Переходы течений при вакуумной дуговой переплавке

Микроструктура слитка, полученного методом вакуумной дуговой переплавки (VAR), критически зависит от распределения температуры в жидкой части частично затвердевшего слитка. Это распределение, в свою очередь, определяется движением жидкости в расплавленном лье, поскольку доминирующим механизмом переноса тепла является конвекция. Существует три основных источника движения: подъемная сила (архимедова сила); силы Лоренца, возникающие при прохождении тока через лье; и силы Лоренца, связанные с наличием внешних индукторов. Эти силы постоянно находятся в конкурентной борьбе друг с другом, и каждая стремится вызвать принципиально отличающееся распределение скоростей и температуры. Мы исследуем переходы между этими различными режимами течения и выводим безразмерные критерии, определяющие, какой режим является доминирующим. Показано, что небольшие изменения тока через слиток могут приводить к радикальным изменениям распределения температуры, а слабые стационарные магнитные поля всего порядка ~1 Гс способны индуцировать мощное завихрение, подавляющее нормальное течение.