Введение к работе
Одним из направлений развития электротехнологических процессов является МГД-воздействие различного рода в металлургических технологиях. Это МГД-методы и устройства для управления течением и обработкой расплавов с использованием целенаправленного возбуждения в проводящей среде МГД-эффекта посредством приложенных извне электромагнитных полей. Сюда относятся различные типы МГД-насосов, регуляторов, вентилей и др., служащих для транспорта, дозирования, перемешивания расплавов, воздействия на структуру затвердевающего металла и т.п.
Частным применением этого метода является электромагнитное воздействие (ЭМВ) на структуру затвердевающего металла - электромагнитное перемешивание (ЭМП) в процессе кристаллизации.
Производственной задачей ОАО «Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов» являлось получение латунной проволоки из сплава Л63 с повышенными эксплуатационными свойствами, а также слитков квадратного сечения из меди марки Ml с измельченной литой структурой с использованием ЭМП в процессе литья.
Цель работы - создание и исследование линейных индукционных машин для воздействия на кристаллизующийся слиток сплава меди на основе разработанных методик расчета и опыта эксплуатации устройств данного типа.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
Оценка влияния ЭМВ на структурообразование слитков из сплавов меди для условий технологии Каменск-Уральского завода по обработке цветных металлов (ОАО КУЗОЦМ).
-
Выявление конструктивных особенностей индукторов, обеспечивающих необходимое электромагнитное воздействие на кристаллизующийся слиток.
-
Совершенствование и разработка новых модификаций методик расчета характеристик электромагнитных перемешивателей.
-
Проведение и систематизация результатов физических экспериментов на лабораторных и промышленных образцах электромагнитных перемешивателей, проверка корректности полученных научных положений и методик расчета.
Научную новизну составляют следующие результаты:
1. Сформулированы основные требования к устройствам электромагнитного воздействия на кристаллизующийся слиток сплава меди, а также к матема-
*>
тической модели, позволяющей исследовать электромагнитные процессы в таких устройствах. 2. Разработана математическая модель электромагнитного перемешивателя, в основу которой положена многослойная детализированная магнитная схема замещения, и отличающаяся от известных более строгим математическим обоснованием, более широкими возможностями исследования дифференциальных характеристик (приближающимися к возможностям полевых моделей), более широким набором модификаций.
Практическая ценность заключается в следующем:
-
Исследован широкий спектр конструкций и режимов работы электромагнитных перемешивателей, на основе чего получены рекомендации по разработке и эксплуатации устройств данного типа.
-
Разработана методика расчета характеристик электромагнитных перемешивателей различного исполнения, применяемая также в учебном процессе кафедры «Электротехника и электротехнологические системы» Уральского государственного технического университета и при разработке устройств ЭМВ на слиток ОАО КУЗОЦМ.
Реализация результатов работы. Разработаны, рассчитаны и созданы образцы электромагнитных перемешивателей, предназначенные для ЭМП жидкой фазы кристаллизующихся слитков из сплава Л63 (диаметр 163 мм) и меди Ml (108 х 108 мм). Проведены опытно-промышленные и промышленные отливки из сплава ЛбЗ и опытно-промышленные отливки из меди Ml с применением ЭМП. Разработана и внедрена в производство технологическая карта изготовления слитков из латуни Л63 с применением электромагнитного перемешивания в процессе кристаллизации.
Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на
научно-технической конференции с международным участием «Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств», Москва - Суздаль, 1995 г.;
международной научно-технической конференции «Нетрадиционные электромеханические и электротехнические системы», Севастополь -Щецин, 1995 г.;
научно-технической конференции «Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий», Екатеринбург, 1996 г.;
научном семинаре кафедры «Электротехника и электротехнологические системы» УГТУ, Екатеринбург, 2000 г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и трех приложений общим объемом 214 страниц. Основная часть изложена на 153 страницах машинописного текста, иллюстрирована 67 рисунками, 39 таблицами. Список использованной литературы содержит 79 наименований.
