автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследование электромагнитного перемешивателя цветных металлов и сплавов в процессе кристаллизации

На правах рукописи

БЫЧКОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В ПРОЦЕССЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 ИЮН 2011

Екатеринбург - 2011

4849727

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина на кафедре «Электротехника и электротехнологические системы», г. Екатеринбург.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Сарапулов Федор Никитич

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

Сокунов Борис Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рубцов Виктор Петрович

кандидат технических наук, доцент Шутько Виктор Федорович

Ведущая организация:

ЗАО «РЭЛТЕК»

Защита диссертации состоится 22 июня 2011 года в 1415 на заседании диссертационного совета Д 212.285.03 при Уральском федеральном университете имени первого Президента России Б.Н. Ельцина по адресу: г.Екатеринбург, ул.Мира,19, ауд. Э -406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, УрФУ, К-2, ученому секретарю совета.

Автореферат разослан 20 мая 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.285.03

Д.т.н. лЯ^.^ъа X ЗюзевА.М.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Применение электромагнитных перемешивателей металлов и сплавов в процессе кристаллизации позволяет решить ряд задач, относящихся к проблеме повышения качества, как полуфабриката, так и конечного продукта. Следует подчеркнуть, что свойства материала, его качество определяются не только кристаллической структурой, но и такими дефектами, как пористость, неметаллические включения, ликвация. Важно отметить, что макро- и микроструктура и дефекты, сформировавшиеся при литье заготовок, могут сохраняться в процессе дальнейшей технологической обработки материала.

Таким образом, целесообразно уже в процессе литья сформировать оптимальную, с точки зрения последующей технологической обработки, структуру, а также снизить дефектность материала по основным показателям: пористости, количеству неметаллических включений, неоднородности химического состава.

Работа электромагнитного перемешивателя основана на использовании комплекса электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов, аналитическое исследование которых затруднено, а эксперименты являются дорогостоящими и длительными. Поэтому создание в предлагаемой работе универсальных методов компьютерного моделирования электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в электромагнитных перемешивателях, позволяющих находить оптимальные конструкции и режимы их работы, является актуальной задачей.

Объектом исследования является специальная электрическая машина -электромагнитный перемешиватель, воздействующий электромагнитным полем на кристаллизующийся металл с целью получения рационального распределения температур и скоростей, обеспечивающих регламентированные параметры слитка.

Предмет исследования: электромагнитные, тепловые и гидродинамические процессы в современных устройствах, предназначенных для электромагнитного перемешивания расплавов.

Цель работы: создание компьютерных моделей для исследования электромагнитных, тепловых и гидромеханических процессов в электромагнитных перемешивателях и методик их проектирования, обеспечивающих совершенствование конструкций и режимов работы электромагнитных перемешивателей для цветных металлов и сплавов.

Решаемые задачи:

1. Анализ существующих электротехнологических установок, предназначенных для создания перемешивающего эффекта в кристаллизующемся металле и тенденций их развития.

2. Разработка математических и физических моделей для исследования электромагнитных, гидродинамических и тепловых процессов в электромагнитных перемешивателях.

3. Разработка методик проектирования электромагнитных перемешивателей с заданными характеристиками.

4. Анализ различных модификаций устройств, предназначенных для электромагнитного перемешивания (ЭМП) и определение эффективности их применения.

5. Сравнительные исследования на математических и физических моделях электромагнитного воздействия на металлы.

6. Экспериментальная проверка разработанных методик проектирования на промышленных электромагнитных перемешивателях.

7. Выработка рекомендаций по выбору конструкций и режимам работы промышленных образцов устройств ЭМП.

Методы исследования. В работе используются методы теории цепей, конечных элементов, конечных разностей и эквивалентных тепловых схем замещения, а также эксперименты на физических моделях и промышленных образцах электромагнитных перемешивателей. Большинство из созданных компьютерных моделей реализованы при помощи пакетов СОМБОЬ МиШрЪуБкБ и МаЛСАБ. Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты», содержащей исследования по физическим и техническим принципам создания и совершенствования силовых устройств для преобразования электрической энергии, а также комплексные исследования научно-технических, производственных и технологических проблем, проводящихся с целью повышения технологичности преобразователей, в диссертации разработаны методы исследования специальной электрической машины - электромагнитного перемешивателя цветных металлов и сплавов. Научные результаты соответствуют пунктам 1,2,3,5 области исследования паспорта специальности 05.09.01:

1. Анализ и исследование физических явлений, лежащих в основе функционирования электромеханических преобразователей энергии.

2. Разработка научных основ совершенствования электромеханических преобразователей.

3. Разработка моделей, методов анализа и синтеза преобразователей электрической энергии.

5. Разработка подходов, методов и алгоритмов, обеспечивающих проектирование электромеханических преобразователей.

Научные результаты, выносимые на защиту:

- методики расчёта характеристик, математические и физические модели электромагнитных, тепловых и гидромеханических процессов в рабочей зоне электромагнитных перемешивателей;

- результаты исследований электромагнитных перемешивателей цветных металлов и сплавов в процессе кристаллизации;

- рекомендации по конструктивному исполнению и выбору режимов работы электромагнитных перемешивателей цветных металлов и сплавов.

Научную новизну представляет разработанная универсальная компьютерная модель, позволяющая проводить исследования и проектирование электромагнитных перемешивателей с учетом взаимосвязей между тепловыми, электромагнитными и гидродинамическими процессами. Результаты исследований указанных процессов, рекомендации по проектированию промышленных устройств ЭМП и выбору энергоэффективных режимов их работы.

Практическая значимость работы заключается в разработке компьютеризированной методики проектирования системы «электромагнитный перемешиватель -кристаллизатор - жидкая фаза металла - твердая фаза металла», а также в разработке рекомендаций по проектированию промышленных устройств ЭМП и выбору энергоэффективных режимов их работы. Реализация

1. В ОАО «Уралэлемент» (Челябинская область, г. Верхний Уфалей) были приняты и внедрены результаты исследования электромагнитных, тепловых и гидромеханических процессов в кристаллизующемся металле, методики расчёта устройства, предназначенного для ЭМП в процессе плавки и кристаллизации специальных сплавов в рабочем (закрытом) объеме электромагнитного перемешивателя.

2. Материалы диссертационной работы используются при создании процесса ЭМП сплавов МН0,6, МН2, МН6, МНЮ, МН18, МН19 в изложнице на предприятии ООО «Производственное объединение высокоточных сплавов и лигатур» (Курганская область, г. Далматово).

3. Результаты работы используются на кафедре «Электротехники и электротехнологических систем» УрФУ в учебном процессе, при курсовом и дипломном проектировании, проведении научных исследований и учебных лабораторных работ.

Апробация. Основные результаты доложены, обсуждены и одобрены на следующих научных семинарах и конференциях:

- Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-2011». Екатеринбург. 2011;

- Научно-практические конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Екатеринбург. 2007,2008,2010;

- Всероссийская научная конференция молодых ученых. Новосибирск. 2009;

- IV научно-техническая конференция с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии ЭЭЭ-2009». Новосибирск. 2009;

- XII международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». Крым, Алушта. 2008;

- III Международная НТК «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы». Екатеринбург. 2007;

«Всероссийская студенческая олимпиада, научно-практическая конференция и выставка студентов, аспирантов и молодых ученых». Екатеринбург. 2006;

- Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологий». Иваново. 2006;

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 статьи опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 4 приложений. Общий объем 218 страниц. Основная часть изложена на 167 страницах машинописного тек-

ста, иллюстрирована 138 рисунками, 10 таблицами. Список использованной литературы содержит 107 наименований на 12 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении отражена и обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулированы цели работы и задачи, которые необходимо решить, отмечена научная новизна, практическая ценность результатов исследования, приведены структура диссертации и результаты апробации работы.

В первой главе отражены особенности специальных электрических машин -индукционных устройств, предназначенных для электромагнитного перемешивания расплавов. Приведен анализ отечественной и зарубежной литературы, а также периодических изданий, который показывает, что исследования электромагнитного воздействия на жидкие металлы, в частности, электромагнитного перемешивания в процессе кристаллизации, проводились как в нашей стране, так и за рубежом, однако считать задачу полностью решенной не представляется возможным. Показано, что ЭМП является альтернативой ряду металлургических способов воздействия на металлы с целью получения мелкокристаллической литой структуры слитка. Формулируется цель и обосновываются задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке компьютерных моделей устройств ЭМП, выполненных в пакете COMSOL Myltiphysics. На рис.1, изображена схема взаимосвязанных расчётов электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в рабочей зоне электромагнитного перемешивателя.

При расчёте плоской линейной индукционной машины с восемнадцатью пазами решается электромагнитная задача в двумерной постановке для векторного магнитного потенциала (1). Решение задачи реализовано в пакете COMSOL Myltiphysics с использованием модуля AC Power Electromagnetics.

+~ + = Х (1)

где:А - векторный магнитный потенциал, е - диэлектрическая проницаемость, v -вектор скорости, ц - магнитная проницаемость, а- удельная электропроводность.

Выбор граничного условия {А = 0) сделан на основании исследований, которые показали, что на расстоянии 0,46 м над поверхностью магнитопровода нормальная составляющая магнитной индукции равна 0,2% индукции на поверхностью магнитопровода.

При расчете цилиндрических индукционных машин решалась электромагнитная задача в двумерной осесимметричной постановке в цилиндрической системе координат (2).

Для расчета температурного поля был применён модуль «General Heat Transfer» в пакете Comsol Multiphysics, при этом учитывается количество энергии, поступающей в Рис. 1. Схема расчёта. кристаллизатор, и выделение тепловой энер-

Построение геометрической модели и ввод данных

ш

Тепловой расчёт

U It

р» Q™ Р

гии с учётом скрытой теплоты плавления, затрачиваемой на переход металла из жидкого в твердое состояние (Q = G ■ Лск, где: G- масса металла, Яск - скрытая теплота плавления).

/а2А , 1 ЗА , 32А\ , - , /оч

fc + 7 • ^Г + + " = цау ■ (— + (2)

В основе математической модели тепловой задачи лежит уравнение теплопроводности:

q = -Я ■ gradT (3)

ат т з2т , , з2т , . а2т , ...

где: с - удельная теплоемкость; р - плотность вещества; Я - коэффициент теплопроводности; qv - удельное количество тепловой энергии внутренних источников энергии; Т - температура.

В случае решения осесимметричной задачи в двумерной постановке уравнение (4) в цилиндрической системе можно записать как

, /э2т , г дт , а2т\

Введение в расчёт тепловой задачи позволило задавать электропроводности материалов в зависимости от температуры:

а =-1- (6)

Ро(1+а(Г-7о))'

где: о - электропроводность материала; ро - удельное сопротивление при температуре, равной То; а - температурный коэффициент сопротивления.

Расчёт поля скоростей производился с использованием модуля Incompressible Navier-Stokes в пакете Comsol Multiphysics, позволяющего решать переходные и стационарные процессы гидродинамики. В модели используется обобщенная версия уравнения Навье-Стокса, что позволило учесть переменную вязкость:

РTt ~ + (7v)r) + p(v • V)v + VP = F (7)

V-v=0, (8)

где: т] - коэффициент динамической вязкости; р - плотность; v - вектор скорости; Р - давление; F -суммарный вектор сил; уравнение переноса количества движения (7); уравнение неразрывности потока для несжимаемой жидкости (8).

В случае решения осесимметричной задачи в двумерной постановке уравнение Навье-Стокса в цилиндрической системе координат примет вид

dt дг2 г дт г2 ôz2 Т) • '

Расчёт поля скоростей проводился в два этапа. На первом этапе вязкость rj i принималась постоянной. На втором этапе вязкость материала т] уточняется по критической скорости VKpiIT согласно уравнению

Л = х 0- + • (Ю)

»крнт

В третьей главе приведены исследования плоской линейной индукционной машины с восемнадцатью пазами (ПЛИМ-18), лабораторной цилиндрической индукционной машины и промышленного электромагнитного перемешивателя с кристаллизатором скольжения.

На рис. 2 а приведены сравнения зависимости распределений нормальной составляющей магнитной индукции (Вп) по длине магнитопровода х ПЛИМ-18 на разных расстояниях от его поверхности, полученные расчётным путем и экспериментально. На рис. 2 б приведены среднеквадратичные значения (Верк) нормальной составляющей магнитной индукции, показывающие хорошую сходимость расчётных и экспериментальных зависимостей.

120

100

А /ч1

\ /V / -»

Г"Огч *

\А л

< х 4^1

Х,мм

6 = 23 мм 6 = АЗ мм 6 = 63 мм 8 = 83 мм

б

Рис. 2: а - сравнения распределений Вп: 1,2-5=23 мм; 3,4-5=43 мм;

5,6-5 =63 мм; 7,8-5=83 мм; четные номера -эксперимент; нечетные - расчёт;

б - сравнения Верк.

На следующем этапе исследовалась лабораторная модель цилиндрической линейной машины с шестью пазами (ЦЛИМ-6). Исследования проводились на холостом ходу и с введенным в рабочую зону ЦДИМ-6 цилиндром, имитирующим гильзу кристаллизатора.

На основании проведенных расчётов было проанализировано влияние расстояния от поверхности магнитопровода, частоты питающей сети, схемы соединения обмоток, изменений конструкции устройства ЭМП на распределение Вп.

В промышленности применяются литейные установки, оснащенные кристаллизаторами с толщиной стенки медной гильзы до 20 мм, что в значительной мере снижает интенсивность электромагнитного воздействия на кристаллизующийся металл при использовании электромагнитного перемешивателя.

Приведены расчетные распределения Вп и сравнения их средних и среднеквадратичных значений в зависимости от электрофизических свойств материалов (рис. 3) и толщины стенки (рис. 4) введенных цилиндров.

Уменьшение толщины стенки кристаллизатора создает положительный эффект благодаря снижению её экранирующего эффекта. Однако, при этом необходимо учитывать изменения электрофизических и теплофизических свойств материала кристаллизатора, а также снижение его механической прочности. На основании проведенных исследований рекомендуется в качестве материала гильзы кристаллизатора для промышленных установок сплав БрАЖМц, с толщиной стенки до 10 мм.

Вн. Тл

0,004 0,003 0,002 0,001 0,000

_0002874____

0,001981 0'°°2"»_■

I ГI

введён цилиндр - введён цилиндр - введён цилиндр -БрХ медь БрАЖМц

Вер, Тл Верк, Тл

Рис.3: а- расчетные распределения Вп: 1 - материал цилиндра бронза - БрАЖМц , 2 -материал цилиндра бронза - БрХ, 3 - материал цилиндра медь; б - сравнение Вер и Верк.

ВпДл

введён цилиндр введён цилиндр -введён цилиндр -- Б мм 8 мм 10 мм

а б

Рис. 4: а - распределения Вп: 1-толщина стенки цилиндра - 6 мм; 2-8 мм; 3-10 мм.

б - сравнение Вер и Верк.

Одним из способов изменения распределения магнитной индукции по радиусу является изменение частоты питающей сети. На рис. 5 приведены сравнения распределений, средних Вер и среднеквадратичных Верк нормальной составляющей магнитной индукции при 8 = 21 при разных частотах.

и 50 Гц

Рис. 5: а - распределения Вп при разных частотах: 1 - / = 5 Гц, 2 - / = 25 Гц , 3 - / = 50 Гц; б - сравнение Вер и Верк.

На основании результатов расчёта можно рекомендовать переходить на пониженную частоту при использовании электромагнитных перемешивателей относительно большого диаметра.

На рис.6 приведены сравнения расчетных и экспериментальных распределений и среднеквадратичных значений Верк нормальной составляющей магнитной индукции при разных схемах включения.

0,008 Вл

0,004

0,0030

0,0000

■ Эксперим ент. Верк, ТвР21 тл

б

Рис.6: а - сравнения распределений Вп (5 = 21 мм): 1,2 - эксперимент; 3,4 - расчёт;

1,3 - схема - АгВХСУ; 2,4 - А2ВАгВ; б - сравнение расчётных и экспериментальных Верк.

Расчетные и экспериментальные зависимости индукции имеют практически одинаковый вид и близки по абсолютным значениям. Помимо этого важно отметить, что при одинаковых значениях усредненной линейной нагрузки на поверхности магнитопровода и на одном уровне измерения, а также при (7 = 1, величины Вер и Верк, для приведённых схем, различаются до 40%. Поэтому, при разработке промышленных электромагнитных перемешивателей необходимо учитывать порядок чередования фаз по пазам.

На кафедре ЭЭТС при участии автора была создана компьютерная модель, позволяющая проводить связанные тепловой, электромагнитный и гидродинамический расчёты многослойной системы «магнитопровод - кристаллизатор - твердая фаза металла - жидкая фаза металла», в приложении к реальным промышленным условиям. Такая модель позволяет рассчитывать составляющие магнитного поля, распределение скоростей (в продольном сечении), возникающих в жидкой фазе кристаллизующегося слитка, распределение температуры, а также учитывать количество энергии, выделяемой при переходе металла из жидкого в твердое состояние.

При формировании данной модели задавались размеры, свойства и параметры промышленного электромагнитного перемешивателя. Расчёты производились для трёх режимов: 1) «холостой ход»; 2) введен кристаллизатор в сборе (корпус кристаллизатора, водяная рубашка, гильза кристаллизатора); 3) рабочий режим.

При расчёте режимов 1 и 2, как и в случае с ЦЛИМ-6, решалась осесиммет-ричная задача в двумерной постановке в цилиндрической системе координат. Производился анализ влияния расстояния от поверхности магнитопровода, частоты питающей сети, изменения конструкции устройства ЭМП, а также изменение направления электромагнитного поля на распределение нормальной и тангенциальной составляющих магнитной индукции.

На рис. 7 приведены сравнения расчётных и экспериментальных распределений нормальной Вп и тангенциальной ВС составляющих магнитной индукции.

0,015

0,01

0,005

Вп, Тл

ВМл

0,02

Рис. 7. Сравнения расчётных и экспериментальных распределений магнитной индукции 1,2 - эксперимент; 3,4 - расчёт; 1,3 - 5 = 27,5 мм; 2,4 - 5 = 66 мм:

а - Вп; б - ВЬ.

В табл.1 приведены сравнения результатов расчётов промышленного электромагнитного перемешивателя, методами ДСЗ и МКР в пакете МаЛСас! с результатами расчётов в Согшо! МиШрЬувюБ и экспериментальными данными.

Таблица 1

Значения максимальных индукций, Тл Расчет ДСЗ 14 слойная/ 25 слойная Расчет МКР Расчёт Сотяо1 Эксперимент

Вп 8 = 27,5 мм 0,014/0.017 0.016 0.01325 0,01305

5 = 66 мм 0,008/0.007 0.06 0.00538 0,0054

яг 5 = 27,5 мм 0,019/0.021 0.022 0.017 0,01845

5 = 66 мм 0,011/0.0115 0.0115 0.00946 0,01125

Так же как и при расчёте ЦЛИМ-6 экспериментальные и расчётные распределения индукции в режиме «холостого хода» показали достаточно хорошую сходимость.

Влияние электропроводности материала кристаллизатора на распределение индукции в рабочей зоне проводилось путем расчётов индукций Вп и ВЬ с кристаллизаторами из меди и из сплава БрАЖМц. Толщина стенки кристаллизатора - 10 мм. При расчетах, так же как и в экспериментальных исследованиях, была использована укороченная медная рубашка, что отразилось характерными всплесками на графиках расчётных и экспериментальных распределений индукции (рис. 8).

Сравнения расчётных и экспериментальных среднеквадратичных значений Вп и Bt показали достаточно хорошую сходимость. Использование кристаллизатора с медной гильзой приводит к уменьшению, по сравнению с режимом «холостого хода», соответствующих среднеквадратичных значений индукции на 58,1 % и 60,5 %, а из сплава БрАЖМц на 0,5% и 17,3%. Рекомендации по применению сплава

БрАЖМц для изготовления гильзы кристаллизации, были использованы в промышленных условиях.

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

0,0175 0,015 0,0125 0,01 0,0075 0,005 0,0025 0

В1, Тл

0 20 40 60 80 100 120140160 180 200220 240 260

Рис.8. Сравнения расчётных и экспериментальных распределений магнитной индукции:!^ - эксперимент^,4 - расчёт; 1,3 - гильза кристаллизатора из сплава БрАЖМц; 2,4 - гильза кристаллизатора из меди, а - Вп\ б - ВС. На рис. 9 приведены распределения Вп на двух уровнях измерения и при разных направлениях электромагнитного поля относительно направления вытягивания слитка. Направление поля от верхнего зубца к нижнему (поле «вниз») соответствует направлению вытягивания слитка (рис. 10). Изменение Вп (рис. 9) при изменении направления электромагнитного поля незначительно, однако, как показали расчёты рабочего режима промышленного электромагнитного перемешивателя и его экспериментальные исследования, направление электромагнитного поля оказывает существенное влияние как на распределение скоростей в жидком металле (рис. 1113), так и на структуру кристаллизующегося слитка (рис. 15).__

Вп.Тл 1НН: I , ЯНН-г

Рис.9. Распределения Вп: Рис.10. Эскиз разливочного узла литейной

1,2 - 27,5 мм; 3,4 - 66 мм; установки с кристаллизатором скольже-

1,3 - поле вниз; 2,4 - поле вверх ния, оснащенным электромагнитным

перемешивателем.

В промышленных условиях каждому диаметру отливаемого слитка соответствует свой кристаллизатор. При использовании устройств ЭМВ на кристаллизующийся металл при отливке слитков в кристаллизатор скольжения необходимо созда-

вать новое устройство ЭМП, соответствующее типо-размеру кристаллизатора. Это не всегда возможно и экономически оправданно. В связи с этим, проводились разработка и исследования универсального электромагнитного перемешивателя, позволяющего осуществлять переход от исходного диаметра к меньшему диаметру слитка, производя небольшие конструктивные изменения.

Результаты сравнения характеристик электромагнитного перемешивателя для различных слитков с использованием индукторов с одинаковыми обмотками и одинаковыми внешними, но различными внутренними диаметрами приведены в табл. 2, где рассмотрены следующие варианты (схема AAZZBB, кристаллизатор медный): 1)слиток 248 мм;2)слиток 190 мм с зазором между индуктором и корпусом кристаллизатора; 3) вариант 2 без зазора; 4)вариант 3 с полуоткрытыми пазами индуктора.

Таблица 2

Вариант Усилие осевое суммарное,Н Усилие осевое на металл, Н Мощность

Активная, кВт Реактивная, квар

1 349,6 15,9 12,8 70,6

2 291 12,6 10,2 110,1

3 309,6 13,9 10,7 115,7

4 337,3 15,7 10,7 143,6

Как следует из рассмотрения данных табл. 2, применение того же индуктора, но с более глубокими пазами (для литья слитка диаметром 190 мм) позволяет при тех же токовых нагрузках обеспечить практически такие же осевые усилия в металле, что и в исходной конструкции (для слитка диаметром 248 мм).

Результаты расчетов, проведенных в Согтео! МиШрИуБ^, достаточно близки по значениям с результатами расчётов, произведённых в других пакетах, а также с результатами экспериментальных исследований. Это подтверждает корректность расчетной электромагнитной модели и дает возможность перейти к расчёту модели, позволяющей проводить связанные тепловой, электромагнитный и гидродинамический расчёты в рабочей зоне электромагнитного перемешивателя.

На рис. 11 приведены результаты расчёта распределения температурного поля и поля скоростей. На рис. 12 а, б представлено распределения скоростей в жидком металле при разных направлениях электромагнитного поля. На рис. 13 представлено сравнение распределений скорости вдоль затвердевающей корочки кристаллизующегося металла при разных направлениях электромагнитного поля. Как отмечалось ранее, изменение направления электромагнитного поля приводит к незначительному изменению распределения Вп (рис. 9). Однако, анализируя рис 12 - 13, можно видеть, что направление электромагнитного поля оказывает существенное влияние на кристаллизующийся слиток. Это подтверждается экспериментальными исследованиями макроструктур слитка бескислородной меди (рис.14 а, б).

С целью повышения коэффициента мощности проводились исследования способов компенсации реактивной мощности в электромагнитных перемешивателях. В частности, рассматривался электромагнитный перемешиватель с образованием двух параллельных ветвей в фазе исходной конструкции.

Индуктор электромагнитного перемешивателя питается от симметричной системы фазных напряжений. В табл. 3 приведены результаты расчета основных показателей электромагнитного перемешивателя для различных вариантов компенсации его реактивной мощности при одинаковой плотности тока в обмотке индуктора (его одинаковом нагреве).

Рассмотрены «базовые» варианты питания некомпенсированного электромагнитного перемешивателя от источников тока или напряжения (табл. 3, две первые строки). В числителе показано усилие, действующее на стенку кристаллизатора и металл, в знаменателе - усилие, действующее только на металл. Как и следовало ожидать, питание индуктора симметричной системой токов дает лучшие показатели. Организация параллельных ветвей в фазах ухудшает показатели электромагнитного перемешивателя (третий вариант), поскольку токи в ветвях приобретают фазовый сдвиг. Включение емкостей в компенсационные ветви-фазы и изменение начал и концов этих ветвей местами дает наилучшие результаты (четвертый вариант). Усилие, действующее на металл, увеличивается в 1.06 раза по сравнению с базовым вариантом 1 ив 1.18 раза по сравнению с вариантом 3. При питании обмотки компенсированного индуктора токами 50 Гц (варианты 5 и 6) внутренняя компенсация рассматриваемым способом позволяет увеличить усилие на металл в 1.1 раза (5-й вариант по сравнению с 6-м).

0.025

0.015

0,005

Рис. 11. Распределения температурного поля и поля скоростей: схема соединения - AZBXCY, поле «вниз», частота 50 Гц.

Рис. 12. Распределения скоростей: схема соединения-А2ВХСУ, поле «вниз», частота 50 Гц: а - поле «вниз»; б - поле «вверх».

Рис. 13. Распределения скорости вдоль затвердевающей корочки кристаллизующегося металла: 1 - направление электромагнитного поля - «вверх»; 2 - «вниз».

а б

Рис. 14.Макроструктура поперечного темплета слитка 0200 мм из бескислородной меди: а - поле «вниз»; б - поле «вверх;

Таблица 3

Плотность тока, А/мм" Тяговое усилие, Н Мощность, кВА сое <р Требуемая емкость, Ф Напряжение фазы. В

Последовательное соединение секций без С, 5 Гц, д = 2, питание от источника напряжения 3.6 710/50.7 2.954 +) 9.025 0.311 0.031 96

Последовательное соединение секций без С, 5 Гц, р = 2, от источника тока 3.6 713/51.4 2.999 + ] 9.07 0.314 0.032 95.7

Без С в компенсационной обмотке (КО), 5 Гц, ц= 1 3.6 612/44.5 2.846 +) 8.434 0.32 0.127 46

При наличии С в КО, 5 Гц. д = 1 3.6 773/53.8 3.037-] 0.034 1 0.033 50

При наличии С в КО, 50Гц,д = 1, ир = 68 3.7 641/18.0 9.996+) 0.944 0.996 0.00043 400

БезСвКО^ = 1,5() Гц, Ир = 68 3.7 528/16.4 9.141 + ) 76.75 0.118 0.001692 380

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований на физических моделях плоской линейной машины (ПЛИМ-18) и цилиндрических линейных машин.

Исследовался плоский линейный индукционный модуль с восемнадцатью пазами, созданный на кафедре ЭЭТС для проведения экспериментальных работ по исследованию характеристик и параметров плоской линейной индукционной машины в режиме холостого хода. Модель состоит из магнитопровода, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда и 18 катушек, намотанных через ярмо (спинку) магнитопровода. Длина магнитопровода ПЛИМ-18 - Ь = 475 мм. ширина магни-

топровода - Ь= 140 ми, высота магнитопровода - К = 85 мм, зубцовый шаг -= 26 мм, число витков в пазу - N = 225.

Физические модели цилиндрических линейных машин состоят из модулей -магнитопроводов с пазами, обращенными к рабочему объему. Число пазов - б. Длина магнитопровода - 112,5 мм, ширина - 58,3 мм, высота - 70мм, зубцовый шаг -17,5 мм.

Рис.15. Физическая модель ЦЛИМ-6 с гильзой кристаллизатора.

провода в режиме «холостого хода» и

- /у V-----х I

В результате экспериментальных исследований цилиндрической линейной машины с шестью пазами (ЦЛИМ-6) были получены: распределения магнитных потоков в зубцах магнитопроводов и в спинке магнитопроводов между зубцами при разных схемах; распределения нормальной составляющей индукции вдоль модуля магнитопровода при различных схемах включения катушек обмотки (рис. 16 ); при различных линейных нагрузках на поверхности магнитов режиме нагрузки (рис. 17).

ММ

0 20 40 60 80 100 120 140

Рис. 16. Распределения Рис. 17. Распределения ¿^(¿): 1 - «холостой

1 -Алггвв, 2 -лгвхсг, 3 -А1В/Ш, ход» , 2 - режим нагрузки; 5 = 21 мм; 4 -ААВВСС, 5 -АВСАВС; 5 = 21 мм; ААВВСС; А = 0,154 • 105 А/м;

Проведенные экспериментальные исследования ПЛИМ-18 и ЦЛИМ-6 доказали достоверность расчётов, проведенных в пакете Сот8о1 МиШрЬузкя (сравнение результатов исследований приведено в гл. 3).

Схемы соединения катушек обмотки AAZZBB, А/ВХСУ, ААВВСС рекомендуются как наиболее эффективные применительно к устройствам ЭМП жидких металлов и сплавов.

Выявлено, что гильза кристаллизатора оказывает существенное влияние на величину индукции в рабочем объеме. Поэтому, рекомендуется при проектировании электромагнитных перемешивателей совместно с кристаллизатором выбирать в качестве материала кристаллизатора сплавы с большим удельным электрическим сопротивлением.

В пятой главе приводятся результаты промышленных испытаний электромагнитных перемешивателей, предназначенных для воздействия на жидкую фазу кристаллизующегося слитка сплавов на основе меди, а также описание электромагнитного перемешивателя для специальных сплавов в закрытом объёме (реторте). На рис. 18 представлена фотография промышленного электромагнитного перемешивателя, используемого для получения специальных сплавов в условиях ОАО «У ралэ-лемент».

Приводятся металлографические исследования, проведенные в заводских ла-[ бораториях. Представлены макро- и микроструктуры исследуемых металлов и сплавов. На рис. 19 показаны макроструктуры поперечных темплетов слитка диаметром 200 мм из сплава БрБ-2.

Сравнение фотографий макроструктур слитков, отлитых с ЭМП и без него, 1 показывает, что ЭМП оказывает значительное влияние на структурообразование литого металла. При металлографическом исследовании было отмечено, что применение ЭМП в процессе кристаллизации сплава БрБ-2 позволило получить литую мелкозернистую структуру (условный средний размер зерна 0,04 - 0.048 мм).

Слиток, темплет которого изображен на рис. 20 б, был получен с применением I третьего варианта промышленного электромагнитного перемешивателя (ЦЛИМ-ПЗ, i поле «вниз», схема - AZBXCY, А = 164-10 А/м).

Рис. 18. Электромагнит- а б

ный перемешиватель для Рис. 19. Макроструктуры поперечных темплетов слит-специальных сплавов ка 0 200 мм из сплава БрБ-2:

| а - без ЭМП; б - с применением ЭМП.

Результаты механических испытаний литого металла показали, что использование электромагнитного перемешивания приводит к увеличению относительного ( удлинения (более 30%), которое обеспечивает лучшее «поведение металла» при , дальнейшей пластической деформации.

I Использование электромагнитного перемешивателя при отливке слитков

I 0 200 мм из оловянной и кремнистомарганцевой бронзы позволяет сократить зону I столбчатых кристаллов в отливаемых слитках на 51,8% (AAZZBB, поле «вверх», Впо = 59,2-10 Тл) и на 11,2% (ААггВВ, поле «вверх», Вп0 = 118,3-10"3 Тл).

В табл. 4 приведены распределения неметаллических включений по радиусу слитков оловянной и кремнистомарганцевой бронзы 0 200 мм.

Таблица 4.

Сплав Режим периферия 0,5 R R

Оловянная бронза Без ЭМП 0,096% 0,11% 0,11%

Оловянная бронза ААИВВ, поле «вверх», Вп„ = 59,2 • 1<Г3 Тл 0,024% 0,024% 0,024%

Кремнистомарганцевая бронза Без ЭМП 0,36% 0,38% 0,35%

Кремнистомарганцевая бронза ААггВВ, поле «вверх», Впц = 59,2 • 10"3 Тл 0,024% 0,027% 0,026%

При анализе прутков, полученных из слитков бескислородной меди, отлитых с применением ЭМП при направлении электромагнитного поля «вверх», не обнаружено дефектов типа МТР (межкристаллические трещины), которые часто встречаются при отливке по заводской технологии.

Таким образом, в случае, когда устройство ЭМП работает в оптимальном для конкретного металла или сплава режиме, можно получить необходимые характеристики литого металла, что, как следствие, положительно сказывается на качестве готовых изделий.

В приложениях приводятся документы о внедрении, результаты расчётов и экспериментальных исследований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На базе пакета Comsol Mukíphysics разработана универсальная компьютерная модель, позволяющая исследовать электромагнитные, тепловые и гидродинамические процессы в рабочей зоне электромагнитного перемешивателя расплавов.

2. На основании аналитических и экспериментальных исследований электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в рабочей зоне промышленного электромагнитного перемешивателя установлено влияние на его характеристики частоты питающей сети, схемы соединения обмоток и конструктивных факторов. Схемы соединения катушек обмотки AAZZBB, AZBXCY, ААВВСС являются наиболее эффективными применительно к устройствам ЭМП жидких металлов и сплавов.

3. Установлено, что для создания сосредоточенного интенсивного движения в области начальной фазы кристаллизации медного слитка 0200 мм целесообразно использовать схему соединения катушек обмотки AZBXCY, направление поля «вверх». При использовании электромагнитного перемешивателя при отливке слитков 0 200 мм из оловянной и кремнистомарганцевой бронзы рекомендуется использовать схему AAZZBB , направление поля «вверх». Гильзу кристаллизатора для промышленных установок рекомендуется выполнять с толщиной стенки до 10 мм из сплава БрАЖМц. При использовании электромагнитных перемешивателей относительно большого диаметра (300 - 400 мм) рекомендуется переходить на пониженную частоту 25 Гц.

4. Предложен и исследован универсальный электромагнитный перемеши-ватель, позволяющий осуществлять переход от исходного диаметра к меньшему диаметру. Показана возможность использования устройства в предлагаемой конфигурации, приведены его характеристики.

5. Предложена схема внутренней компенсации реактивной мощности. Показано, что емкости, необходимые для компенсации реактивной мощности, уменьшаются по сравнению с вариантом классической схемы Усилие, действующее на металл, увеличивается в 1,06 раза по сравнению с базовым вариантом. При питании обмотки компенсированного индуктора токами 50 Гц внутренняя компенсация рассматриваемым способом позволяет увеличить усилие на металл в 1,1 раза .

6, Сравнение результатов экспериментальных исследований на физических моделях и промышленных образцах электромагнитных перемешивателей с результатами аналитических исследований подтверждает достоверность полученных расчетных данных, а также показывает, что принятые допущения приемлемы для получения достаточной в инженерной практике точности расчётов. В результате металлографических исследований показано, что выбранные в соответствии с п.2 конструкции и режимы работы электромагнитного перемешивателя ведут к улучшению макро- и микроструктур слитков. В частности, применение ЭМП в процессе кристаллизации сплава БрБ-2 позволило получить литую мелкозернистую структуру (условный средний размер зерна 0,04 - 0,048 мм).

Результаты исследований были переданы и внедрены в ОАО «Уралэлемент» (Челябинская область, г. Верхний Уфалей), используются при создании процесса ЭМП сплавов МН0,6, МН2, МН6, МНЮ, МН18, МН19 в изложнице на предприятии ООО «Производственное объединение высокоточных сплавов и лигатур» (Курганская область,г. Далматово), а также применяются в учебном процессе и научных исследованиях кафедры «Электротехника и электротехнологические системы» УрФУ.

Автор выражает благодарность доценту Сарапулову С.Ф. за помощь в подготовке материалов и написании диссертационной работы.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Воздействие электромагнитного поля на расплав в процессе его кристаллизации / С.А, Бычков, Б.А Сокунов, Н.Г.Батов. // Вестник МЭИ. - 2010. - №2. С. 67-71.

2. Применение устройств электромагнитного перемешивания при отливке слитков на основе меди / С.А Бычков. // «Промышленная энергетика», №5, 2010. - С.25-28.

3. Регулирование наполнения сталеразливочных ковшей при помощи индукционной машины / С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, JI.A. ЗайнуллинЛ Промышленная энергетика», №5,2010. - С.28-31.

4. Характеристики цилиндрического электромагнитного перемешивателя расплавов при литье медных и алюминиевых слитков/ Ф.Н. Сарапулов, С.Ф.Сарапулов, Б.А. Сокунов, С.А. Бычков// Сборник научных трудов всероссийской научно-практической конференция с международным участием «Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-2011». Екатеринбург. 2011. С. 125130.

5. Компенсация реактивной мощности в линейных индукционных машинах технологического назначения/ С.Ф. Сарапулов, Ф.Н. Сарапулов, Б.А. Сокунов,

B.Э.Фризен, С.А. Бычков, A.A. Идиятулин. //Труды 9-й научно-практической конференции «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Екатеринбург. 2010. С.98-101.

6. Исследование физической модели индукционного устройства, предназначенного для электромагнитного перемешивания расплава в процессе кристаллизации/

C.А. Бычков// Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации.» Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. Часть 3. С.205-207.

7. Специальные электротехнологические установки/ С.А. Бычков, Б.А, Соку-нов// Материалы четвёртой научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии ЭЭЭ-2009». Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. С.261-266.

8. Электротехнологические установки специального назначения для металлургии/ С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, С.Ф. Сарапулов// Труды 8-й научно-практической конференции «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Екатеринбург. 2008. С.75-78.

9. Исследование модели устройства, предназначенного для электромагнитного перемешивания расплавов/ С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, С.Е. Миронов// Труды 7-й научно-практической конференции «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Екатеринбург. 2007. С.82-85.

10. Индукционное устройство электромагнитного воздействия на кристаллизующийся слиток/ С.А. Бычков, Б.А. Сокунов// Труды III Международной НТК «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы». Екатеринбург. 2007. С.309-315.

11. Электромагнитное перемешивание при кристаллизации жидкой фазы слитка как один из способов снижения энергозатрат/ С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, С.Ф. Сарапулов, В.Э. Фризен// Сборник материалов «Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых». Екатеринбург. 2006. С.41-44.

12. Индукционные электротехнологические устройства/ С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, С.Ф. Сарапулов//Сборник докладов конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологий». Иваново. 2006. С.161-163.

Подписано в печать 17.05.2011 Формат 60 х 84 1/16 Бумага писчая Печать плоская Тираж 120 Заказ №3302

Отпечатано в типографии ООО «Издательство УМЦ УПИ» 620078, Екатеринбург, ул. Гагарина, 35а, оф. 2. тел. (343) 362-91-16,362-91-17

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИИ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ РАСПЛАВОВ.

1.1. Сравнение способов перемешивания расплавов и анализ конструкций электромагнитных перемешивателей.

1.2. Анализ вариантов расположения электромагнитного перемешивате-ля.

1.3. Анализ математических моделей магнитогидродинамических устройств.

1.4. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕ-ШИВАТЕЛЯ.

2.1. Особенности моделирования и расчёта электромагнитных перемешивателей в Сош.8о1 МиМрИуБ^.

2.2. Разработка модели электромагнитного перемешивателя.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ.

3.1. Исследование плоской линейной индукционной машины.

3.2. Исследование цилиндрической линейной индукционной машины.

3.3. Исследование промышленного электромагнитного перемешивателя.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИНДУКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ.

4.1. Экспериментальные исследования лабораторной модели плоской линейной индукционной машины.

4.2. Экспериментальные исследования лабораторной модели цилиндрической линейной индукционной машины.

ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕМЕШИВАТЕ ЛЕЙ.

5.1. Электромагнитное перемешивание при кристаллизации жидкой фазы слитка из сплава БрБ-2.

5.2. Электромагнитное перемешивание при кристаллизации жидкой фазы слитка из сплава МНЖМц 30-1-1.

5.3. Электромагнитное перемешивание при кристаллизации жидкой фазы слитка из сплава Л63.

5.4. Электромагнитное перемешивание специальных сплавов в закрытом объёме.

Актуальность работы. Одним из направлений развития электротехнологических процессов является различного рода магнитогидродинамическое воздействие (МГД-воздействие) в металлургических технологиях. Сюда относятся различные типы МГД-насосов, регуляторов, вентилей и др., служащие для транспорта, дозирования, перемешивания расплавов, воздействия на структуру затвердевающего металла, и т.п.

Частным применением этого метода является электромагнитное воздействие (ЭМВ) на структуру затвердевающего металла - электромагнитное перемешивание (ЭМП) в процессе кристаллизации металлов и сплавов с использованием электромагнитных перемешивателей - специальных электрических машин. Такие устройства применяются при кристаллизации цветных металлов и сплавов в кристаллизаторе скольжения, а также при кристаллизации специальных сплавов в закрытом объеме (реторте).

Применение ЭМП в процессе кристаллизации позволяет решить ряд задач, относящихся к проблеме повышения качества как полуфабриката, так и конечного продукта. Следует подчеркнуть, что свойства материала, его качество определяются не только кристаллической структурой, но и такими дефектами, как пористость, неметаллические включения, ликвация. Важно отметить, что макро- и микроструктура и дефекты, сформировавшиеся при литье заготовок, могут сохраняться в процессе дальнейшей технологической обработки материала.

Таким образом, целесообразно уже в процессе литья сформировать оптимальную, с точки зрения последующей технологической обработки, структуру, а также снизить дефектность материала по основным показателям: пористости, количеству неметаллических включений, неоднородности химического состава.

Применение устройств ЭМП в ряде случаев позволяет сократить длительность технологического процесса, а также понизить количество брака выпускаемой продукции, что в свою очередь приводит к снижению энергозатрат, связанных со вторичным переплавом. Мощность, потребляемая электромагнитным перемешивателем, составляет не более 10% от активной мощности, затрачиваемой на плавку металла.

Работа электромагнитного перемешивателя основана на использовании комплекса электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов, аналитическое исследование которых затруднено, а эксперименты являются дорогостоящими и длительными. Поэтому создание в предлагаемой работе универсальных методов компьютерного моделирования электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в электромагнитных перемешива-телях, позволяющих находить оптимальные конструкции и режимы их работы, является актуальной задачей.

Объектом исследования является специальная электрическая машина -электромагнитный перемешиватель, воздействующий электромагнитным полем на кристаллизующийся металл с целью получения рационального распределения температур и скоростей, обеспечивающих регламентированные параметры слитка.

Предмет исследования: электромагнитные, тепловые и гидродинамические процессы в современных устройствах, предназначенных для электромагнитного перемешивания расплавов.

Цель работы: создание компьютерных моделей для исследования электромагнитных, тепловых и гидромеханических процессов в электромагнитных перемешивателях и методик их проектирования, обеспечивающих совершенствование конструкций и режимов работы электромагнитных пере-мешивателей для цветных металлов и сплавов.

Решаемые задачи:

1. Анализ существующих электротехнологических установок, предназначенных для создания перемешивающего эффекта в кристаллизующемся металле и тенденций их развития.

2. Разработка математических и физических моделей для исследования электромагнитных, гидродинамических и тепловых процессов в электромагнитных перемешивателях.

3. Разработка методик проектирования электромагнитных перемешивате-лей с заданными характеристиками.

4. Анализ различных модификаций устройств, предназначенных для электромагнитного перемешивания и определение эффективности их применения.

5. Сравнительные исследования на математических и физических моделях электромагнитного воздействия на металлы.

6. Экспериментальная проверка разработанных методик проектирования на промышленных электромагнитных перемешивателях.

7. Выработка рекомендаций по выбору конструкций и режимам работы промышленных образцов устройств ЭМП.

Методы исследования. В работе используются методы теории цепей, конечных элементов, конечных разностей и эквивалентных тепловых схем замещения, а также эксперименты на физических моделях и промышленных образцах электромагнитных перемешивателей. Большинство из созданных компьютерных моделей реализованы при помощи пакетов COMSOL Multi-physics и MathCAD14.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты», содержащей исследования по физическим и техническим принципам создания и совершенствования силовых устройств для преобразования электрической энергии, а также комплексные исследования научно-технических, производственных и технологических проблем, проводящихся с целью повышения технологичности преобразователей, в диссертации разработаны методы исследования специальной электрической машины - электромагнитного перемешивателя цветных металлов и сплавов. Научные результаты соответствуют пунктам 1,2,3,5 области исследования паспорта специальности 05.09.01:

1. Анализ и исследование физических явлений, лежащих в основе функционирования электромеханических преобразователей энергии.

2. Разработка научных основ совершенствования электромеханических преобразователей.

3. Разработка моделей, методов анализа и синтеза преобразователей электрической энергии.

5. Разработка подходов, методов и алгоритмов, обеспечивающих проектирование электромеханических преобразователей.

Научные результаты, выносимые на защиту: методики расчёта характеристик, математические и физические модели электромагнитных, тепловых и гидромеханических процессов в рабочей зоне электромагнитных перемешивателей; результаты исследований электромагнитных перемешивателей цветных металлов и сплавов в процессе кристаллизации; рекомендации по конструктивному исполнению и выбору режимов работы электромагнитных перемешивателей цветных металлов и сплавов.

Научную новизну представляет разработанная универсальная компьютерная модель, позволяющая проводить исследования и проектирование электромагнитных перемешивателей с учетом взаимосвязей между тепловыми, электромагнитными и гидродинамическими процессами; результаты исследований указанных процессов, рекомендации по проектированию промышленных устройств ЭМП и выбору энергоэффективных режимов их работы.

Практическая значимость работы заключается в разработке компьютеризированной методики проектирования системы «электромагнитный пе-ремешиватель - кристаллизатор - жидкая фаза металла - твердая фаза металла», а также в разработке рекомендации по проектированию промышленных устройств ЭМП и выбору энергоэффективных режимов их работы. 1

Реализация

1. В ОАО «Уралэлемент» (Челябинская область, г. Верхний Уфа-лей) были приняты и внедрены результаты исследования электромагнитных, тепловых и гидромеханических процессов в кристаллизующемся металле, методики расчёта устройства, предназначенного для ЭМП в процессе плавки и кристаллизации специальных сплавов в рабочем (закрытом) объеме электромагнитного перемешивателя.

2. Материалы диссертационной работы используются при создании процесса ЭМП сплавов MHO,6, МН2, МН6, МНЮ, МН18, МН19 в изложнице на предприятии ООО «Производственное объединение высокоточных сплавов и лигатур» (Курганская область, г. Далматово).

3. Результаты работы используются на кафедре электротехники и электротехнологических систем УрФУ в учебном процессе, при курсовом и дипломном проектировании, проведении научных исследований и учебных лабораторных работ.

Апробация. Основные результаты доложены, обсуждены и одобрены на следующих научных семинарах и конференциях:

Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-2011». Екатеринбург. 2011;

Научно-практические конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Екатеринбург. 2007, 2008, 2010;

Всероссийская научная конференция молодых ученых. Новосибирск. 2009;

IV научно-техническая конференция с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии ЭЭЭ-2009». Новосибирск. 2009;

XII международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». Крым, Алушта. 2008;

П1 Международная НТК «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы». Екатеринбург. 2007;

Всероссийская студенческая олимпиада, научно-практическая конференция и выставка студентов, аспирантов и молодых ученых». Екатеринбург. 2006;

Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологий». Иваново. 2006;

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 статьи опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 4 приложений. Общий объем 218 страниц. Основная часть изложена на 167 страницах машинописного текста, иллюстрирована 138 рисунками, 10 таблицами. Список использованной литературы содержит 107 наименований на 12 страницах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Актуальность проблемы повышения качества литой структуры слитка и, как следствие, повышения качества полуфабрикатов и готовых изделий не вызывает сомнений. Показано, что одним из способов повышения качества литой структуры является бесконтактное силовое воздействие на жидкую фазу кристаллизующегося слитка при использовании специальных электрических машин, а именно электромагнитных перемешивателей.

Выполненная диссертационная работа представляет собой развитие разработок коллектива кафедры ЭЭТС ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» в области исследования взаимосвязанных электромагнитных, гидродинамических и тепловых процессов в магнитогид-родинамических преобразователях энергии. Основные результаты могут быть выражены в следующем:

1. На базе пакета Сотзо1 МиШрЬуБЮБ разработана универсальная компьютерная модель, позволяющая исследовать электромагнитные, тепловые и гидродинамические процессы в рабочей зоне электромагнитного пере-мешивателя расплавов.

2. На основании аналитических и экспериментальных исследований электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в рабочей зоне промышленного электромагнитного перемешивателя установлено влияние на его характеристики частоты питающей сети, схемы соединения обмоток и конструктивных факторов. Схемы соединения катушек обмотки АА2^ВВ, А233ХСУ, ААВВСС являются наиболее эффективными применительно к устройствам ЭМП жидких металлов и сплавов.

3. Установлено, что для создания сосредоточенного интенсивного движения в области начальной фазы кристаллизации медного слитка 0200 мм целесообразно использовать схему соединения катушек обмотки AZBXCY, направление поля «вверх». При использовании электромагнитного перемешивателя при отливке слитков 0 200 мм из оловянной и кремнисто-марганцевой бронзы рекомендуется использовать схему AAZZBB , направление поля «вверх». Гильзу кристаллизатора для промышленных установок рекомендуется выполнять с толщиной стенки до 10 мм из сплава БрАЖМц. При использовании электромагнитных перемешивателей относительно большого диаметра (300 - 400 мм) рекомендуется переходить на пониженную частоту 25 Гц.

4. Предложен и исследован универсальный электромагнитный пе-ремешиватель, позволяющий осуществлять переход от исходного диаметра к меньшему диаметру. Показана возможность использования устройства в предлагаемой конфигурации, приведены его характеристики.

5. Предложена схема внутренней компенсации реактивной мощности. Показано, что емкости, необходимые для компенсации реактивной мощности, уменьшаются по сравнению с вариантом классической схемы. Усилие, действующее на металл, увеличивается в 1,06 раза по сравнению с базовым вариантом. При питании обмотки компенсированного индуктора токами 50 Гц внутренняя компенсация рассматриваемым способом позволяет увеличить усилие на металл в 1,1 раза.

6. Сравнение результатов экспериментальных исследований на физических моделях и промышленных образцах электромагнитных перемешивателей с результатами аналитических исследований подтверждает достоверность полученных расчетных данных, а также показывает, что принятые допущения приемлемы для получения достаточной в инженерной практике точности расчётов. В результате металлографических исследований показано, что выбранные в соответствии с п.2 конструкции и режимы работы электромагнитного перемешивателя ведут к улучшению макро- и микроструктур слитков. В частности, применение ЭМП в процессе кристаллизации сплава БрБ-2 позволило получить литую мелкозернистую структуру (условный средний размер зерна 0,04 - 0,048 мм).

Результаты исследований были переданы и внедрены в ОАО «Уралэ-лемент» (Челябинская область, г. Верхний Уфалей), используются при создании процесса ЭМП сплавов МН0,6, МН2, МН6, МНЮ, МН18, МН19 в изложнице на предприятии ООО «Производственное объединение высокоточных сплавов и лигатур» (Курганская область, г. Далматово), а также применяются в учебном процессе и научных исследованиях кафедры «Электротехника и электротехнологические системы» УрФУ.

Результаты исследований были переданы и внедрены в ОАО «Уралэ-лемент» (г. Верхний Уфалей), используются при создании процесса ЭМП сплавов MHO,6, МН2, МН6, МНЮ, МН18, МН19 в изложнице на предприятии ООО «Производственное объединение высокоточных сплавов и лигатур» (г. Далматово), а также применяются в учебном процессе и научных исследованиях кафедры «Электротехника и электротехнологические системы» УрФУ.

1. Айзатулов, P.C. Электромагнитное перемешивание жидкой стали в металлургии / P.C. Айзатулов, А.Г. Кузьменко, В.Г. Грачев, Ф.С. Солодников, А.Ф. Ермоленко. М.: Металлургия, 1996. - 184 с.

2. Акименко, А.Д. Непрерывное литье во вращающемся магнитном поле / А.Д. Акименко, Л.П.Орлов, А.А.Скворцов, Л.В. Шендеров. М.: Металлургия, 1971. 177 с.

3. Балдаев, Б.Я. Кристаллизатор электромагнитный перемешиватель. Б.Я. Балдаев, O.E. Молчанов, В.А. Станкевич и др. A.c. СССР № 1710182 кл.В22Д, 11/00,11/04. 1992

4. Бинс, К. Анализ и расчёт электрических и магнитных полей/ К. Бинс, П. Лаурсен. Пер. с англ., М.: Энергия, 1970.

5. Биркгоф, Г. Гидродинамика. Методы. Факты. Подобие. / Г. Биркгоф; пер. с англ. И.Б. Погребысского. М. : Изд-во иностранной литературы, 1963. — 238 с.

6. Бухгольц, Г. Расчёт электрических и магнитных полей./ Г. Бухгольц; пер-д с нем.- М.: Издательство иностранной литературы, 1961.

7. Бушман, А.К. Опыт конструкторской разработки электромагнитных индукционных насосов в институте физики АН Латвийской ССР / А.К. Бушман, И.И. Векленко, Я.Я. Клявинь, Я.Я. Лиелпетер // Вопросы магнитной гидродинамики, Рига, 1963. С. 137 152.

8. Бычков, С. А. Индукционные электротехнологические устройства/ С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, С.Ф. Сарапулов// Сборник докладов конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологий». Иваново. 2006.С.161-163.

9. Бычков, С.А. Применение МГД-технологий в металлургии / С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, Ф.Е. Тарасов// ХП-я международная конференция. Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты. ТРУДЫ МКЭЭЭ-Крым, Алушта. 2008. С. 193.

10. Бычков, С.А. Применение устройств электромагнитного перемешивания при отливке слитков на основе меди // Промышленная энергетика. 2010. - №5. С.25-28.

11. Бычков, С.А. Регулирование наполнения сталеразливочных ковшей при помощи индукционной машины / С.А. Бычков, Б.А. Сокунов, Л.А. Зайнуллин //Промышленная энергетика. 2010. - №5. С.28-31.

12. Бычков, С.А. Устройства для электромагнитного воздействия на жидкий металл/ С.А. Бычков, Сокунов Б.А., Н.Г.Батов// Вестник МЭИ. 2010. -№2. С. 67-71.

13. Вайнберг, A.M. Индукционные плавильные печи: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 1967. 416 с.

14. Верте, JI.A. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: «Металлургия», 1975, 288 с.

15. Верте, JI.A. МГД-технология в производстве черных металлов. М.: Металлургия, 1990. 120 с.

16. Верте, Л.А. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла. -М.: металлургия, 1967. 206 е., илл.

17. Веселовский, О.Н. Линейные асинхронные двигатели/ А.Ю. Коняев, Ф.Н. Сарапулов. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 256 е.: ил.

18. Вольдек, А.И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом. Л.: Энергия, 1970. 272 с.

19. Гельфгат, Ю.М. Магнитогидродинамическое дросселирование и управление жидкометаллическими потоками. Ю.М. Гельфгат, Л.А. Горбунов, Л.А. Витковский. -Рига: Зинатне, 1989. 312 с.

20. Гельфгат, Ю.М. Металлургические применения магнитной гидродинамики// Магнитная гидродинамика. 1987. № 3. С. 120 - 137.

21. Герман, Э. Непрерывное литье. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1961. 814 с., илл.

22. Гецелев, З.Н. Непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор / Г.А.Балахонцев, Ф.И.Квасцов и др. // Киев: Наукова думка, 1989. 256 с.

23. Глухих, В.А. Магнитная гидродинамика в ядерной энергетике/ В.А. Глухих, A.B. Тананаев, И.Р. Кирриллов М.: Энергоатомиздат, 1987, с 264.

24. Гриргорьев, М.Н. Экспериментальное исследование магнитных полей цилиндрических индукторов.// Вопросы магнитной гидродинамики, Рига, 1963 г. С 179- 188.

25. Гущин, С.Н. Теоретические основы энерготехнологических процессов цветной металлургии: Учебник для вузов/ С.Н.Гущин, Н.Г. Агеев, Ю.В. Крюченков. Науч. Ред. Ю.Г. Ярошенко. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000.

26. Ефимов, В.А. О применении внешних воздействий на жидкий металл// Применение магнитной гидродинамики в металлургии и литейном производстве. Киев: ИПЛ АН УССР, 1981. Т. 1. С. 3 -6.

27. Ефимов, В.А. Специальные способы литья / Справочник под ред. акад. АН УССР В.А.Ефимова, М.: Машиностроение, 1991. С. 422.

28. Иванов-Смоленский, A.B. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / A.B. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов. М. : Энергоатомиздат, 1986. -216 с.

29. Иванушкин, В.А. Структурное моделирование электромеханических систем и их элементов / В.А. Ивану шкин, Ф.Н. Сарапулов, П. Шымчак. — Щецин: ЩТУ, 2000. 310 с.

30. Казяев, М.Д. Основы теории теплогенерации/ М.Д. Казяев, С.Н. Гущин, В.И. Лобанов, В.Б. Кутьин, Ю.В. Крюченков. Екатеринбург: УГТУ, 1999. с.

31. Кацевич, Л.С. Теория теплопередачи и тепловые расчёты электрических печей — М., «Энергия», 1977.

32. Кирко, И.М. Жидкий металл в электромагнитном поле. Л.: Энергия, 1964.

33. Кисель, Л.А. Комплексное тепловое и МГД-воздействие на формирование структуры первичной кристаллизации/ Л.А. Кисель, А.Э. Микельсон, A.A. Фокин и др.// Магнитная гидродинамика, 1974, №3, с. 147-150.

34. Колесов, С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов. /С.Н. Колесов, И.С. Колесов. М.: Высш. шк., 2004. - 519 е.: ил.

35. Копылов, И.П. Проектирование электрических машин: учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф.Токарев ; под ред. И.П. Копылова. 3-е изд., испр. и доп. - М. : Высшая школа, 2002. — 757 с.

36. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров/ Г. Корн, Т. Корн. М., 1969 г., 720 стр., с илл.

37. Кривонищенко, И.А. Применение магнитных схем замещения для расчёта электромагнитных параметров КЦИ/ Кривонещенко И.А, В.Н. Бреев, М.Г. Резин, Б.А. Сокунов, Ю.С. Прудников// Магнитная гидродинамика. -1983. №4.-С. 111-116.

38. Круминь, Ю.К. Взаимодействие бегущего магнитного поля с проводящей средой. Рига: Зинатне, 1969. 258 с.

39. Кузьменко, А.Г. Электромагнитные механизмы металлургических машин / А.Г. Кузьменко, В.Г. Грачев, Ф.С. Солодников. М.: Металлургия, 1996.-508 с.

40. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика: Учебное пособие. В.10 т. Т. VI. Гидродинамика./ Л.Д.Ландау, Е.М. Лифшиц. 3-е изд., перераб. - М.; Наука. Гл.ред.физ.-мат. лит., 1986. —736 с.

41. Лузгин, В.И. Плавильные комплексы ИТП и их математическое моделирование/ В.И. Лузгин, С.Ф.Сарапулов, Ф.Н.Сарапулов, Б.А.Сокунов, Д.Н.Томашевский, В.Э.Фризен, И.В.Черных, В.В.Шипицин. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. 464 с.

42. Микельсон, А.Э. Электродинамическое возбуждение и измерение колебаний в металлах/ А.Э. Микельсон, З.Д. Черный. Рига: Зинатне, 1979. - 152 с.

43. Миллер, Л.Е. Справочник по обработке цветных металлов и сплавов. Л.Е. Миллер, А.П. Смирягин, Н.З. Днестровский, А.Д. Ландихов, H.H. Крейндлин, Г.Н. Кручер, В.А. Головин, Б.Л. Урин, В.Н. Гольдреер. Москва, 1961.

44. Немков, B.C. Теория и расчёт устройств индукционного нагрева/ B.C. Немков, В.Б. Демедович. -Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1988. -280 е.; ил.

45. Окороков, Н.В. Электромагнитное перемешивание металла в дуговых сталеплавильных печах.-М.: Металлургиздат, 1961.

46. Парте, И. Теоретические и экспериментальные исследования индукционных машин с разомкнутым магнитопроводом. Таллин, 1972.

47. Патанкар, C.B. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С. В. Патанкар ; пер. с англ. М. : Энергоатомиздат, 1984. — 124 с.

48. Повх И.Л. Магнитогидродинамическая сепарация/ И.Л. Повх, Б.В. Че-кин. Киев: Наукова дума, 1978. 148 с.

49. Повх, И.Л. Магнитная гидродинамика в металлургии/ И.Л. Повх, А.Б. Капуста, Б.В. Чекин М. «Металлургия», 1974, 240 с.

50. Полищук, В.П. Магнитогидродинамические насосы для жидких металлов / В.П. Полищук, М.Р. Цин, Р.К.Горн и др.; Отв. ред. В.А. Ефимов.; Ин-т проблем литья. Киев: Наук. Думка, 1989. - 256 с.

51. Резин, М.Г. Развитие электромагнитного перемешивания жидких металлов // Магнитная гидродинамика. 1965. - №2. - С.130-138.

52. Самахвалов, Г.В. Электрические печи черной металлурги: Учебное пособи для вузов/ Г.В. Самахвалов, Г.И. Черныш. М.: Металлургия, 1984. 232 с.

53. Самойлович, Ю.А. Кристаллизация слитка в электромагнитном поле. -М.: Металлургия, 1986. 169 с.

54. Сарапулов, Ф.Н. Магнитогидродинамические машины с бегущим или пульсирующим магнитным полем. Методы расчёта: Учебное пособие/ О.Ю. Сидиров. Екатеринбург: УГТУ, 1994. 296 с.

55. Сарапулов, Ф.Н. Математические модели линейных индукционных машин на основе схем замещения: Учебное пособие/ С.Ф.Сарапулов, П.Шымчак. -Екатеринбург: Изд-во УГТУ УПИ, 2001. 236 с.

56. Сарапулов, Ф.Н. Математические модели линейных индукционных машин на основе схем замещения: Учебное пособие /Ф.Н. Сарапулов, С.Ф. Сарапулов, П. Шымчак. 2-е изд., перераб. и дополн. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 431 с.

57. Сарапулов, Ф.Н. Детализированная структурная схема тепловой цепи ЛАД / Ф.Н. Сарапулов, A.B. Прохоров // Сб. тр. «Электрические машины и электромашинные системы». Пермь : ПГТУ, 2005. — С. 68—73.

58. Сидоров, О.Ю. Методы конечных элементов и конечных разностей в электромеханике и электротехнологии/ О.Ю. Сидоров, Ф.Н. Сарапулов, С.Ф. Сарапулов. М.: Энергоатомиздат, 2010. - 331 с.

59. Сидоров, О.Ю. Основы теории и расчет характеристик индукционных электромеханических преобразователей энергии для обработки металлических расплавов: дис. д-ра техн. наук. Екатеринбург, 1995. 342с.

60. Слухоцкий, А.Е. Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов/ А.Е. Слухоцкий, В.С.Немков, Н.А. Павлов, А.В. Бамунэр. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 238 е., ил.

61. Смнрягин, А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. А.П. Сми-рягин Н.А. Смирягина, А.В. Белова. М., «Металлургия», 1974, с. 488.

62. Сокунов, Б.А. Влияние электромагнитного перемешивания на структуру слитков при полунепрерывной отливке /Б.А. Сокунов, И.А. Кривонищенко, Ю.С. Прудников, М.Г. Резин// Магнитная гидродинамика. 1977. - №3. С.127 - 130.

63. Сокунов, Б.А. Индукционное устройство в МГД-технологиях/ Б.А. Сокунов, С.Ф. Сарапулов, Ю.С.Прудников и др. // Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий: Сб. статей. Екатеринбург: УГТУ УПИ, 2000. № 8. С. 4 - 17.

64. Сокунов, Б.А. Индукционные канальные печи: Учебное пособие. 2-е изд. доп. /Б.А. Сокунов, Л.С. Гробова, Иванова, Л.И. Екатеринбург: Изд-во УГТУ - УПИ, 2002. 105 с.

65. Сокунов, Б.А. Индукционные тигельные печи: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. /Б.А. Сокунов, Л.С.Гробова, С.Ф.Сарапулов, Иванова, Л.И. Екатеринбург: Изд-во УГТУ - УПИ, 2002. 87 с.

66. Сокунов, Б.А. Электротермические установки: Учебное пособие / Б.А. Сокунов, Л.С. Гробова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 122 с.

67. Тейтельбаум, А. Электромагнитный процессы в металлах. Труды института физик XI. -Рига, 1959.

68. Тельный, С.И. Электрическая печь с вращающейся вольтовой дугой // Инженерный работник. 1924, №12.

69. Тир, Л.Л. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией металла в электропечах. Столов М.Я. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1991.280 с.

70. Урманов, Ю.Р. Линейный асинхронный двигатель с неравномерным воздушным зазором и фиксацией подвижной части: автореф. дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1985. — 23 с.

71. Фомин, Н.И. Электрические печи и установки индукционного нагрева/ Н.И. Фомин, Л.М. Затуловский. — М., «Металлурия», 1979. 247 с.

72. Фридкин, П.А. Безредукторный дугостаторный электропривод. «Энергия». Ленинградское отделение. 1970.

73. Цаплин, А.И. Теплофизика внешних воздействий при кристаллизации стальных слитков на машинах непрерывного литья. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1995. 238 с.

74. Целиков, А.И. Способ непрерывного литья металлов. А.И. Целиков, Н.Н.Дружинин, А.И. Майоров и др. А.с. СССР № 839664, кл. В22Д, 11/00.1981.

75. Цыганов, В.А. Плавка цветных металлов в индукционных печах. М.: Металлургия, 1974. - 248 е., 64 ил.

76. Шатагин, О.А. Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов/ О.А. Шатагин, В.Т. Сладкоштеев, М.А. Вартазаров, С.М. Козаченко, В.Н. Терехов. М., « Металлургия», 1974, 176 с.

77. Ямамура, С. Теория линейных асинхронных двигателей. Пер. с англ. — JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. 180 е., ил.

78. Comsol Multiphysics Help Desk.

79. Dehong Lu. Refinement of primary Si in hypereutectic Al-Si alloy by electromagnetic stirring. Yehua Jiang, Guisheng Guan, Rongfeng Zhou, Zhenhua Li, Rong Zhou. Journal of Materials Processing Technology, 2007, № 189 , p .13-18.

80. Jianchao Li. Effect of complex electromagnetic stirring on inner quality of high carbon steel bloom., Baofeng Wang, Yonglin Ma, Jianzhong Cui. Materials Science and Engineering A 425 (2006), p. 201-204

81. Kader Zaidat. Control of melt convection by a travelling magnetic field during the directional solidification of Al-Ni alloys. Nathalie Mangelinck-Noel, Rene Moreau. C. R. Mecanique 2007, № 335. P. 330-335.

82. LIU Xu-dong. Finite Element Analysis of 3-D Electromagnetic Field in Bloom Continuous Casting Mold. YANG Xiao-dong , ZHU Miao-yong , CHEN Yong, YANG Su-bo. JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH, INTERNATIONAL. № 14(3), 2007. P.6-12.

83. LIU Zheng. Effect of pouring temperature on semi-solid slurry of A356 A1 alloy prepared by weak electromagnetic stirring. MAO Wei-min, ZHAO Zheng-duo. Trans. Nonferrous Met. SOC. China, 2006, № 16. P. 71-76.

84. N. Barman. Studies on transport phenomena during solidification of an aluminum alloy in the presence of linear electromagnetic stirring. P. Kumar, P. Dutta. Journal of Materials Processing Technology, 2009, № 209. P. 5912-5923.

85. S.F. Liu. Refinement role of electromagnetic stirring and strontium in AZ91 magnesium alloy. L.Y. Liu, L.G. Kang. Journal of Alloys and Compounds, 2008. P. 546-550.

86. WANG Bin. Simulation of electromagnetic-flow fields in Mg melt under pulsed magnetic field. YANG Yuan-sheng, MA Xiao-ping, TONG Wen-hui. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2010, № 20. P. 283-288.

87. Xi Li. Phase distribution and phase structure control through a high gradient magnetic field during the solidification process. Zhongming Ren, Yves Fautrelle. Materials and Design , 2008, № 29. P. 1796 1801.

88. ZHANG Zhong-tao. Motion behavior of non-metallic particles under high frequency magnetic field. GUO Qing-tao, YU Feng-yun, LI Jie, ZHANG Jian, LI Ting-ju. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2009, № 19. P. 674-680.