ВВЕДЕНИЕ 5
1 Применение электромагнитных полей при литье алюминиевых сплавов 7
1.1 Основные характеристики качества слитков 7
1.2 Электромагнитное перемешивание жидкой сердцевины слитка 9
1.3 МГД-гранулирование алюминиевых сплавов 12
1.4 Литье в электромагнитном поле 15
1.4.1 Устройство и принцип работы ЭМК 15
1.4.2 Характеристики основных элементов ЭМК 18
1.4.3 Постановка задачи исследования 20
2 Математическое моделирование электромагнитных процессов в системе
«индуктор-слиток» 23
2.1 Описание объекта исследования 23
2.2 Постановка задачи расчета и основные допущения 24
2.3 Анализ результатов решения электромагнитной задачи 30
2.3.1 Интегральные и дифференциальные электромагнитные параметры
системы «индуктор-слиток 30
2.3.2 Силовые характеристики системы «индуктор-слиток» 34
2.3.3 Сравнение характеристик индукторов 38
2.4 Вывод по главе 38
3 Экспериментальное исследование физических процессов ЭМК 40
3.1 Описание опытно— промышленного ЭМК 40
3.2 Технологические параметры процесса получения слитков 44
3.3 Экспериментальные исследования 46
3.4 Вывод по главе 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
В условиях промышленности, предъявляющей всё более высокие требования к качеству металлургической продукции, поиск и внедрение современных литейных технологий является одной из наиболее приоритетных задач. К числу эффективных решений относятся технологии и оборудование, предусматривающие производственное использование различных электрофизических факторов.
Свойства алюминиевых сплавов во многом определяются условиями их приготовления и кристаллизации. На сегодняшний день создать приемлемые условия кристаллизации таких сплавов, обеспечить высокую скорость охлаждения и электромагнитное перемешивание позволяет электромагнитный кристаллизатор. Поэтому становится все более актуальным знание закономерностей кристаллизации слитков при различных конструкциях электромагнитного кристаллизатора и их использование для улучшения структуры, и повышения качества полуфабрикатов.
Способ литья в электромагнитное поле обладает высоким потенциалом в области получения больших объёмов сплавов ввиду увеличения производительности процесса литья, улучшения условий труда и качества выпускаемой продукции. Максимальная эффективность процесса достигается применением модернизированных конструкций и использованием оптимальных параметров источника питания.
Данная работа посвящена выявлению и исследованию закономерностей кристаллизации алюминиевых сплавов в электромагнитном поле, а также поиску оптимальной конструкции для электромагнитного кристаллизатора с целью получения слитка с требуемыми физико-механическими свойствами.
Цель магистерской работы— разработка конструкции индуктора ЭМК для получения цилиндрических слитков с отклонением от цилиндричности не более 1%.
Объект исследования —Литейная машина с МГД-кристаллизатором.
Предмет исследования— электромагнитные процессы, протекающие в системе «индуктор— слиток» ЭМК, их взаимосвязь с конструктивными параметрами индуктора.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
— изучение конструкции МГД— кристаллизатора и закономерностей, протекающих при литье металла;
— математическое моделирование электромагнитных процессов в МГД кристаллизаторе, расчет электромагнитных параметров для различных конструкций МГД-кристаллизатора;
— на основании математического моделирования выбор конструкции кристаллизатора для проведения физического эксперимента;
— проведение физического эксперимента на литейной машине с МГД кристаллизатором.
Исходя из проведённых исследований, получены следующие выводы и результаты:
1. Изучены конструкции электромагнитного кристаллизатора и закономерностей протекающих при литье металла;
2. Построена математическая модель системы «индуктор-слиток» для расчёта и анализа электромагнитных процессов. В результате моделирования были получены интегральные и дифференциальные параметры системы;
3. На основании полученных результатов математического моделирования предложена конструкция трехвиткового электромагнитного кристаллизатора для литья слитков диаметром 70 мм;
4. На основе результатов математического моделирования было проведено экспериментальное исследование литья алюминиевых слитков. Допустимые расхождения результатов теоретического и экспериментального исследований показывают адекватность построенных моделей.
