Устройство электромагитного рафинирования с кондукционным возбуждением тока в жидком металле
Аннотация
Проводится численное моделирование электромагнитных процессов в установке электромагнитного рафинирования алюминиевого расплава с кондукционным возбуждением тока в расплаве. Численный расчет проводится с помощью конечно-элементного программного комплекса Maxwell. На основе численных расчетов определены параметры схемы замещения установки и основные электромагнитные характеристики. Из распределения объемных электромагнитных сил в расплаве получены значения предельных скоростей миграции частиц различного диаметра. Таким образом, рабочие напряжения в зависимости от значений тока и контактного сопротивления лежат в диапазоне от 0,1 до 6 В. Подогрев металла в желобе посредством кондукционного подвода электрической энергии в исследуемой системе может быть использован только совместно с другим видом нагрева. При рабочих токах во вторичной цепи, больших 2000 А, предельные скорости миграции частиц с диаметром 30–50 мкм составляют 1–4мм/с. Значит, в исследуемой установке можно добиться эффективного удаления примесей диаметром 30 мкм и выше. При токе во вторичной цепи меньше 1500 А направление миграции частицы определяется силой всплытия, которая также определяет процесс естественной седиментации частиц (малоэффективной).
Литература
1. Усынина Г.П., Тимофеев В.Н., Конкевич В.Ю., Мотков М.М., Сергеев Н.В., Гудков И.С. Алюминиевая проволока ООО «НПЦ магнитной гидродинамики» для аддитивных технологий. –Технология легких сплавов, 2019, № 2, с. 29–34.
2. Zhang L., LvX., Torgerson A., Long M. Removal of Impurity Elements from Molten Aluminum. – Journal Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2011, 32(3), рр. 150–228.
3. Lennov D., Kolin A. Theory of electromagnetophoresis. I. Magnetohydrodynamic forces experienced by spherical and symmetrically oriented cylindrical particles. – Journal of Chemical Physics, 1954, vol. 22, No. 4, pp. 683–689.
4. Wang S. etal. Separation of non-metallic inclusions from molten steel using high frequency electro magnetic fields.– Metallurgicaland Materials Transactions B, 2014, vol.45, No.5, pp. 1915–1935.
5. Пат. РФ № 192356 U1. Транспортный желоб литейного комплекса разливки жидкого металла/ В.Н. Тимофеев, Н.В. Тимофеев, М.Ю. Хацаюк, П.А. Хоменков.–БИ, 2018, №26.
6. Тимофеев В.Н., Темеров А.А., Михайлов Д.А. Установка предварительного нагрева катодных секций электролизёров.–Цветные металлыиминералы, 2016, с.82–83.
7. Ansys Maxwell 15.0 User’sGuide3D.
8. Альтгаузен А.П., Смельянский М.Я., Шевцов М.С. Электротермическое оборудование:Справочник. М.: Энергия, 1967.
9. Романов Д.И. Электроконтактный нагрев металлов.М.:Машиностроение, 1981, т. 168.
10. Lupi S. Fundamentals of Electro heat. – Electrical Technologies for Process Heating. Springer. Switzerland, 2017.
11. Чередниченко В.С., Бородачев А.С., Артемьев В.Д. Электрические печи сопротивления. Теплопередача и расчеты электропечей сопротивления: монография / Подред. В.С. Чередниченко. Новосибирск: НГТУ, 2006, т.1, 624 с.
12. Taniguchi S., BrimacombeJ.K.Application of pinch force to the separation of inclusion particles from liquids teel.–ISIJ international, 1994, vol.34. №.9, pp. 722–731.
13. Бояревич В.В. идр. Электровихревые течения / Подред.ЭВ Щербинина. Рига: Зинатие, 1985.
14. Верте Л.А. МГД-технология в производстве черных металлов. – Металлургия, 1990, cс. 6–9.
#
1. Usynina G.P., Timofeyev V.N., Konkevich V.Yu., Motkov M.M., Sergeyev N.V., Gudkov I.S. Alyuminiyevaya provoloka OOO «NPTs magnitnoy gidrodinamiki» dlya additivnykh tekhnologiy. – Tekhnologiya legkikh splavov (Aluminum wire of LLC «Scientific Research Center of Magnetic Hydrodynamics» for additive technologies. – Light alloy technology), 2019, No. 2, pp. 29—34.
2. Zhang L., Lv X., Torgerson A., Long M. Removal of Impurity Elements from Molten Aluminum. — Journal Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2011, 32 (3), pp. 150—228.
3. Lennov D., Kolin A. Theory of electromagnetophoresis. I. Magnetohydrodynamic forces experienced by spherical and symmetrically oriented cylindrical particles. – Journal of Chemical Physics, 1954, vol. 22, No. 4, pp. 683–689.
4. Wang S. et al. Separation of non-metallic inclusions from molten steel using high frequency electromagnetic fields. — Metallurgical and Materials Transactions B, 2014, vol. 45, No. 5, pp. 1915—1935.
5. Pat. RF № 192356 U1. Transportnyy zhelob liteynogo kompleksa razlivki zhidkogo metalla/V.N. Timofeyev, N.V. Timofeyev, M.YU. Khatsayuk, P.A. Khomenkov (Transport chute of the casting complex for casting liquid metal / V.N. Timofeev, N.V. Timofeev, M. Yu. Khatsyuk, P.A. Khomenkov), 2018, byul. No. 26.
6. Timofeyev V.N., Temerov A.A., Mikhaylov D.A. Ustanovka predvaritel’nogo nagreva katodnykh sektsiy elektrolizorov. — Tsvetnyye metally i mineral (Installation of preheating of cathode sections for electrolyzer – Nonferrous metals and minerals), 2016, pp. 82—83.
7. Ansys Maxwell 15.0 User’s Guide 3D.
8. Al’tgauzen A.P., Smel’yanskiy M.Ya., Shevtsov M.S. Elektrotermicheskoye oborudovaniye: Spravochnik (Electrothermal equipment: a reference book). M.: Energiya, 1967.
9. Romanov D.I. Elektrokontaktnyy nagrev metallov (Electrocontact heating of metals). M.: Mashinostroyeniye, 1981, vol. 168.
10. Lupi S. Fundamentals of Electroheat. – Electrical Technologies for Process Heating. Springer. Switzerland, 2017.
11. Cherednichenko V.S. Borodachev A.S., Artem’yev V.D. Elektricheskiye pechi soprotivleniya. Teplootdacha i raschety elektropechey soprotivleniya: monografiya / Pod. red. V.S. Cherednichenko (Electric resistance furnaces. Heat transfer and calculations of resistance electric furnaces: monograph Ed. V.S. Cherednichenko). Novosibirsk: NGTU, 2006, vol. 1, 624 p.
12. Taniguchi S., Brimacombe J.K. Application of pinch force to the separation of inclusion particles from liquid steel. – ISIJ international, 1994, vol. 34, No. 9, pp. 722—731.
13. Boyarevich V.V. i dr. Elektrovikhrevyye techeniya/Pod red. E.V. Shcherbinina (Electrovortex flows / Ed. E.V. Shcherbinin). Riga: Zinatiye, 1985.
14. Verte L.A. MGD-tekhnologiya v proizvodstve chernykh metallov (MHD technology in the production of ferrous metals). Metallurgiya, 1990, pp. 6—9.
