Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2020
Идентификатор DOI: 10.18503/2311-8318-2020-4(49)-55-63
Ключевые слова: complex, electromagnetic stirring, aluminum melt, Lead alloy, electromagnetic inductor, transport ladle, three-dimensional numerical mathematical model, electromagnetic problem, hydrodynamic problem, thermodynamic problem, комплекс, электромагнитное перемешивание, алюминиевый расплав, лигатура свинца, электромагнитный индуктор, транспортный ковш, трехмерная численная математическая модель, электромагнитная задача, гидродинамическая задача, термодинамическая задача
Аннотация: Приготовление сложнокомпонентных алюминиевых сплавов с использованием свинца требует интенсивного объёмного перемешивания алюминиевого сплава. В настоящее время приготовление сплавов алюминий-свинец осуществляется в индукционных тигельных печах. Однако свинец загрязняет футеровку индукционной тигельной печи, что требует проведения Показать полностьюкапитального ремонта по её замене при переходе на приготовление других алюминиевых сплавов. Более прогрессивным в настоящее время является применение комплекса для электромагнитного перемешивания алюминиевого сплава в транспортном ковше. Целью работы является создание численной математической модели с использованием ANSYS для исследования параметров комплекса электромагнитного перемешивания алюминиевого расплава в транспортном ковше. Математическая модель позволяет комплексно исследовать влияние электромагнитных параметров индуктора на скорость, траекторию движения, распределение легирующих компонентов и температуры алюминиевого расплава в транспортном ковше. При разработке математической модели использован базовый программный пакет ANSYS для решения электромагнитной задачи и пакет ANSYS CFX для решения гидродинамической и тепловой задач. Разработана численная математическая модель системы «электромагнитный индуктор - транспортный ковш - алюминиевый расплав» для анализа эффективности работы комплекса электромагнитного перемешивания алюминиевого расплава с целью получения сложнокомпонентных алюминиевых сплавов на основе свинца и магния. Представлены комплексные решения, включающие электромагнитную, гидродинамическую и термодинамическую задачи применительно к перемешиванию и распределению свинца и магния в высокотемпературном алюминиевом расплаве. Проведен сравнительный анализ результатов математического моделирования и экспериментальных исследований для достижения максимальной эффективности распределения свинца или магния с использованием комплекса электромагнитного перемешивания алюминиевого расплава в транспортном ковше. Математическая модель, реализованная в программном комплексе ANSYS, включающая совместные решения электромагнитной, гидродинамической и тепловой задач может быть использована при разработке комплексов электромагнитного перемешивания алюминиевого расплава в транспортном ковше для приготовления сложнокомпонентных алюминиевых сплавов на основе свинца. Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований электромагнитного перемешивания расплава алюминий-свинец в транспортном ковше рекомендуется использовать на алюминиевых и металлургических заводах при приготовлении сложнокомпонентных сплавов. The preparation of complex-component aluminum alloys using lead requires intensive volumetric mixing of the aluminum alloy. Currently, the preparation of aluminum-lead alloys is carried out in induction crucible furnaces. However, lead contaminates the lining of the induction crucible furnace, which requires a major overhaul to replace it when switching to the preparation of other aluminum alloys. At present, it is more progressive to use a complex for electromagnetic stirring of an aluminum alloy in a transport bucket. The aim of the work is to create a numerical mathematical model using ANSYS to study the parameters of the complex for electromagnetic stirring of the aluminum melt in the transport ladle. The mathematical model makes it possible to comprehensively study the influence of electromagnetic parameters of the inductor on the speed, trajectory of movement, the distribution of alloying components and the temperature of the aluminum melt in the transport ladle. When developing a mathematical model, the basic software package ANSYS was used to solve the electromagnetic problem and the ANSYS CFX package was used to solve hydrodynamic and thermal problems. A numerical mathematical model of the system "electromagnetic inductor - transport ladle - aluminum melt" has been developed to analyze the efficiency of the complex for electromagnetic stirring of the aluminum melt in order to obtain complex-component aluminum alloys based on lead and magnesium. Complex solutions are presented including electromagnetic, hydrodynamic and thermodynamic problems as applied to mixing and distribution of lead and magnesium in a high-temperature aluminum melt. The comparative analysis of the results of mathematical modeling and experimental research was carried out to achieve the maximum efficiency of the distribution of lead or magnesium using the complex for electromagnetic stirring of an aluminum melt in the transport ladle.The mathematical model implemented in the ANSYS software package, including joint solutions of electromagnetic, hydrodynamic and thermal problems, can be used in the development of complexes for electromagnetic stirring of the aluminum melt in the transport ladle for the preparation of complex-component aluminum alloys based on lead. The results of mathematical modeling and experimental studies of electromagnetic stirring of the aluminum-lead melt in the transport ladle are recommended to be used at aluminum and metallurgical plants in the preparation of complex-component alloys.
Журнал: Электротехнические системы и комплексы
Выпуск журнала: № 4
Номера страниц: 55-63
ISSN журнала: 23118318
Место издания: Магнитогорск
Издатель: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова