Специальные электрические машины для воздействия на металлические расплавы

Представленная в статье разработка дотрагивается области электромагнитного перемешивания расплавов, хранящих наночастицы. Проводится исследование воздействия электромагнитного поля разной конфигурации с целью выявления режима, обеспечивающего очень равномерное распределение наночастиц по рабочему размеру.

Современное состояние металлургии дозволяет зарабатывать сплавы и сплавы с высочайшими эксплуатационными чертами. Кроме сплавов с высочайшей механической прочностью, упругостью либо пластичностью живут сплавы совершенно другого направления. К ним касаются субстанции, употребляющиеся в химической сфере. Технологии электрохимии используют особые сплавы и сплавы, обеспечивающие протекание тех либо других хим либо

химических действий и реакций, качество и эффективность тот или другой, впрямую зависит от свойства субстанций, употребляемых для их воплощения. Сходственного рода сплавы обладают трудную кристаллическую сетку, доставляющую собой матрицу из главного сплава, с включениями микрогранул второго мат-ла. Процесс протекания химической реакции обоснован равномерностью распределения микрогранул по рабочему размеру, и даже незначимая разница в концентрации наночастиц по размеру приводит к резкому ухудшению эксплуатационных параметров мат-ла. В данной отношения, для получения однородных субстанций приспосабливаются многообразные технологии гомогенизации трудных железных сплавов, в том числе хранящих в готовой структуре, наночастицы второго вещества. К таковым технологиям касаются процессы перемешивания расплава разнообразными методами, к примеру, с употреблением мех-ских мешалок либо средством вдувания инертных газов. В отношения с тем, что сходственные процессы, обычно, проводятся с употреблением высокореактивных и опасных для здоровья жителя нашей планеты субстанций, перемешивание расплава подобать вестись в замкнутых размерах. Это заявка прикладывает определенные ограничения на использование вышеуказанных методов перемешивания.

Беря во внимание специфику действий, водилась предложена разработка бесконтактного действия на расплав в замкнутом рабочем объеме. Более действенным методом бесконтактного перемешивания расплава приходит силовое действие с помощью электромагнитного поля [1]. Этакое действие дозволяет помешивать расплав, находящийся в герметичном объеме.

Наиглавнейшим договором проведения процесса приходит необходимость получения сплава с высокой ступенью однородности структуры, оттого электромагнитный перемешиватель соответствен обеспечивать интенсивное объемное действие на расплав, исключающее застойные зоны. Действие этакого рода быть может приобретено средством использования динамически модифицирующейся в пространстве трудной налаженности электромагнитных полей.

Для создания электромагнитного поля нужной конфигурации был предложен электромагнитный перемешиватель, представленный на рис. 1.

Электромагнитный перемешиватель представляет из себя индукционную порядок, состоящую из 2-ух индукторов, размещенных товарищ против приятеля конструктивной частью вовнутрь (рис.1). В интервале меж индукторами снутри теплоизоляционного контейнера размещается емкость с расплавленным сплавом. Каждый магнитопровод держит 12 простых катушек, намотанных спустя ярмо (катушки кольцевого разновидности) и уложенных в пазы так, что катушки вполне наполняют эти пазы и создают функциональную поверхность индуктора, обращенную к емкости с расплавленным сплавом. Заключения целых катушек каждого из индукторов выведены самостоятельно на клеммную панель. Клеммная панель служит для коммутации электромагнитного перемешивателя с установкой питания и установкой переключения схем питания обмоток индукторов, тот или иной создано для динамического регулирования характеристик силового действия на расплавленный сплав.

Для охраны индукторов от действия больших температур и вероятных мех-ских действий приноравливается особый кожух из непроводящих субстанций, в тот или иной предусмотрена порядок принудительного воздушного остывания.

Предложенная установка в комплекте со особым источником питания и порядком динамической коммутации обмоток индукторов обеспечивает творение налаженности электромагнитных полей, вызывающей движение сплава по трудной линии движения в рабочем объеме [2, 3]. Перемешивание этакого рода доставляет вероятность гомогенизации расплава фактически хоть какого состава, в том числе с наночастицами, обладающими еще больший, чем у сплава, удельный вес.

Расплаты усилий и гидродинамических действий при разных схемах питания обмоток индукторов водились проведены с помощью Программы конечно-элементного моделирования действий FEMLAB в двухмерной постановке задачки в продольном разрезе рабочего размера сплава (разрез вдоль вертикальной оси емкости округлого разреза). В процессе расплаты водились заработаны поля усилий, развиваемых в рабочем объеме, а также поля скоростей движения расплава, тот или другой предоставляют представление о траектории перемещения расплава снутри емкости при разных схемах подключения обмоток индукторов. На рис. 2 и 3 представлены поля скоростей расплава при разных схемах включения обмоток индукторов. Видно, что изменение характеристик питания обмоток индукторов самостоятельно товарищ от приятеля доставляет вероятность получения практически всякий траектории перемещения расплава снутри емкости. В процессе занятия конструкции предполагается изменять схемы питания обмоток временами по определенному методу, обеспечивающему наивысшую равномерность расплава.

Обилие заработанных траекторий движения расплава достигается за счет конфигурации обмоточных коэффициентов, числа пар полюсов и направления движения бегающего магнитного поля.

На рисунках стрелками обозначены векторы скорости расплава, красноватым цветом выделены области с наивысшими значениями скоростей.

С. Литр.. НАЗАРОВ, С. Ф. САРАПУЛОВ, В. Э. ФРИЗЕН, А. Я. ВЕЛИКАНОВ, ГОУ ВПО «Уральский муниципальный технический университет — УПИ».

В. В. ЗАХАРОВ, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН.

Библиографический перечень

1. Б. А. Сокунов, С. Ф. Сарапулов, В. Э. Фризен. Индукционные МГД — машинки технологического направления / Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования для энергетики, транспорта, нефтяной и газовой индустрии. / Произведения 4-го симпозиума «ЭЛМАШ-2002», Ч. 2. Мтр. 2002.
2. Poliphase schemes of inductors for electromagnetic treatment of smelts / V. Begalov, A. Bychkov, F. Sarapulov, B. Sokunov. Proceedings of HES-04, Padua (Italy), June, 2004. P. 79-84.
3. Схемы питания индукторов для электромагнитного действия на водянистые сплавы / В. А. Бегалов, Ф. Н. Сарапулов, Б. А. Сокунов. Произведения интернациональной НТК APIH-05, 25.05.05-26.05.05, Санкт-Петербург. 138-144 с.