ЗАЛИВОЧНЫЙ КАРМАН С МГД ВРАЩАТЕЛЕМ РАСПЛАВА

Введение
1 Обзор существующих МГД устройств и плавильных печей для переработки
вторичного алюминия 9
1.1 Постановка задачи 28
1.2 Принцип действия заливочного кармана 29
1.3 Устройство заливочного кармана плавильной печи 30
1.4 Выводы по разделу 32
2 Математическое моделирование 33
2.1 Математическая модель электромагнитных процессов 33
2.2 Математическая модель магнитогидродинамических процессов 38
2.3 Результаты моделирования 42
2.4 Выводы по разделу 46
3 Экспериментальные исследования индуктора 47
3.1 Выводы по разделу 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58

Купить

Всё чаще заказчики литья требуют от литейных предприятий обработанные отливки. Однако механическая обработка отливок связана с образованием большого количества стружки. Переработка стружки на литейном предприятии может быть очень интересна с точки зрения рентабельности, если правильно подобрать систему ресайклинга, т.е. переработки стружки.
Однако есть преимущества, которые говорят только в пользу переработки стружки на литейном предприятии. Например, можно экономить на приобретении блочного материала, чаще в форме чушек. Экономия ещё выше, когда используются специальные и поэтому дорогие сплавы. В данном случае, благодаря переработке стружки, сплав остаётся в «собственном доме». Другой момент - это регенерация охлаждающей жидкости, используемой при механической обработке. Отпадает также проблема промежуточного складирования стружки. Сокращаются пути транспортировки. Не надо заниматься реализацией стружки. Когда же переработка стружки уже отлажена и процесс стал рутинным, то можно дешево покупать стружку на стороне, чтобы ещё больше повысить рентабельность и увеличить прибыль. Но надо назвать и недостатки переработки стружки на литейном предприятии. В первую очередь, это высокие инвестиции. Система переработки включает сбор и транспортировку стружки, подготовку и переплавку стружки и, как правило, очистку сбрасываемого воздуха. Процесс подготовки стружки для переплавки состоит из измельчения, сушки и отделения органических налипаний, отделения чёрного металла, а также просеивания. Надо также учитывать дополнительные расходы, в том числе на привлечение квалифицированного персонала для обслуживания. Необходим также дополнительный контроль качества алюминиевого расплава и в некоторых случаях, дополнительное легирование. Нельзя забыть так же необходимость промежуточного хранения стружки при сбое в работе установки, так как чаще всего в наличии только одна установка переработки стружки.
Современным подходом к моделированию процессов в сложных взаимосвязанных системах является компьютерное моделирование. Этот подход позволяет существенно снизить затраты на изготовление опытных образцов проектируемых устройств, предсказать поведение системы в различных режимах и оптимизировать конструкцию проектируемого устройства, не прибегая к изготовлению прототипа.
Сложившейся тенденцией стало использование коммерческих пакетов компьютерного моделирования, использующих метод конечных элементов для решения широкого спектра взаимосвязных задач. К таким компьютерным пакетам можно отнести используемые в настоящее время Comsol Multiphysics, Ansys. Для решения многих несложных задач можно использовать отечественный пакет Elcut. Эти пакеты позволяют в большинстве случаев производить моделирование сложных процессов в 2D и 3D постановках при минимальном количестве допущений [20, 21].
При очевидных достоинствах такого подхода (высокая точность и достоверность вычислений, удовлетворительная скорость вычислений, при достаточно высокой производительности компьютерной техники и т.д.) можно отметить и существенные недостатки:
• использование универсальных компьютерных пакетов, таких как Ansys и Comsol, предполагает наличие достаточно высокой квалификации пользователей в области специальных разделов математики, что отсекает широкий круг возможных пользователей этих компьютерных пакетов;
• существенный рост времени вычисления при усложнении модели, например, при устранении допущений, связанных с нелинейными свойствами материалов, или добавлении связей между модулями расчета полей различной физической природы;
• высокая стоимость как самих пакетов, так и компьютерного оборудования, предназначенного для высокопроизводительных вычислений (суперкомпьютер).
Приведенные выше недостатки делают вышеназванные пакеты доступными в основном для крупных коллективов НИИ, или для фирм, специализирующихся на решении подобных задач.
Актуальность работы. Высокого выхода годного металла можно достичь в том случае, когда стружка минимальное время контактирует с горячей поверхностью расплава, т.е. мгновенно поглощается расплавом. Это связано с тем, что в горячей, насыщенной кислородом атмосфере происходит оксидация поверхности стружки. Чем дольше стружка находится на поверхности, тем толще становится оксидный слой, а это, в свою очередь, осложняет отделение оксидов от металла; металл невозможно выплавить из стружки и его выход значительно сокращается. Таким образом, правильно выбранная технология плавки стружки является немаловажным успехом рентабельности переработки стружки.[1]
Другими факторами, влияющими на выход металла, являются сплав, форма и характеристики стружки. Отрицательно сказывается на выходе годного металла как высокий процент мелкой стружки, так и незначительная толщина стружки. Чем критичнее эти характеристики, тем важнее становится выбор технически совершенной системы переплавки стружки.
Одним из перспективных направлений повышения эффективности оборудования для переплавки вторичного алюминия является создание воронки в загрузочном кармане плавильной печи. Воронка будет обеспечивать погружение вторичного алюминия внутрь расплава плавильной печи.
Объект исследования - дуговой индуктор для создания воронки.
Предмет исследования - электромагнитные и гидродинамические процессы в электромеханической системе "индуктор карман" в процессе создания воронки
Цель работы: расчет дугового индуктора и оптимизация его параметров для увеличения эффективности замешивания стружки.
Задачи:
1. Проведение анализа и обобщение опыта эксплуатации существующего металлургического оборудования с использованием МГД воздействий на алюминиевый сплав.
2. Построение математических моделей, позволяющих проводить анализ связанных электромагнитных и гидродинамических процессов, выявить их влияния на электромагнитные параметры установки.
3. Проведение экспериментальных исследований на опытной установке.

Купить