Источник: Тезисы докладов. — Черновцы: Книги — ХХІ, 2009. — 424 с.

Авторы: доц. Тарасюк В.П. , студ. Базаров Н.Д.

Общая постановка проблемы: При изготовлении цельнолитых изделий сложной формы из стали и её сплавов, а также в процессе непрерывной разливки металла важной задачей является контроль вязкости стали, находящейся в расплавленном состоянии. Это связанно с достижения сплавом необходимой жидкотекучести для:

• равномерного заполнения формы при минимальных затратах энергоносителей на разогрев сплава в случае цельнолитых изделий;
• избегания преждевременного износа кристаллизатора, испытывающего давление при контакте с потоком расплавленного металла в случае непрерывной разливки стали.

Использование контактных методов в описанной ситуации сопряжено с рядом трудностей. Поэтому в данной ситуации более предпочтительным является бесконтактный метод экспресс контроля вязкости.

Научная новизна работы: Впервые рассмотрена возможность бесконтактного измерения вязкости в условиях агрессивной среды, посредствам определения объёмной вязкости одним из методов молекулярной акустики. Разработана математическая модель оптикоакустического метода определения вязкости с учетом влияния дестабилизирующих факторов агрессивной среды.

Постановка задач исследования: Необходимо проанализировать возможность бесконтактного экспресс контроля вязкости расплава с помощью анализа коэффициента поглощения ультразвуковых волн. Для данного метода необходимо разработать математическую модель.

Решение задач и результаты исследований: Молекулярная акустика, раздел физической акустики, в котором свойства вещества и кинетика молекулярных процессов исследуются акустическими методами. Основными методами молекулярной акустики являются измерение скорости звука и поглощения звука и зависимостей этих величин от разных физических параметров: частоты звуковой волны, температуры, давления и др. Данными методами  можно исследовать газы, жидкости, полимеры, твёрдые тела, плазму. По поглощению звука можно определить значение сдвиговой и объёмной вязкости, время релаксации и др.

Поглощение звука, превращение энергии звуковой волны в другие виды энергии характеризуется коэффициентом поглощения.

Измерение коэффициента затухания ультразвука в жидкостях может производиться при импульсных колебаний. Прием ультразвуковой волны может осуществляться как отдельным приемником, так и самим излучателем после отражения импульса от отражателя. При этом коэффициент затухания определяется по формуле[3]:

 

где    h – толщина образца, А1, А2 – амплитуды излучателя и приемника соответственно.

Выводы: Разработанная математическая модель на основании законов молекулярной акустики позволила связать вязкость расплава с коэффициентом поглощения звука. При создании модели расплава стали учтены влияющие факторы агрессивной среды. На основании проделанной работы построена теоретическая зависимость вязкости от коэффициента поглощения и скорости затухания ультразвука.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах, 3 изд., М., 1960;
2. Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1—7, М., 1966—74;
3. Ультразвуковые методы. Бражников, Н.И. М.-Л., издательство  «Энергия». 1965;
4. Ультразвук и его применение в науке и технике, Бергман Л. пер. с нем., 2 изд., М., 1957.