Введение к работе
В настоящее время в промыслекности больпое внимание уделяется повышения качества выпускаемой продукции за счет внедрения новых видоз высокопроизводительных технологических процессов.
Разработка и создание технологий, направленных на повышение качества выпускаемой продукции, а в ряде случаев на получение новых свойств различных материалов, является актуальной проблемой.
Одним из способов реализации подобных технологий в области металлургии и в литейном деле является воздействие бегущего электромагнитного полк на кристаллизующийся металл. Частный случай электромагнитного воздействия (ЭИЗ) - это электромагнитное перемепивание (ЗИП) металлов и сплавов в процессе кристаллизации при полунепрерывном и непрерывном литье. ЭМЯ монет быть осуществлено при псмоци специальных электричесхих малин - индукционных устройств, возбутдаядих электромагнитные силы в объеме кристаллизующегося металла или сплава. Под воздействием этих сил возникают новые условия улучшения процесса кристаллизации, что поло -жителько зладет на физические и механические характеристики вы -плавляемкх .металлов и сплавов.
Анализ многочисленных исследоганиЯ, проведенных различными
авторами по использования способов ЭМ5 на жидкие цветные металлы,
показывает, что в настоящее время не существует единой теории
влияния ЭМП на кристаллизующийся металл, а таят.е не существует
универсальных' методов расчета устройств, создающих 32Л. 3 данной
диссертационной работе исследуется влияние'ЗШ на процесс кри -
сталлизаски яидкой фазы слитков круглого сечения „из сплавов тя-
жзлкх цветных металлов на основе меди.-' ' -
Проблема использования устройств ЗИП состоит не только в изучении к разработке' собственно установок ЗЖ, но и в создании эффективных технологических процессов литья с применением электромагнитного перемешивания. Работа выполнена в соответствии с планом госбюджетной темы З 1591 "Специальные электрические малины и электромагнитные устройства для транспортных к электротех- ' нологических установок", утвержденной УПУ - УПИ, и темы
W 27 Гр - 94 (ГРАНТ) "Разработка основ теории и методов расчета электромагнитньк устройств с бегущим или пульсируицим магнитным полем для энергосберегающих и экологически чистые технологий в металлургии".
Цель работы и задачи исследования
Исследование влияния ЭМП на кристаллизующиеся металл при отливке слитков круглого сечения из сплавов на основе меди, определение и оценка зависимостей ЭМП, а также разработка конст -рукции индукционных устройств совместно с кристаллизатором и методики их расчета.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить комплекс теоретических, экспериментальных и инженерных задач, основными из которых являются:
-
Проведение анализа совокупности факторов, спределявдих влияние электромагнитного, перемесивания на структуру отливаемого металла.
-
Определение основньк параметров электромагнитного поля, создающих особые эф-фекты, позволяющие получить струг.ту;у отлиза-емьх слитков с требуемыми свойствами.
2. Создание методики расчета устройства электромагнитного пере^есизакия.
-
Экспериментальное исследование образцов устройств 3JEI.
-
Разработка и создание промасленных образцов устройств ЭШ1 в совокупности с кристаллизатором.
Кау:ная новизна
-
Определены факторы влияния электромагнитного поля на жидкуа фазу ыеднис сплавов в процессе кристаллизации.
-
Зыявлено соответствие между параметрами гсэязйстэужцего электромагнитного поля к структурой литого металла, полученного с применением злектрсьагкитного перемешивания.
3. Разработана методика электромагнитного расчета коротких цилиндрических индукторов (КЦй), в которой учтены следующие особенности:
построена детализированная магнитная схема замещения с уточнением магнитных сопротивлений торцевых зон и конструктивных элементов КЦИ совместно с кристаллизатором;
на основания метода конечных разностей разработаны алгоритмы расчета составляющих индукции электромагнитного поля в рабочей зоне индуктора;
уточнены коэффициенты затухания электромагнитного поля з кристаллизаторе и в торцезых зонах индукционного устройства, определяющие интенсивность влияния ЭШ.
Практическая ценность
-
Определены режимы электромагнитного перемепивания, позволяющие получить структуру литого металла с требуемыми свойствами.
-
Разработанная программа расчета коротких цилиндрических индукторов внедрена'в учебный процесс кафедры "Электротехника
и злектротехкологические системы" Уральского государственного технического университета.
3. Разработанные конструкции индукторов совместно с кри -
сталлизатором доведены до стадии.промышленного исполнения.
Реализация результатов работы
Результаты диссертационной работы в виде промышленных установок для ЭШ круглых слитков диаметром ПО, 200 и 300 мм спла-. вов на основе меди внедрены в производственный цикл. АООТ "Каменск-Уральский завод ОЦМ", АО "Кольчугинский завод им.С.Орджо-никидзе" и АООТ "Ревдинский завод ОЦМ". «то подтверящается соответствующими отзывами и актами о внедрении этих заводов.
Апробация работы
Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались: на научно-практическом семинаре по электромеханике с международным участием (Екатеринбург, 1991); на международном семинаре "Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением" (Севастополь, 1992, 1993); на международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехкологии" (Иваново, 1992); на международном научно-технической секинаре "Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в их роботизированном производстве" (Суздаль, 1993); на научной конференции с международным участием "Проблемы электротехники" (Новосибирск, 1993); на I международной конференции по электромеханике и электротехнологии (Суздаль, 1994).
Публикации
Основное содержание и результаты диссертационной работы . опубликованы в 12 научных работах.
Объем и структура работы-
