Воздействие электромагнитного поля на алюминиевую заготовку в роторной литейной машине
Аннотация
В статье приводятся аналитическое и численное решения задачи о расчёте электромагнитных сил, действующих на непрерывно кристаллизующийся алюминиевый слиток в роторной литейной машине при воздействии на него переменного магнитного поля индуктора. В зависимости от принятых допущений построены двухмерная и трёхмерная расчётные модели. Аналитическое решение получено на основе двухмерной расчётной модели при большем числе допущений. Численное решение получено на основе трёхмерной расчётной модели, учитывающей реальные геометрические размеры и токовую нагрузку. Нормальные к поверхности слитка электромагнитные силы используются для прижима расплава слитка к кольцевой канавке колеса кристаллизатора. Тангенциальные силы обеспечивают перемешивание жидкой сердцевины кристаллизующегося слитка и способствуют улучшению его структуры. Показано, что изменением угла сдвига фаз токов в пазах трехфазного индуктора можно управлять соотношением нормальных и тангенциальных сил. Полученные аналитические выражения показывают, что относительные электромагнитные силы, действующие на кристаллизующийся слиток, определяются всего тремя параметрами. На основе этих параметров можно провести быстрый экспресс анализ электромагнитных сил для широкого класса оборудования. Представлены зависимости электромагнитных сил от угла сдвига фаз токов в соседних пазах индуктора. В результате сравнения аналитического и численного решений задачи сделан вывод о достоверности аналитических выражений для электромагнитных сил. Использование электромагнитных сил позволяет повысить эффективность производства непрерывнолитой заготовки из цветных металлов, сплавов
Литература
Напалков В.И. и др. Непрерывное литье алюминиевых слитков. М.: Интермет Инжиниринг, 2005, 512 с.
Габидуллин, Р.М., Ливанов В.А., Шипилов В.С. Непрерывное литьё алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1977, 168 с.
Continuus-Properzi S.P.A. [Электрон. ресурс], URL: http://www.properzi.com (дата обращения 04.02.2024).
Southwire Company [Электрон. ресурс], URL: http://www.southwire.com (дата обращения 04.02.2024).
ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ им. акад. А.И. Целикова. Литейно-прокатные агрегаты для цветных металлов [Электрон. ресурс], URL: https://vniimetmash.ru/produktsiya/oborudovanie-dlya-nepreryvnongo-litya-metallov/liteyno-prokatnye-agregaty-dlya-tsvetnykh-metallov/ (дата обращения: 06.05.2024).
Хрипченко С.Ю. и др. Формирование структуры и свойств алюминиевых слитков в условиях магнитогидродинамического воздействия. – Цветные металлы, 2013, № 4, с. 7073.
Авдулов А.А. Электромагнитный модификатор слитка в роторной литейной машине: дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2015, 162 с.
Тарасов Ф.Е. и др. Исследование механических свойств и микроструктуры авиационных барабанных колес из алюминиевого сплава 2014, изготовляемых изотермической штамповкой с системой индукционного подогрева инструмента. – Заготовительные производства в машиностроении, 2023, № 3, с. 113–119.
Лупи С., Форзан М., Алиферов А.И. Индукционная высокочастотная импульсная закалка стальных изделий. – Электричество, 2023, № 10, с. 48–56.
Демидович В.Б., Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Моделирование технологий плавки и литья легких сплавов в электромагнитном поле. – Электричество, 2024, № 4, c. 27–35.
Бааке Э. и др. МГД технологии в металлургии. Интенсивный курс Специализация IV. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013, 250 с.
Беляев С.В. и др. Совмещенные и комбинированные технологии в литейном производстве. Красноярск: СФУ, 2022, 140 с.
Авдулов А.А. и др. Электромагнитный модификатор структуры алюминиевого слитка для роторной литейной. – Электрометаллургия, 2015, № 2, с. 25–31.
Хацаюк М.Ю. др. Многодисциплинарный численный анализ процесса литья алюминиевых слитков в электромагнитное поле. – Металлург, 2023, № 3, с. 84–95.
Zhang H. et al. Experimental Evaluation of MHD Modelling of EMS during Continuous Casting. – Metallurgical and Materials Transactions B, 2022, No. 53, pp. 2166–2181, DOI: 10.1007/s11663-022-02516-3.
#
Napalkov V.I. et al. Nepreryvnoe lit’e alyuminievyh slitkov (Continuous Casting of Aluminum Ingots). M.: Intermet Inzhiniring, 2005, 512 p.
Gabidullin, R.M., Livanov V.A., Shipilov V.S. Nepreryvnoe lit’yo alyuminievyh splavov (Continuous Casting of Aluminum Alloys). M.: Metallurgiya, 1977, 168 p.
Continuus-Properzi S.P.A. [Electron. resource], URL: http://www.properzi.com (Access on 04.02.2024).
Southwire Company [Electron. resource], URL: http://www.southwire.com (Access on 04.02.2024).
OAO AHK VNIIMETMASh im. akad. A.I. Tselikova (JSC Joint-Stock Holding Company VNIIMETMASH N.A. Acad. A.I. Tselikov) [Electron. resource], URL: https://vniimetmash.ru/produktsiya/oborudovanie-dlya-nepreryvnongo-litya-metallov/liteyno-prokatnye-agregaty-dlya-tsvetnykh-metallov/ (Access on 06.05.2024).
Hripchenko S.Yu. et al. Tsvetnye metally – in Russ. (Non-ferrous Metals), 2013, No. 4, pp. 70–73.
Avdulov A.A. Elektromagnitnyy modifikator slitka v rotornoy liteynoy mashine: dis. … kand. tehn. nauk (Electromagnetic Ingot Modifier in Rotary Casting Machine: Dis. … Cand. Sci. (Eng.)). Krasnoyarsk, 2015, 162 p.
Tarasov F.E. et al. Zagotovitel’nye proizvodstva v mashino-stroenii – in Russ. (Procurement in Mechanical Engineering), 2023, No. 3, pp. 113–119.
Lupi S., Forzan M., Aliferov A.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 10, pp. 48–56.
Demidovich V.B., Timofeev V.N., Hatsayuk M.Yu. Elektri-chestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, c. 27–35.
Baake E. et al. MGD tehnologii v metallurgii. Intensivnyy kurs Spetsializatsiya IV (MHD Technologies in Metallurgy. Intensive Course Specialization IV). SPb.: Izd-vo SPbGETU «LETI», 2013, 250 p.
Belyaev S.V. et al. Sovmeshchennye i kombinirovannye teh-nologii v liteynom proizvodstve (Joint and Combined Technologies in Foundry Production). Krasnoyarsk: SFU, 2022, 140 p.
Avdulov A.A. et al. Elektrometallurgiya – in Russ. (Electro-metallurgy), 2015, No. 2, pp. 25–31.
Hatsayuk M.Yu. et al. Metallurg – in Russ. (Metallurgist), 2023, No. 3, pp. 84–95.
Zhang H. et al. Experimental Evaluation of MHD Modelling of EMS during Continuous Casting. – Metallurgical and Materials Transactions B, 2022, No. 53, pp. 2166–2181, DOI: 10.1007/s11663-022-02516-3
