Influence of the geometry of the arrangement inductor - crucible to the velocity of the transport of mass in the liquid metallic phase mixed inductive

• Autorzy: Przyłucki R. , Golak S. , Oleksiak B. , Blacha L.

Warianty tytułu

PL

Wpływ geometrii układu cewka-tygiel na szybkość transportu masy w ciekłej fazie metalicznej mieszanej indukcyjnie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mutual reactions between the gaseous phase and liquid metals or their alloys are of particular importance for the processes of metal smelting and refining. A comprehensive kinetic analysis of such processes requires extensive knowledge of the mass transfer phenomena taking place in both the aforementioned phases. This results from the fact that in heterogeneous systems, the components of the individual phases react with one another only after penetrating the interface. The parameter characterising the mass transfer velocity in the given phase is the so-called mass transfer coefficient. Knowing its value with reference to both phases as well as knowing the constant velocity of the reaction taking place in the interfacial area enables calculation of the general mass transfer coefficient values characteristic for the given process but also identification of the stages determining the coefficient. Some of the metallurgical aggregates whose design evolution is currently widely discussed are vacuum induction furnaces used for smelting of metals and alloys as well as for their refining. Intensive mixing of the metallic bath, which occurs in the said aggregates, causes an increase in the mass transfer velocity in the metal, and therefore, it can determine various parameters, such as the evaporation process rate for the bath volatile contaminants. This article is an analysis of the results obtained under the tests aimed at determination of the influence exerted by the melting pot position against the inductor in an induction furnace on the mass transfer coefficient for liquid metallic phase.

PL

Pełna analiza kinetyczna procesów chemicznych zachodzących w klasycznych układach metalurgicznych ciekły metal-faza gazowa wymaga znajomości zjawisk transportu masy, z którymi mamy do czynienia w obu fazach. Wynika to z faktu, że w układach heterogenicznych składniki poszczególnych faz reagują ze sobą tylko po przedostaniu się do granicy międzyfazowej. Parametrem charakteryzującym szybkość transportu masy w danej fazie jest tzw. współczynnik transportu masy. Jego znajomość w odniesieniu do obu faz, jak i znajomość stałej szybkości reakcji zachodzącej na powierzchni międzyfazowej pozwala na wyznaczenie wartości ogólnego współczynnika transportu masy charakteryzującej dany proces a także określenie etapów determinujących go. Jednymi z agregatów metalurgicznych, których rozwój konstrukcyjny jest obecnie szeroko obserwowany są próżniowe piece indukcyjne wykorzystywane do wytapiania metali i stopów, jak i ich obróbki rafinacyjnej. Poniżej przedstawiono wyniki badań, których celem było określenie wpływu geometrii układu cewka-tygiel na szybkość transportu masy w ciekłej fazie metalicznej mieszanej indukcyjnie.

Słowa kluczowe

EN

metallurgy; barbotage; copper; refining; alloy

PL

metalurgia; transport masy; miedź

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, no 1
• Strony: 171--179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Przyłucki R.

autor

Golak S.

autor

Oleksiak B.

autor

Blacha L.

• Silesian Technical University, Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Poirier D.R., Geiger G.H.: Transport phenomena in materials processing, TMS Warrendale, 1994.
• [2] Ozberk E., Guthrie R.: A kinetic model for the vacuum refining of inductively stirred copper melts, Vol. 17B, 1986, pp. 87-103.
• [3] Łabaj J., Botor J., Sosnowski R.: Kinetik der Zinkverdampfung aus Zn-Ag-Pb Legierungen bei Unterdruck, Archives of Metallurgy, Vol. 47, No. 3, 2002, pp. 307-320.
• [4] Łabaj J.: Kinetyka parowania miedzi z ciekłego żelaza, Wyd. Oldprint, Katowice, 2010.
• [5] Szekely J., Chang W.: Turbulent electromagnetically driven flow in metals processing, Ironmaking and Steelmaking, Vol. 3, 1977, pp. 196-204.
• [6] Szekely J., Chang W., Ryan R.E.: Turbulent electromagnetically driven flow in metals, Metall. Trans. B, Vol. 8B, 1977, pp. 333-338.
• [7] Tarapore E.D., Evans J.W.: Fluid velocities in induction melting furnaces. Part I. Theory and laboratory experiment, Metall. Trans. B, Vol. 7B, 1976, pp. 343-351.
• [8] Tarapore E.D., Evans J.W., Langfeld J.: Fluid velocities in induction melting furnaces. Part II. Large scale experiments and calculations, Metall. Trans. B, Vol. 8B, 1977, pp. 179-184.
• [9] Golak S., Przyłucki R.: A simulation of the coupled problem of magnetohydrodynamice and a free surface for liquid metals, Transactions on Engineering Science, WIT, Vol. 63, 2009.
• [10] Golak S.: Application of image analysis for the measurement of liquid metal surface. Transactions on modelling and simulation, WIT, Vol. 48, 2009.
• [11] Barth T.J., Jespersen D.: The design and application of upwind schemes on unstructured meshes, Technical Report AIAA-89-0366, AIAA 27th Aerospace Sciences Meeting, Reno, 1989.
• [12] Rwie C.M., Chow W.L.: Numerical study of the turbulent flow past an airfoil with trailing-edge separation, AIAA Journal, No. 21, 1983, pp. 1525-1153.