Систмета мгд-дозирования и перекачивания жидкого металла п. И. Пряжников, Е. А. Павлов, Д. И. Иванов научный канд техн наук Е. А. Павлов

УДК 621.313. СИСТМЕТА МГД-ДОЗИРОВАНИЯ И ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА П.И. Пряжников, Е.А. Павлов, Д.И. Иванов. научный руководитель: канд. техн. наук Е.А. Павлов Сибирский федеральный университет В настоящее время в промышленности широкое распространение получили методы силового воздействия ЭМП на различные электропроводные среды. Эти методы весьма перспективны для решения целого ряда задач, возникающих на транспорте, в энергетике, металлургии, в литейном производстве, химической промышленности и технике физического эксперимента, так как они позволяют осуществить силовое воздействие бесконтактным путем и поддаются автоматизации. В процессе разливке жидкого алюминия из стационарных миксеров или печей в литейную машину или в изложницы литейного конвейера, существует необходимость поддержания постоянства подаваемого жидкого металла, а также гибкого регулирования его подачи с целью обеспечения стабильных условий литья. В виду того, что скорость разливки из стационарного миксера, при полном миксере быстрее в 3.5 раза чем при пустом, необходимо использование МГД дозатора, стабилизирующего разливку. Стабильная скорость истечения металла необходима для получения слитков и чушек, с одинаковой структурой в начале и конце процесса разливки металла из печи. Особенно это актуально для крупногабаритных слитков, где требования к структуре слитка высоки. Для выполнения требования гибкого регулирования подачей жидкого расплава предлагается использовать МГД дозаторы на основе линейных индукционных машин (ЛИМ), использующих поперечный магнитный поток в канале с расплавом. Разрабатываемое устройство может реализовывать следующие технические режимы: Полное запирание – режим электромагнитного затвора, этот режим необходим для полного перекрытия канала и алюминия поступающего из печи, в необходимых технологических промежутках. Частичное запирание – режим с целью ограничения расхода алюминия, он необходим в начале процесса разливки при полной печи, когда уровень металлостатического давления в печи высокий, а условия литья требуют ограниченной подачи металла на литейную машину. Выкачивание металла – режим с целью увеличения расхода алюминия, режим необходим в конце процесса разливки при низком уровне металла, когда давление металлостатического столба недостаточно для создания требуемого напора и подачи расплава алюминия на литейную машину. Перекачивание металла – режим, при котором МГД дозатор работает как насос, перекачивая расплав по присоединяемому к нему металлопроводу в другую печь или емкость. Данная технология является альтернативной эксплуатируемым на сегодняшний день механическим пикам на основе гидропривода (Франция, Швеция) и МГД-лоткам (Латвия). Механические пики на основе гидропривода зарекомендовали себя у российских литейщиков отрицательно. Пика не всегда достаточно плотно закрывает леточное отверстие из-за налипания алюминия и его окиси на стенках леточного отверстия, кроме того, механическая пика способна только уменьшить скорость течения расплава из миксера, закрывая леточное отверстие, а задача выкачивания расплава остается нерешенной. Установка имеет высокую стоимость, большие габаритные размеры и требует существенных затрат при реконструкции существующих печей. Также для обеспечения постоянства разливки металла используется поворотные печи, которые очень дороги и требуют полной замены существующих стационарных печей. Наиболее полную картину физических процессов протекающих в МГД-устройствах металлургического назначения, можно получить на основе математического моделирования, которое позволяет получить достоверную информацию об объекте с учетом реальных геометрических размеров и свойств. Поэтому, при проектировании опытного образца МГД устройства использованы результаты математического моделирования, что позволит добиться энергетической и технологической эффективности, а также надежности в процессе работы машины. Для определения габаритных размеров и режимов работы МГД-насоса с поперечным потоком был проведен математический анализ электромагнитного поля двух конструкций МГД насосов в программном комплексе ANSYS Emag. Математическая модель МГД дозирующего устройства, в виде сетки конечных элементов, представлена на рисунке 1. Эта модель основана на принципе плоских ЛИМ (ПЛИМ). На рисунке 2 приведена модель МГД-дозатора с замкнутым магнитопроводом. а) б) Рисунок 1 – Математическая модель МГД дозатора на основе плоских ЛИМ а) вид спереди; б) вид сверху а) б) Рисунок 2 – Математическая модель МГД дозатора с замкнутым магнитопроводом а) вид спереди; б) вид сверху При построении математической модели принималось следующее: 1) Магнитопровод моделировался средой с относительной комплексной магнитной проницаемость µ = 1500 и с удельной электропроводность γ = 0. 2) Источником ЭМП служила обмотка в которой задавалась эффективная плотность тока (А/м2) в комплексном виде, с учетом коэффициента заполнения обмоток. 3) Расплавленный алюминий моделируется средой µ = 1 и γ = γAl. Движение расплава в канале считается ламинарным. 4) Расчетная область ограничивается краевыми условиями второго рода Нτ = 0 (касательные составляющие напряженности магнитного поля на краях расчетной области равны нулю). В результате анализа были получены интегральные и дифференциальные характеристики устройств. На рисунке 3 представлено распределение амплитуды магнитной индукции В в указанных моделях, на частоте 50 Гц. а) б) Рисунок 3 – Распределение амплитуды магнитной индукции в расчетных моделях а) МГД дозатор на основе ПЛИМ; б) МГД дозатор с замкнутым магнитопроводом Распределение амплитуды магнитной индукции В в канале, представлено на рисунке 4, а на рисунке 5 приведено распределение удельной объемной силы Лоренца в канале. а) б) Рисунок 4 – Распределение амплитуды магнитной индукции в канале а) МГД дозатор на основе ПЛИМ; б) МГД дозатор с замкнутым магнитопроводом а) б) Рисунок 5 – Распределение удельной объемной силы Лоренца в канале а) МГД дозатор на основе ПЛИМ; б) МГД дозатор с замкнутым магнитопроводом В результате исследования получены зависимости изменения интегральной объемной силы Лоренца F и активной мощности Р выделяемой в канале от частоты f. Эти зависимости приведены на рисунке 6 и на рисунке 7 соответственно. На рисунке 6, кривая №1 – показывает зависимость изменения интегральной силы F в канале МГД дозатора от частоты f для двух плоских ЛИМ, а кривая №2 – аналогичную зависимость для МГД дозирующего устройства с замкнутым магнитопроводом. Рисунок 6 – Зависимость изменения удельной объемной силы в канале от частоты На рисунке 7, кривая №1 – показывает зависимость изменения активной мощности P выделяемой в канале от частоты f для двух плоских ЛИМ, а кривая №2 – аналогичную зависимость для МГД дозирующего устройства с замкнутым магнитопроводом. Рисунок 7 – Зависимость изменения активной мощности в канале от частоты По результатам математического моделирования был проведен анализ дифференциальных и интегральных характеристик двух типов ЛИМ описанных выше, при условии одинаковой активной мощности выделяемой в обмотке. Были определены оптимальные конструктивные параметры устройства на основе ЛИМ с поперечным магнитным потоком и режимы его работы.

Похожие:

	Союза сср Н. И. Надарейшвили; М. В. Сланская; В. М. Казарская; В. С. Горбаченко, канд пед наук; Н. Н. Павлов; А. А. Гончарова; Л. П. Сераева;...		Павлов юрий Михайлович критика ХХ – ХХI веков: литературные портреты,... Один из самых заметных критиков нашего времени Юрий Павлов известен своим неожиданным взглядом на современную русскую литературу....
	Павлов Евгений Александрович, Павлов Владимир Александрович, Казина Евгения Максимовна Программа предназначена для автоматического составления и визуализации оптимальных туристических маршрутов на интернет-картах по...		Методические указания к практическим работам по дисциплине «пожарная техника» Морозов А. С., преподаватель кафедры тхо, канд техн наук, Львов Д. Л. зав кафедрой тхо, канд техн наук
	Рабочая программа учебной дисциплины интегрированная защита садовых... Составители: Попов С. Я., доктор биолог наук, проф., Поддымкина Л. М., канд с. Х наук, Попова Т. А., канд биолог наук, доц., Егорова...		К пенополистиролу Журба О. В., -аспирант, Архинчеева Н. В., канд хим наук, доц., Щукина Е. Г., канд техн наук, доц., Константинова К. К., канд хим...
	Повышение извлечения металла из особо упорных золотосульфидных руд... С 25 февраля по 28 февраля в школе проходило мероприятие «Ради жизни на Земле». Химики тоже принимали участие		Перспетивы развития геотермальной энергетики ракитянский Е. М. Научный... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Динамическая модель мобильного колесного робота Сатышев А. С., Каптюк... «Новоубеевская основная общеобразовательная школа» Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан		Применение мультимедиа – технологий в лекционном курсе «электротехника... Дополнительная образовательная программа: Начальное техническое творчество “Электрифицированная игрушка”
	Основные понятия синергетики ошаева Е. А., Забурская А. В, научный... Участие в экскурсии по г. Тамбов (вариант «да» может быть выбран только для докладов с оплатой оргвзноса)		Безопасность использования цианистого водорода кондратьева Н. С.... Контактный телефон (с указанием кода города и страны), факс, почтовый адрес (с указанием индекса)
	Эффективность применения плитно-рамных фундаментов для актуальных... Использование интерактивной доски Smart Board и программного обеспечения Notebook		Монолитной обделки тоннелей фиброармированием бетона Стаканов И.... Внесены всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники имени Б. Е. Веденеева
	Применение утепленных отмосток для снижения деформаций пучения малозаглубленных... Использование интерактивной доски Smart Board и программного обеспечения Notebook		Календарно-тематическое планирование предмета «Культура родного края»... Учебник для учащихся: В. Д. Данилов, Б. И. Павлов «История Чувашии с древнейших времен до конца XX века»