е = 0, δ → 0 і теорії процесу [4] з електропереносу в розплаві, так що КЕФ = КЕФ (К0, Е, δ), де К0 = КЕФ min .

З урахуванням залежностей на малюнку можна ввести в розгляд фактор перeмешіванія Pik, де i, k - індекси, що відповідають номерам кривих на малюнку. При цьому i відповідає експериментальній кривій, k - опорної теоретичної залежності. Величина Pik буде дорівнює площі області розшарування графіка КЕФ = КЕФ (К0, Е, δ) через добавки механізму перемішування для i-й експериментальної кривої. На малюнку ці області розшарування заштриховані різна залежно від виду процесу для даних параметрів К0, Е, δ.

У рамках прийнятої вище теоретичної моделі

, (1)

де - експериментальні та теоретичні параметри в співвідношенні (1) будуть функціями магнітних і електричних характеристик зовнішнього поля.

Відповідно до (1) і нашої теоретичною моделлю отримаємо рівність для знаходження величини Рik у вигляді:

. (2)

У таблиці наведені отримані зі співвідношення (2) значення Рik для трьох процесів зонної очищення в системі вісмут-олово за даними роботи [3].

Процес, параметри К0min Область інтегрування, R0, R0 + ΔR, μ · с-1 Рik

Без перемішування

Е = 0, δ = 0

~ 0 0 - 50 0

Перемішування з ЕМ-полем

Е = 1В · см-1, δ = 0,4 D

0,45 0 - 50 0,14

Перемішування з ЕМ-полем

Е = 1В · см-1, δ = 0,4 D

0,35 0 - 50 0,03

З розгляду даних таблиці видно, що фактор електромагнітного перемішування при зонної очищенню з накладеним електричним полем залежить від полярності прикладеної поля. При Е> 0 величина Рik максимальна, що відповідає і гіршою ступеня очищення при даній полярності поля. Треба думати, що це пов'язано з припливу іонів домішки в область фронту кристалізації і захопленням її в рафініруемую частина злитка. Тут у всьому діапазоні швидкостей кристалізації значення величини Кефmin = К0 більше, ніж у відсутність перемішування. Цікаво відзначити, що при зміні полярності при Е <0, навпаки, КЕФ мінімально і К0 = К0min. Це відповідає зворотного руху домішки від фронту кристалізації в центр рідкої зони та кращому очищенню злитка від домішки. Тут фактор перемішування Рik = 0,03, тобто мінімальний і кращий ефект очищення досяжний НЕ перемішуванням, а домінуючим електропереносу домішки в центр рідкої зони, що вже зазначалося раніше в роботі [4].

Таким чином, пропонована вище теоретична модель електромагнітного перемішування на основі введеного фактора перемішування добре описує раніше відому експериментальну інформацію з зонної очищення за електропереносу в розплаві.

Список літератури

Гринюк В.М., папіром І.І., Тіхінскій Г.Ф., Дьяков І.Г. / / Изв. АН СРСР, Метали, 4, 405, 1967.

Pfann W., Dorsi. Rev Scient.Instr.28, 720, 1957

Verhoeven J. / / Тrans. AIME, 233, 1156, 1962.

Гринюк В.М. Електропереносу і електрорафінорованіе в берилію. Автореф. дис. канд. фіз.-мат. наук. Харків, 1974.

Shoub B., Potard С. Conf. Inter. Sur la Mét. du berullium, Grenoble, 1965. Pres. Univ. de France, Paris, 1966.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Міжнародні відносини та світова економіка | Стаття
11.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Перемішування рідин
Лужна агресія в доменній плавці
Обладнання для зонної плавки
Відходи народного господарства і власного виробництва в доменній плавці
Електромагнітне поле
Побудова зонної структури по заданих напрямках в зоні Брюллюе
Побудова зонної структури по заданих напрямках в зоні Брюллюена
Основоположник вчення про електромагнітне поле
Електромагнітне поле Різні види випромінювань
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru