Тип публикации: диссертация
Год издания: 2022
Ключевые слова: кристаллизатор скольжения, алюминиевые сплавы, физическое моделирование, математическое моделирование, электромагнитное перемешивание
Аннотация: Объект исследования: технология электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины алюминиевых слитков, отливаемых в многоручьевую литейную машину.?Предмет исследования: электромагнитные, тепловые и гидродинамические процессы в системе «индуктор-слиток» при литье в кристаллизатор скольжения с электромагнитным перемешиванием.?Цель раПоказать полностьюботы - разработка электротехнологии перемешивания жидкой сердцевины алюминиевых слитков в многоручьевой литейной машине, обеспеченной созданием цилиндрического индуктора и режимами его работы.?Методы исследования: математическое моделирование электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в системе «индуктор-слиток» установки электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка осуществлялось численными методами с использованием пакета прикладных программ ANSYS Maxwell, ANSYS Fluent и ANSYS CFX. Экспериментальные исследования проведены на физической модели с использованием моделирующего низкотемпературного сплава на основе галлия (галлий - 67%, индий - 20,5%, олово 12,5%) с использованием ультразвукового доплеровского измерителя скорости течений.?Научная новизна: 1. Построены математические модели для совместного анализа тепловых, электромагнитных и гидродинамических процессов в системе «индуктор-слиток», учитывающие фазовые состояния кристаллизующегося слитка и магнитогидродинамические процессы, протекающие в области жидкой сердцевины; 2. Установлены новые закономерности изменения фазовых состояний кристаллизующегося слитка, а именно: • наибольшее влияние на изменение формы фронта кристаллизации оказывает скорость вытягивания слитка; • конструкция индуктора с пятью зубцами имеет наилучшие показатели по создаваемым интегральным усилиям в слитке; • режим питания индуктора в частотном диапазоне f=5–10 Гц при использовании схемы с вращающимся магнитным полем обеспечивает равномерное перемешивание жидкой сердцевины слитка вдоль всего фронта кристаллизации; 3. Впервые предложена и опробована методика ультразвукового исследования поля скоростей в жидкой сердцевине слитка с использованием физической модели электромагнитного перемешивания.?Практическая значимость: 1. Предложена конструкция цилиндрического индуктора, позволяющего за счет изменения схемы подключения обмоток и параметров питающей сети формировать в жидкой фазе кристаллизующегося слитка потоки металла, охватывающие до 90 % поверхности фронта кристаллизации при средней скорости циркуляции от 0,1 до 0,5 м/с; 2. Предложенная конструкция обладает компактными габаритными размерами, что позволяет использовать ее в многоручьевых литейных комплексах; 3. Разработана установка и комплекс технических решений для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины кристаллизующегося слитка, защищенных патентом на изобретение; 4. Разработана методика экспериментального исследования гидродинамических процессов в жидком металле на основе моделирующих сплавов.?Степень и эффективность внедрения: в учебных и научных исследованиях применяется разработанная методика ультразвукового исследования поля скоростей. Полученные рекомендации по технологическим параметрам литья и энергетическим параметрам индуктора могут быть использованы в промышленности.?Область применения: многоручьевые литейные комплексы, предназначенные для получения цилиндрических алюминиевых слитков.