Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


МГД-дегазатор алюминиевых сплавов

Работа №20333

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

электроэнергетика

Объем работы49
Год сдачи2016
Стоимость5600 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
450
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 2
1 Современное состояние технологий, устройств и методов математического моделирования процессов рафинирования алюминиевых сплавов 4
1.1 Общие замечания 4
1.1 Обзор публикаций по технологиям и устройствам дегазаторов алюминиевых сплавов 5
1.3 Обзор публикаций по математическому моделированию 16
1.4 Выводы по разделу 16
2 Математическое моделирование физических процессов в МГД-дозаторе 17
2.1 Постановка задачи и расчетная модель 17
2.2 Решение дифференциальных уравнений 19
2.3 Анализ результатов электромагнитного процессов 26
2.4 Анализ результатов расчета электромагнитных процессов 29
2.5 Выводы по разделу 32
3 Экспериментальные исследования на физической модели 33
3.1 Описание физической модели 33
3.2 Экспериментальная установка и схема подключения обмоток к
источника питания 38
3.3 Результаты эксперимента 39
3.4 Рекомендация к проектированию установки рафинирования в
индукционной единицы 42
3.5 Выводы по разделу 44
Заключение 45
Список использованных источников

Первичный алюминий, производится на электролизных заводах. Производство первичного алюминия очень энергоемкий процесс. Электролизные заводы строятся в местах с богатыми энергетическими ресурсами поскольку Восточная Сибирь обладает мощной энергетической базой, включающей гидроэлектростанции реки Енисея и ее притоков, тепловые станции Канско - Ачинского угольного бассейна. Дешевая электроэнергия способствовала созданию в этом регионе мощного производства, как первичного алюминия, так и сплавов на его основе. В алюминиевых сплавах могут присутствовать почти все металлы периодической системы элементов, одни в качестве легирующих элементов, другие в качестве нежелательных примесей. Поэтому плавильно-литейное производство алюминиевых сплавов должно предусматривать такие операции, как плавление твердого алюминия или алюминиевого лома, добавление легирующих элементов и перемешивание расплава с целью выравнивания химического состава и его температуры во всем объеме ванны, очистка расплава от неметаллических включений (фильтрация), очистка от ненужных примесей (рафинирование), удаление газов из расплава (дегазация), получение из расплава слитков в твердом состоянии (кристаллизация), транспортировка расплава от одного технологического оборудования к другому.
На всех этапах плавильно - литейного производства возможно использование магнито - гидродинамических (МГД) технологий, основанных на взаимодействии жидких металлов с электромагнитном полем.
Технологическая операция рафинирования расплава играет важную роль в получении качественных сплавов. Известны технологии печного и внепечного рафинирования. На современных заводах более распространено внепечное рафинирование.
В алюминиевых сплавах неметаллические включения практически полностью экзогенные (включения, попавшие в расплав извне).
Содержание нерастворенных включений в расплаве обычно сравнительно невелико (по массе < 0,01-0,03 %), однако вследствие небольших размеров включений их число в единице объема металла весьма значительное и доходит доГ105 частиц в 1 см3 металла.
Очистка металлических расплавов от растворенных газов, ухудшающих качество сплава, в частности водорода и азота, называется дегазацией. Удаление из расплавов кислорода называется раскислением. В металлургии этот процесс широко применяется и занимает особое место, в частности при выплавке металлов и сплавов, и обычно рассматривается отдельно.
Дегазация расплавов может быть осуществлена различными способами, основанными на общих закономерностях взаимодействия жидких металлов с газами.
Дегазация металлических расплавов часто осуществляется путем продувки расплавов инертными или активными газами, а также обработкой расплавов летучими соединениями (главным образом, хлоридами). [2]
Перспективной и работоспособной установкой внепечного рафинирования может быть установка, созданная на основе индукционной единицы (ИЕ) канальной печи. [3]
Преимуществом использования индукционной единицы в качестве рафинирующей установки является возможность тщательного перемешивания обрабатываемого расплава с активными газами и управление температурным режимом.
В связи с этим разработка и исследования МГД - дегазатора на базе индукционной единицы являются актуальным.
Целью работы является разработка и исследование МГД-дегазатора алюминиевых расплавов на основе индукционной единицы с электромагнитным вращателем.
Для достижение указанной цели необходимы задачи:
1) Определить современное состояние технологий, устройств и методов математического моделирования процессов рафинирования.
2) Рассмотреть физико-химические основы рафинирования алюминиевых сплавов.
3) Изучить возможность использования индукционной единицы для создания установки рафинирования.
4) Привести анализ электромагнитных процессов в индукционной единице.
5) Выдать рекомендации по проектированию опытного промышленного образца.
На кафедре «Электротехнология и электротехника» накоплен большой опыт по созданию электромагнитных вращателей расплава в канальной части индукционной единицы канальной печи. На основе имеющегося опыта, в данной работе предложена технология и конструкция установки рафинирования и дегазации алюминиевых расплавов в индукционной единице с электромагнитным вращателем расплава в каналах, путем продувки инертными и активными газами (аргон, хлор). [4,5,6]
В диссертации проведен обзор публикаций и патентов по данной теме, выполнено математическое моделирование электромагнитных процессов. Выданы рекомендации для проектирования опытно-промышленного образца установки рафинирования алюминиевых расплавов.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


1) Проведен обзор публикаций и патентов на тему МГД-дегазаторы.
2) Сделан эскиз индукционной единицы с круглым магнитопроводом.
3) Получены дифференциальные интегральные характеристики.
4) Изготовлена физическая модель индукционной единицы.
5) Сделан анализ результатов электромагнитного расчета.
6) Построена физическая модель индукционной единицы.
7) Проведены исследования электромагнитных процессов и эффективности ЭМВ на физической модели индукционной единицы.
8) Результаты математического и физического моделирования могут быть использованы при проектирование промышленного МГД-дегазатора с индукционной единицей.



1 Тимофеев, В.Н. МГД технологии в металлургии / В.Н. Тимофеев, Е.А. Павлов, М.В. Первухин, С.П. Тимофеев, М.Ю. Хацаюк // МГД технологии в металлургии. Интенсивный курс специализация IV. - Санкт- Петербург; изд. СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. - 250 с.
2 Шульга А.В. Вакуумная индукционная плавка: Учебное пособие. Москва: НИЯУ МИФИ, 2010. 64 с.
3 Пат. 1672737 РФ МКИ С22В9/00 Устройство для рафинирования алюминия и его сплавов/ А.А. Темеров, Ю.М. Гориславец, В.М. Завода, В.Г. Иванов, А.Ф. Колесниченко, В.С. Разумкин. - Опубл. 1991.
4 Тимофеев В.Н. Электромагнитные вращатели, перемешиватели и дозаторы алюминиевых расплавов.: дис. на соиск. уч. степ. д-р техн. наук. 05.09.03 / В.Н. Тимофеев. - КГТУ. - Красноярск, 1994. 410с.
5 Маракушин Н.П. Индукционная установка для рафинирования алюминиевых расплавов.: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. 05.09.03 / Н.П. Маракушин. - КГТУ. - Красноярск, 2002, 171 с.
6 Темеров А.А. Электромагнитные явления и преобразование энергии при индукционной плавке алюминия в канальных однофазных печах /Автореф. дис. канд.техн.наук. Киев. 1987. - 116 с.
7 Слетова Н.В. Создание препаратов для рафинирования и модифицирования Al-сплавов, обеспечивающих стабильные показатели качества отливок.: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. 05.16.04 / Н.В. Слетова. - БНТУ. - Минск, 2014, 172с.
8 Пат. 2089639 РФ МКИ С22В21/06, Способ рафинирования алюминия и его сплавов, включающий обработку расплава флюсом, продувку газом и фильтрование / А.И. Паленко, С.В. Шустеров, М.П. Кононов, Л.П. Липинский, И.В. Волков, В.А. Васильев, А.П. Оскольских, Г.Ф. Шеметев, Т.А. Чупалова, А.В. Криушин, В.С. Чулков. - Опубл. 1997. Бюл. №
9 Велентеенко А.М. Индукционный перемешиватель алюминиевых расплавов в ковшах.: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук 05.09.03 / А.М. Велентеенко. - КГТУ. - Красноярск, 2004. - 196с.
10 Пат. 2231006 РФ МКИ С22В21/06, 9/00. Устройство для
электромагнитного рафинирования алюминия и сплавов на его основе/ Р.М. Христинич, В.Н. Тимофеев, В.В. Стафиевская, Е.В. Христинич, А.М. Велентеенко. - Опубл. 2004. Бюл. №21.
11 Пат. 2237091 РФ МКИ С22В9/02, 21/06 Способ рафинирования и его сплавов/ В.Н. Тимофеев, Р.М.. Христинич, В.А. Горбунов, С.А. Бояков, М.В. Первухин. В.В. Стафиевская, А.М. Велентеенко. - Опубл. 2004. Бюл. №27.
12 Пат. 2240368 РФ МКИ С22В21/06, 9/00. Устройство для
электромагнитного рафинирвоания алюминия и сплавов на его основе / В.Н. Тимофеев, Р.М. Христинич, В.А. Горбунов, С.А. Бояков, М.В. Первухин, В.В. Стафиевская, А.М. Велентеенко. - Опубл. 2004. Бюл. №32.
13 Пат. 2233344 РФ МКИ С22В21/06, 9/00. Устройство для электромагнитного рафинирования алюминия и сплавов на его основе/ В.Н. Тимофеев, Р.М. Христинич, В.В. Стафиевская, А.М. Велентеенко. - Опубл. 2004. Бюл. №21.
14 Чернега Д.Ф., Бялик О.М. Водород в литейных алюминиевых сплавах. - Киев: Тэхніка, 1972. - 148с.
15 Eklund J.E., Voorinen S.S. The types and formation mechanisms of casting defects in aluminium alloy castings // 60th Word Foundry Congr.- Zoetermeer.- 1993.- P.30.3-30.10.
16 Курдюмов А.П. Производство отливок из сплавов цветных металлов: Учебник для вузов / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин, Е.Л. Бибиков. - Москва: Металлургия, 1986.- 416с.
17 Martins M.M. Tratamento do aluminio liquido para fundicao [Resumo] // Miner. Met. - 1991.- 55, № 521.- P.14.
18 Turdy M., Bayer S. Zavislost obsahu plynu vhlinikovych taveninach na druhu tavicich peci // Slivarenstvi.- 1969.- Vol. 17, №2.- P.2. (у Слетовой 45)
19 Кулагина К.Н. Цветное литье. - Москва: Маш газ, 1954. -С. 21-37.
20 Hetke A.L. Let the product drive the process. Part II // Foundry Manag. and Technol.- 1994.- 122, №10.- P.22-25.
21 Si Naichao, Yin Gany, Hu Daming, Xiao Weimin // Рафинирование силуминов // Zhuzao Foundry.- 1993.- №1.- P.3-8.
22 Тимошкин А. В. Комплексное рафинирование и модифицирование силуминов методом высокоскоростной струйной обработки расплава: Дис. канд. техн. наук: 05.16.04, 05.16.01 / А.В. Тимошкин. - Москва, 2003. - 210с.
23 Коротков В.Г. Рафинирование литейных алюминиевых сплавов. - Москва: Свердловск, Машгиз, 1963.- 127 с.
24 Колачев Б.А. Водородная хрупкость алюминиевых сплавов и методы ее предупреждения // Технология легких сплавов. - 1994. - № 5-6. -C. 19-28.
25 Курдюмов А.В., Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов / А.В. Курдюмов, С.В. Инкин, В.С. Чулков, Н.И. Графас - Москва: Металлургия, 1980. С. 68-149.
26 Строганов Г.Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. - Москва: Металлургия, 1985.- 216с.
27 Найдек В.Л. Глубинная обработка расплавов высокотемпературными средами / В.Л.Найдек, А.В.Наривский, В.И.Синичак, Ю.П.Ленда // Литейное производство. - 1992.- №9.- С.5-6.
28 Guo Shu Quin, Ichmura M. Reinigen von aluminiumschmelzen durch zugabe von wasserstoff als spulgas imabayashi // Aluminium (BRD). - 1985. - 61,№12. - S.906-910.
29 Garat M. Progres dans le degazade et la desoxydation des alliages d'aluminium de fonderie le traitement ALPUR appeique aux Calypso // Hommes et fonderie.- 1989.- №200.- P.17-20.
30 Jaunich H. Umweltfreundliches Entgasen und Reinigen von Aluminiumschmelzen in Gieereien // Int GIFA - Kongr. Giessereitechn'94 .-Dusseldorf, 1994. - S.356-365.
31 Пат. 5342429 США, МКИ С 22В21/06. Porification uf molten
aluminium using upper and lover impellers / Murrysville Ho Yu, Stevens Judith О.(США); Aluminium Co of America. -
№57156; Заявл. 05.05.1993; Опубл. 30.08.1994; НКИ 75 / 680.- 3 с.
32 Foseco // Light Metal Age.- 1994.- 52, №7-8.- С.18.
33 Hydro Aluminium // Light Metal Age.- 1994.- 52, №7-8.- С. 20-21.
34 Пат. 5364450 США, МКИС 22B139/05. Moltenmetaltreatment / EckertC.(США). - № 91608; Заявл. 13.07.1993; Опубл.:
15.11.1994.НКИ 75/678.-3с.
35 Orbon A. Engasungs und Reinigungsverfahren fur Aluminium schmelzen // Giesserei. - 1990.- 77, №3.- P.95-97.
36 Томович С. Влияние дегазации алюминиевых сплавов газовой смесью азота и фреона на качество отливок / С. Томович, М. Томович, З. Арчинович, З. Гулишие // Литейное производство.-1994.- №7.- С.12-13.
37 Паленко А.И. Исследование кинетики рафинирования алюминиевых расплавов от примесей при обработке газофлюсовыми смесями / А.И. Паленко, С.В. Шустеров, Г.С. Макаров и др. // Цветные металлы. - 1995.- №8.- С.61-64.
38 Задруцкий С.П. Методы, способы, технологии, материалы для производства сложных качественных отливок из алюминиевых сплавов / С.П. Задруцкий, С.П. Королев, Б.М. Немененок, А.Г. Шешко, В.М. Михайловский // Литейщик России. - 2005.- №6.- С.27-34.
39 А.с. 899695 СССР, кл, В 22 В 9/05, 1980 Устройство для рафинирования алюминиевых сплавов / М.А. Мешков, В.И. Рускол, Л.Н. Крупнов, В.Б. Колесов и Е.А. Прокофьева (СССР). №2919928/22-02; заявл. 05.05.80; опубл. 23.01.82. Бюллетень №3. - 2 с.
40 А.с 2337980 РФ, кл, Способ рафинирования алюминия и алюминиевых сплавов в транспортном ковше: Е.Г. Чувашев, С.В. Солдатов, В.Ф. Дроздов, О.П. Белянин (РФ) №2006127068/02; заявл. 10.02.2008; опубл. 10.11.2008. Бюллитень №31.- 6 с.
41 Электротермическое оборудование: Справочник/ Под общ. ред. А.П. Альтгаузена - 2 - е изд. перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980 - 416 с. ил.
42 Электрические печи и установки индукционного нагрева. / Фомин. Н.И., Затуловский Л.М. М., «Металургия», 1979. 247 с.
43 Темофеев В.Н. Электромагнитные вращатели, дозаторы, перемешиватели алюминиевых сплавов.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ