Experimental Studies of Thermal Operation Modes of an Electric Mixer with an Electromagnetic Melt Agitator on a Physical Model
Keywords:
electromagnetic field, thermal field, MHD agitator, resistance mixer
Abstract
The production of high-quality aluminum alloys depends in many respects on how reliably and efficiently the electric resistance mixer (one of the melting and casting unit’s main components) operates, using which the thermal operation mode is automatically controlled. The need to make it more energy efficient and reliable determines the relevance of studying the distribution of electromagnetic and thermal fields inside and outside of the mixer and their penetration into the melt. The article addresses assessment of the electromagnetic and thermal influence on the performance of a mixer physical model scalable to a real melting and casting unit for a capacity of 40-60 ton. The physical model of a resistance mixer with electric heaters and an MHD agitator, as well as with equipment for measuring the temperature, magnetic induction and the amount of electricity consumed, is considered. The mixer performance efficiency is evaluated in its main operation modes when using the MHD agitator with natural cooling and with the window closed was carried out. The MHD agitator operation options at different frequencies and the influence of frequency on the magnetic field distribution in the mixer are considered separately. The best frequency for mixing the melt in the resistance mixer has been determined.
References
1. Мартусевич Е.А., Рыбенко И.А. Совершенствование технологии получения алюминиевых сплавов в миксерах литейного отделения с использованием программно-инструментальной системы моделирования и оптимизации. – Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия, 2022, т. 22, № 4, c. 31–37.
2. Карабанов С.М. и др. Математическое моделирование процесса вакуумного рафинирования расплава кремния в условиях магнитогидродинамического перемешивания. – Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, 2018, № 3 (65), с. 164–170.
3. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Энергетические характеристики индукционной машины с жидкометаллическим рабочим телом. – Вестник КрасГАУ, 2013, № 9 (84), с. 218–223.
4. Хрипченко С.Ю. и др. Разработка и создание лабораторной модели промышленной печи с МГД-перемешиванием для алюминия и его сплавов. – Вестник Пермского научного центра УРО РАН, 2018, № 1, с. 13–22.
5. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Анализ надежности электрических нагревателей печи промышленного назначения. – Энергосбережение и водоподготовка, 2018, № 2(112), с. 60–63.
6. Винтер Э.Р., Гуляшинова А.А. Современные системы электронагрева миксеров для приготовления алюминия и его сплавов. – Технологии XXI века: проблемы и перспективы развития, 2016, с. 65–70.
7. Темеров А.А., Михайлов Д.А. Исследование качества алюминиевых сплавов, получаемых в миксере с комбинированным нагревом. – Вестник Воронежского государственного технического университета, 2009, т. 5, № 11, с. 80–84.
8. Максимов А.А., Хацаюк М.Ю., Тимофеев В.Н. Анализ влияния нормальной составляющей электромагнитных сил в процессе МГД-перемешивания расплава. – Технология легких сплавов, 2018, № 4, с. 106–112.
9. Винтер Э.Р., Тимофеев В.Н. Электромагнитные силы в расплаве при магнитогидродинамическом перемешивании с системой питания импульсными токами. – Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. научных трудов, 2021, т. 2, с. 73–84.
10. Винтер Э.Р. и др. Магнитогидродинамические перемешиватели жидких металлов с несинусоидальным током. – Цветные металлы и минералы: сб. докладов, 2019, с. 434–441.
11. Тяпин А.А. Индукторы электромагнитных перемешивателей алюминия. – Znanstvena Misel, 2018, № 6-1, с. 64–67.
12. Хрипченко С.Ю. и др. Печь для алюминия и его сплавов с МГД-перемешиванием. – Металловедение и современные разработки в области технологий литья, деформации и термической обработки легких сплавов: сб. докладов, 2016, с. 30.
13. Кузнецов В.А., Морев А.Э. МГД-перемешивание алюминиевого расплава посредством перемещаемых постоянных магнитов. – Интеллектуальный потенциал Сибири: сб. научных трудов, 2021, ч. 3, с. 249–253.
14. Авдулова Ю.С., Боякова Т.А., Авдулов А.А. Эффективное перемешивание металла при малом уровне расплава в печи или миксере. – Электротехника, 2020, № 4, с. 56–61.
15. Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Анализ электромагнитных процессов магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. – Электричество, 2017, № 1, с. 35–44.
#
1. Martusevich E.A., Rybenko I.А. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya – in Russ. (Bulletin of the South Ural State University. Series: Metallurgy), 2022, vol. 22, No. 4, pp. 31–37.
2. Karabanov S.М. et al. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ryazan State Radio Engineering University), 2018, No. 3 (65), pp. 164–170.
3. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Vestnik KrasGAU – in Russ. (Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University), 2013, No. 9 (84), pp. 218–223.
4. Hripchenko S.Yu. et al. Vestnik Permskogo nauchnogo tsentra URO RAN – in Russ. (Bulletin of the Perm Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences), 2018, No. 1, pp. 13–22.
5. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Energo-sberezhenie i vodopodgotovka – in Russ. (Energy Saving and Water Treatment), 2018, No. 2(112), pp. 60–63.
6. Vinter E.R., Gulyashinova А.А. Tekhnologii XXI veka: problemy i perspektivy razvitiya – in Russ. (Technologies of the XXI Century: Problems and Prospects of Development), 2016, pp. 65–70.
7. Temerov A.A., Mihaylov D.А. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Voronezh State Technical University), 2009, vol. 5, No. 11, pp. 80–84.
8. Maksimov A.A., Hatsayuk M.Yu., Timofeev V.N. Tekhnologiya legkih splavov – in Russ. (Light Alloy Technology), 2018, № 4, с. 106–112.
9. Vinter E.R., Timofeev V.N. Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Modern Methods and Technologies of Creation and Processing of Materials: Collection of Scientific Papers), 2021, vol. 2, pp. 73–84.
10. Vinter E.R. et al. Tsvetnye metally i mineraly: sb. dokladov – in Russ. (Non-Ferrous Metals and Minerals: Collection of Reports), 2019, pp. 434–441.
11. Tyapin А.А. Znanstvena Misel, 2018, No. 6-1, pp. 64–67.
12. Hripchenko S.Yu. et al. Metallovedenie i sovremennye razrabotki v oblasti tekhnologiy lit'ya, deformatsii i termicheskoy obrabotki legkih splavov: sb. dokladov – in Russ. (Metallology and Modern Developments in the Field of Technologies of Casting, De-formation and Heat Treatment of Light Alloys: Collection of Reports), 2016, p. 30.
13. Kuznetsov V.A., Morev A.E. Intellektual'nyy potentsial Sibiri: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Intellectual Potential of Siberia: Collection of Scientific Papers), 2021, part. 3, pp. 249–253.
14. Avdulova Yu.S., Boyakova T.A., Avdulov A.A. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 4, pp. 56–61.
15. Timofeev V.N., Hatsayuk M.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 1, pp. 35–44
2. Карабанов С.М. и др. Математическое моделирование процесса вакуумного рафинирования расплава кремния в условиях магнитогидродинамического перемешивания. – Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, 2018, № 3 (65), с. 164–170.
3. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Энергетические характеристики индукционной машины с жидкометаллическим рабочим телом. – Вестник КрасГАУ, 2013, № 9 (84), с. 218–223.
4. Хрипченко С.Ю. и др. Разработка и создание лабораторной модели промышленной печи с МГД-перемешиванием для алюминия и его сплавов. – Вестник Пермского научного центра УРО РАН, 2018, № 1, с. 13–22.
5. Христинич Р.М., Христинич А.Р., Христинич Е.В. Анализ надежности электрических нагревателей печи промышленного назначения. – Энергосбережение и водоподготовка, 2018, № 2(112), с. 60–63.
6. Винтер Э.Р., Гуляшинова А.А. Современные системы электронагрева миксеров для приготовления алюминия и его сплавов. – Технологии XXI века: проблемы и перспективы развития, 2016, с. 65–70.
7. Темеров А.А., Михайлов Д.А. Исследование качества алюминиевых сплавов, получаемых в миксере с комбинированным нагревом. – Вестник Воронежского государственного технического университета, 2009, т. 5, № 11, с. 80–84.
8. Максимов А.А., Хацаюк М.Ю., Тимофеев В.Н. Анализ влияния нормальной составляющей электромагнитных сил в процессе МГД-перемешивания расплава. – Технология легких сплавов, 2018, № 4, с. 106–112.
9. Винтер Э.Р., Тимофеев В.Н. Электромагнитные силы в расплаве при магнитогидродинамическом перемешивании с системой питания импульсными токами. – Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. научных трудов, 2021, т. 2, с. 73–84.
10. Винтер Э.Р. и др. Магнитогидродинамические перемешиватели жидких металлов с несинусоидальным током. – Цветные металлы и минералы: сб. докладов, 2019, с. 434–441.
11. Тяпин А.А. Индукторы электромагнитных перемешивателей алюминия. – Znanstvena Misel, 2018, № 6-1, с. 64–67.
12. Хрипченко С.Ю. и др. Печь для алюминия и его сплавов с МГД-перемешиванием. – Металловедение и современные разработки в области технологий литья, деформации и термической обработки легких сплавов: сб. докладов, 2016, с. 30.
13. Кузнецов В.А., Морев А.Э. МГД-перемешивание алюминиевого расплава посредством перемещаемых постоянных магнитов. – Интеллектуальный потенциал Сибири: сб. научных трудов, 2021, ч. 3, с. 249–253.
14. Авдулова Ю.С., Боякова Т.А., Авдулов А.А. Эффективное перемешивание металла при малом уровне расплава в печи или миксере. – Электротехника, 2020, № 4, с. 56–61.
15. Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Анализ электромагнитных процессов магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. – Электричество, 2017, № 1, с. 35–44.
#
1. Martusevich E.A., Rybenko I.А. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya – in Russ. (Bulletin of the South Ural State University. Series: Metallurgy), 2022, vol. 22, No. 4, pp. 31–37.
2. Karabanov S.М. et al. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ryazan State Radio Engineering University), 2018, No. 3 (65), pp. 164–170.
3. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Vestnik KrasGAU – in Russ. (Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University), 2013, No. 9 (84), pp. 218–223.
4. Hripchenko S.Yu. et al. Vestnik Permskogo nauchnogo tsentra URO RAN – in Russ. (Bulletin of the Perm Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences), 2018, No. 1, pp. 13–22.
5. Hristinich R.M., Hristinich A.R., Hristinich E.V. Energo-sberezhenie i vodopodgotovka – in Russ. (Energy Saving and Water Treatment), 2018, No. 2(112), pp. 60–63.
6. Vinter E.R., Gulyashinova А.А. Tekhnologii XXI veka: problemy i perspektivy razvitiya – in Russ. (Technologies of the XXI Century: Problems and Prospects of Development), 2016, pp. 65–70.
7. Temerov A.A., Mihaylov D.А. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Voronezh State Technical University), 2009, vol. 5, No. 11, pp. 80–84.
8. Maksimov A.A., Hatsayuk M.Yu., Timofeev V.N. Tekhnologiya legkih splavov – in Russ. (Light Alloy Technology), 2018, № 4, с. 106–112.
9. Vinter E.R., Timofeev V.N. Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Modern Methods and Technologies of Creation and Processing of Materials: Collection of Scientific Papers), 2021, vol. 2, pp. 73–84.
10. Vinter E.R. et al. Tsvetnye metally i mineraly: sb. dokladov – in Russ. (Non-Ferrous Metals and Minerals: Collection of Reports), 2019, pp. 434–441.
11. Tyapin А.А. Znanstvena Misel, 2018, No. 6-1, pp. 64–67.
12. Hripchenko S.Yu. et al. Metallovedenie i sovremennye razrabotki v oblasti tekhnologiy lit'ya, deformatsii i termicheskoy obrabotki legkih splavov: sb. dokladov – in Russ. (Metallology and Modern Developments in the Field of Technologies of Casting, De-formation and Heat Treatment of Light Alloys: Collection of Reports), 2016, p. 30.
13. Kuznetsov V.A., Morev A.E. Intellektual'nyy potentsial Sibiri: sb. nauchnyh trudov – in Russ. (Intellectual Potential of Siberia: Collection of Scientific Papers), 2021, part. 3, pp. 249–253.
14. Avdulova Yu.S., Boyakova T.A., Avdulov A.A. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 4, pp. 56–61.
15. Timofeev V.N., Hatsayuk M.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 1, pp. 35–44
Published
2023-06-29
Issue
Section
Article
