Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,431

КРИСТАЛЛИЗАТОР ЛИТЕЙНО-КОВАЧНОГО МОДУЛЯ КАК РЕЗОНАТОР СВЧ-КОЛЕБАНИЙ

Оглоблин Г.В. Стулов В.В. Вильдяйкин Г.Ф.

Одной из практических задач при работе литейно-ковочного модуля является поддержка уровня жидкого металла в кристаллизаторе. Задача осложняется тем, что входное окно кристаллизатора имеет размеры порядка 23 х 10 мм, высокая температура жидкого металла, низкочастотная вибрация зеркала металла от рабочих органов модуля, ограничивает использование штатного оборудования. Так в промышленных установках непрерывного разлива жидкого металла используют различные системы определения уровня жидкого металла в кристаллизаторе. Это индуктивная, ёмкостная, радиационная. Нами сделана попытка с помощью электромагнитных волн 3,2 см смоделировать этот процесс, пологая, что кристаллизатор является частью волноводной системы измерительной установки, а подвижный столб жидкого металла поршень волновода. Исходя из того, что входное окно кристаллизатора имеет размеры одного порядка, что и размеры используемого волновода, а форма кристаллизатора в виде полой призмы то расчёт такой системы удобно вести, рассматривая его как прямоугольный волновод, закороченный на обоих концах [1]. Обозначим через d длину резонатора, широкую стенку через а, узкую через b, получим: 

d = 1λв/2, где 1 = 1,2,3.., или λв=2d /1

В этом случае призматический резонатор можно трактовать как волноводный резонатор полуволнового типа. Тогда

справедливо для любого однородного волновода, замкнутого на обоих концах или λрез - резонансная длина волны для любого полого призматического резонатора:

.

N =1π/d,1 m, n - характеристические числа.

Для проведения измерений, на лабораторных макетах нами была отработана схема интерферометра Майкельсона, а именно её волноводный вариант. Он состоит: из клистронного генератора мощностью 100 мвт, коаксиальноволноводного перехода, волноводного тройника, детекторной секции, измерительной головки, узла сопряжения с кристаллизатором, волноводного поворота на 90° в плоскости вектора Н. Настройка системы осуществлялась на частоте 9 ГГц. В качестве нагрузки использовался подвижный поршень, закреплённый на штанге микрометрического винта. Поршень помещался в кристаллизатор для имитации уровня расплава. Затем снималась характеристика зависимости I=f (S), где I - уровень сигнала в относительных единицах, S - расстояние до подвижного поршня в миллиметрах. Штанга с поршнем заводится снизу в кристаллизатор через выходное окно. Подвижный поршень устанавливается в крайнее верхнее положение, после чего отмечается уровень принятого сигнала и точка отсчёта. Далее, плавно перемещая поршень, считываем показания. На основании усреднённых с точностью ±10% полученных результатов строим градуировочный график. Из анализа графика следует, что на отрезке 33 мм мы имеем две полуволны, что соответствует λ = 3,3см, а это заданная длина волны генератора на частоте 9ггц. Проверим наши результаты с помощью общего выражения * для составляющих ЭМП в резонаторе имеющего форму параллепипида со сторонами d, a, b в предположении, что стенки резонатора проводящие, диэлектрик идеальный. Для типа волн ТЕ101., ТМ111, ТЕ110 составим таблицу 1 расчётных значений резонансных длин волн λрез .

Таблица 1

Тип волны

ТЕ101

Т011

ТЕ110

тм111 ТЕ111

λрез при d=8 мм

0,054

0,028

0,0314

0,0276

λрез при d= 33 мм

0,057

0,028

0,033

0,02799

 

Как видно из таблицы измеренные max уровни соответствуют резонансным волнам ТЕ110 при d=8 мм и d = 33 мм. Таким образом, регистрация уровней, позволяет судить о месте нахождения поверхности поршня. Если установить технологический уровень и взять за исходную систему отсчёта полуволну, то появятся две контролируемые зоны - по верхнему пределу шириной +8,25 мм и по нижнему пределу шириной -8,25 мм (знак указывает направление перемешения зеркала расплава), которые можно отслеживать с помощью электронной следящей системы по уровню сигнала [2].

Список литературы

  1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Под ред.академика Н.Д. Девяткова. Высшая школа. М., 1970. - С.439.
  2. Оглоблин Г.В., Стулов В.В. Интерференционный метод поддержания уровня жидкого металла в литейно-ковочном модуле. Прикладные задачи механики деформируемого твердого тела и прогрессивные технологии в машиностроении. РАН ДВО ИММ, Сб. статей, вып. 3, ч. 2, Отв.редактор д.т.н. В.И. Одиноков, Комсомольск-на-Амуре, 2009г., с. 62-72.

Работа представлена на Общероссийскую научную конференцию «Проблемы качества образования», Иркутск (5-7 июля 2010). Поступила в редакцию 14.06.2010 г.

Библиографическая ссылка

Оглоблин Г.В., Стулов В.В., Вильдяйкин Г.Ф. КРИСТАЛЛИЗАТОР ЛИТЕЙНО-КОВАЧНОГО МОДУЛЯ КАК РЕЗОНАТОР СВЧ-КОЛЕБАНИЙ // Международный журнал экспериментального образования. – 2010. – № 9. – С. 138-139;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=1083 (дата обращения: 19.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074