автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электромагнитный кристаллизатор для получения прутковой заготовки из сплавов алюминия

На правах рукописи

СЕРГЕЕВ Николай Вячеславович

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЯ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2005

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете на кафедре «Электротехнология и электротехника»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Тимофеев Виктор Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Иванчура Владимир Иванович

Защита состоится «4» марта 2005 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.098.04 при Красноярском государственном техническим университете по адресу: ул. академика Киренского, 26, Красноярск, 660074, ауд.Д-501.

Факс: (3912) 43-06-92 (КГТУ, для каф. САПР) e-mail: sovet@front.ru

Телефон: (3912) 49-77-28 (КГТУ, каф. САПР)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета.

Автореферат разослан «1» февраля 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Усков Игорь Васильевич

Ведущая организация ООО «Красноярский металлургический завод»

г. Красноярск

д.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*

Актуальность работы. Алюминий и его сплавы, благодаря своим технико-эксплуатационным характеристикам, нашли широкое применение в машиностроении, электроэнергетике, транспорте и других отраслях современной промышленности. Особое место в структуре производства занимает проволока из алюминия и его сплавов. Из алюминиевой проволоки изготавливаются линии электропередач и силовые кабели, проволока из конструкционных сплавов необходима для производства крепежа, заготовок для штамповки и точения мелких деталей и т.д Потребителями сварочной и заклепочной проволоки являются предприятия аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности, транспортного машиностроения.

Заготовкой для проволоки служит пруток или горячедеформированная катанка, для производства которых на сегодняшний день существует несколько технологических схем, применяющихся в основном в зависимости от пластичности обрабатываемого материала.

При изготовлении прутка из высокопластичных материалов, применяют технологическую схему, включающую в себя совмещенное литье и последующую прокатку непрерывно литой заготовки. При повышении твердости сплава, производительность схемы резко снижается из-за увеличения числа проходов заготовки через прокатный стан и дополнительного отжига между проходами.

В связи с этим, актуальной является задача создания высокопроизводительного оборудования для получения непрерывно литого слитка с поперечным сечением, близким к конечному сечению прутковой заготовки, что позволит уменьшить количество операций по механическому воздействию на слиток и повысить производительность процесса получения прутка из твердых сплавов. Одним из перспективных направлений, является непрерывная разливка алюминиевых сплавов в заготовки малого поперечного сечения с использованием электромагнитных кристаллизаторов (ЭМК).

ЭМК является сложным электротехническим устройством, формирование слитка в котором сопровождается электромагнитными, гидродинамическими и тепловыми процессами с фазовыми переходами. Поэтому разработка и создание такого устройства требует глубокого теоретического исследования физических процессов, протекающих при его эксплуатации.

Большинство работ, посвященных теоретическому исследованию ЭМК, приходится на 70-е годы 20-го века. Математические модели, представленные в работах, основаны на аналитических методах, поэтому при их построении авторами приняты допущения, не позволяющие в полной мере учесть особенности рассматриваемого устройства.

Сегодня, благодаря развитию математического аппарата и возможностей вычислительной техники, большое значение, при проведении теоретических исследований, приобрели численные методы, позволяющие наиболее полно учесть характерные особенности физических процессов протекающих в ЭМК.

^Диссертация выполнена при научной консультации к.т.н. М.В. Первухина

Поэтому развитие методов теоретического исследования физических процессов в ЭМК, заключающееся в разработке математических моделей, ориентированных на использование численных методов, является актуальной научной задачей.

Объект исследования - индукционная установка с ЭМК, предназначенная для получения прутка из твердых алюминиевых сплавов.

Предмет исследования - электромагнитные и тепловые процессы, протекающие в системе «индуктор — слиток» ЭМК, их взаимосвязь с конструктивными параметрами и режимами работы установки.

Целью диссертационной работы является выявление закономерностей преобразования энергии в системе «индуктор - слиток» ЭМК, лежащих в основе проектирования индукционной установки для получения слитков из алюминия и его сплавов с поперечным сечением до 25 мм.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

• анализ методов получения алюминиевых прутковых заготовок на предприятиях металлургической промышленности и обоснование возможности применения ЭМК в составе литейно-прокатных агрегатов для получения прутка из твердых сплавов алюминия;

• построение математических моделей для анализа электромагнитных и тепловых процессов протекающих в системе «индуктор-слиток» ЭМК

• исследование влияния конструкции электромагнитного кристаллизатора и его энергетических характеристик на формирования слитка;

• разработка и создание экспериментальной установки для получения прутка из алюминия и его сплавов с помощью ЭМК;

• проведение сравнения результатов расчета с данными, полученными на экспериментальной установке.

Методы_исследований. Математическое моделирование

электромагнитных и тепловых полей осуществлялось численными методами анализа с применением методов вычислительной математики. При составлении программ использовался алгоритмический язык Fortran Power Station 4 0 Визуализация расчетов осуществлялась с помощью программ MathCAD 2000 и Microsoft Excel. Экспериментальные исследования проведены на литейной установке с использованием реальных алюминиевых сплавов.

Основные результаты:

1. Математические модели, алгоритмы и программы анализа электромагнитных и тепловых процессов в системе «индуктор-слиток» ЭМК.

2. Дифференциальные и интегральные характеристики индукционной установки для литья слитков малого поперечного сечения.

3. Экспериментальная индукционная установка с ЭМК и результаты исследования новой технологии получения прутков из алюминия и его сплавов.

4. Рекомендации по проектированию и созданию индукционной промышленной установки с ЭМК для получения алюминиевых слитков с малым поперечным сечением.

Научная новизна диссертационной работы:

• на основе метода дискретизации свойств сред разработана математическая модель электромагнитных процессов в системе «индуктор-слиток», определены ее дифференциальные и интегральные характеристики;

• на основе метода конечных разностей разработана математическая модель и решена задача нестационарной теплопроводности для кристаллизующегося в магнитном поле слитка;

• определены зависимости параметров электромагнитного кристаллизатора и режимы его работы на условия формирования слитка.

Значение для теории состоит в совместном анализе электромагнитных и тепловых процессов при формировании слитка в магнитном поле.

Значение работы для практики:

• разработаны алгоритмы и написаны программы математического моделирования электромагнитных и тепловых процессов при литье алюминиевых сплавов в ЭМК;

• предложена конструкция ЭМК для литья слитков малого поперечного сечения;

• создана экспериментальная установка на основе ЭМК для получения прутковых заготовок из алюминиевых сплавов.

Достоверность результатов работы подтверждается путем сравнения результатов вычислительного эксперимента с результатами исследований проведенных на экспериментальной установке.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы получены в рамках НИОКР кафедры «Электротехнология и электротехника» КГТУ и «Научно-производственного центра Магнитной гидродинамики» по заказу ОАО «Красноярский металлургический завод». Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе студентов специальности 180500 - «Электротехнологические установки и системы». Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Нагрев электромагнитными источниками» (22-25 июня 2004,. г. Падуя, Италия).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 6 научных работах из которых 1 депонированная статья и 5 статей в сборнике научных трудов.

Личный вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в разработке математических моделей, алгоритмов и программ, проведении вычислительных процессов, организации и проведении экспериментальных исследований.

Структура и объем диссертации. Результаты работы изложены на_

страницах текста, иллюстрированного таблицами и рисунками на Г/ страницах. Список использованных источников включает_наименования

ш.

Работа состоит из введения, четырех разделов текста с выводами по каждому из них, заключения, списка использованных источников и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, указаны цель и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, отражены вопросы апробации и достоверность полученных результатов.

В первом разделе проведен анализ способов применяющихся в современной промышленности для получения прутковой заготовки из алюминия и его сплавов. На основании анализа предложена индукционная установка, в которой формирование прутковой заготовки осуществляется в ЭМК. Показана перспективность применения ЭМК для получения прутковой заготовки из твердых алюминиевых сплавов. Обзор работ, посвященных математическим методам исследования физических процессов в ЭМК, который подтвердил предположение о необходимости развития этих методов и комплексного проведения исследования таких устройств, используя теоретические методы и экспериментальные исследования.

Анализ существующих технологий получения прутковой заготовки из алюминия и его сплавов показал, что на сегодняшний день существуют различные технологические схемы, выбор которых зависит от пластичности обрабатываемого материала, серийности производства, конфигурации изделия и других факторов.

На рисунке 1 представлен агрегат для производства алюминиевого прутка, на котором осуществляется непрерывное литье и последующая прокатка непрерывного слитка. Агрегат оснащен литейной машиной 1 роторного типа, на выходе из которой получается непрерывный слиток 2 площадью от 1000 до 3000 мм2, что на порядок превышает конечное сечение получаемой прутковой

1

заготовки. Далее, слиток поступает на прокатный стан 3, на выходе из которого получается пруток круглого сечения диаметром 9-25 мм.

Преимуществом представленной схемы является высокая производительность и полная автоматизация. Данная схема предназначена только для мягких алюминиевых сплавов. При повышении твердости сплава производительность рассматриваемой схемы резко снижается, в основном из-за необходимости большего числа проходов заготовки через прокатный стан и дополнительного отжига между проходами.

Для получения алюминиевой проволоки из малопластичных сплавов, волочение которых представляет технологические трудности, заготовку после горячей прокатки подвергают теплой прокатке и только затем используют волочение. Проволоку и прутки, горячая прокатка которых требует большого числа проходов, изготавливают по схеме «горячее прессование - прокатка — волочение». Такая схема существенно проигрывает по производительности, энергозатратам и выходу годного продукта методу непрерывной разливки и последующей прокатки заготовки.

В результате совместной работы кафедры «Электротехнология и электротехника» и Красноярского металлургического завода предложена индукционная установка, в которой формирование непрерывного слитка осуществляется в электромагнитном кристаллизаторе. Расплав из миксера 1 подаётся в электромагнитный кристаллизатор 2, где под действием магнитного поля формируется в слиток 5. На выходе из кристаллизатора слиток охлаждается водой, подаваемой из охладителя 4, и отводится с помощью роликового механизма. Питание установки осуществляется от преобразователя частоты 6.

6.

1

Основным элементом установки, определяющим ее энергетические параметры и технологический эффект, является электромагнитный кристаллизатор, эскиз которого представлен на рисунке 3. Расплавленный металл 1 посредством литейной оснастки 2 подается в кристаллизатор. Под действием магнитного поля индуктора в расплаве наводятся токи, взаимодействие которых с магнитным полем индуктора приводит к возникновению объемных сил, удерживающих расплавленный металл в индукторе от растекания. Формируемый магнитным полем столб жидкого металла в начальный момент литья опирается на токопроводящее основание, переходящее в процессе литья в слиток 3. Для охлаждения слитка используется кольцевой охладитель 5.

Критерием эффективности индукционной установки с ЭМК является минимум затраченной энергии на единицу

произведенной продукции. Определение параметров

установки, отвечающих

критерию эффективности,

требует выполнения

многовариантных исследований, которые могут быть проведены как на физических установках, так и на математических моделях. Исследования на физических установках связано с материальными и временными затратами, поэтому

предпочтительными являются методы математического

моделирования.

Математически методы исследования процессов, протекающих в ЭМК, широко представлены в работах 3. Н. Гецелева, Г. А. Балахонцева, В. И. Добаткина и других учёных. Анализ работ указанных авторов показал необходимость развития теоретических основ исследования физических процессов в рассматриваемом устройстве.

Во втором разделе представлены математические модели. проводиться исследование электромагнитных и тепловых протекающих при формировании слитка в ЭМК.

ЭМК представляет собой сложное электротехническое исследование которого целесообразно проводить на математических моделях ориентированных на использование численных методов.

Расчётная модель системы «индуктор - слиток» ЭМК в осесимметричной постановке представлена на рисунке 4. Такая постановка задачи не приводит к значительной погрешности и существенно экономит вычислительные ресурсы

Рисунок 3

в которых процессов,

устройство,

компьютера. При построении расчетной модели индуктор представлен бесконечно тонким токовым слоем 2 с линейной комплексной плотностью

3 = у, , где ки - высота индуктора. Жидкая 1 и твердая 3 фазы слитка

/ "и

представлены средами, имеющими параметры жидкого и твердого алюминия соответственно.

Комплексные напряженности электрического и магнитного полей в расчетной модели имеют следующие составляющие:

На краях расчетной области соблюдаются условия

Н"I =0; Н"I =0; Н'\ =0; ¿1 ^=0. (2)

(2=0 Iг=А 1р=г 1р=0 4 '

Рисунок 4

Рисунок 5

Анализ электромагнитного поля в расчетной области выполнен методом дискретизации свойств сред. Дискретная модель расчетной области с размерами элементарной ячейки представлена на рисунке 5.

Уравнения, описывающие магнитное и электрическое поле внутри ячеек дискретной модели, в соответствии с принципами метода, принимают вид:

Уравнениям (3) удовлетворяют их общие решения:

Постоянные интегрирования В, С, Б, Е, входящие в выражения (4), определяются из граничных условий, записанных для элементарной ячейки дискретной модели:

Подставив в систему уравнений (5) - (8) выражения (4) и решив ее относительно Е, 1 получим выражение, связывающее напряженности

электрического поля в г,]- й ячейке дискретной модели с напряженностями соседних ячеек, справедливое для всей внутренней области дискретной модели. Выражения для напряженности электрического поля на краях дискретной модели получаются из решения системы (5)-(8) с учетом условий (2) на краях расчетной области. Полученные выражения позволяют организовать итерационный процесс, результатом которого будут значения напряженности электрического поля в г,]- й ячейке дискретной модели.

В качестве исходных данных для расчета использованы предварительно заданные: геометрические размеры системы «индуктор - слитою) электрофизические параметры слитка, ток в индукторе и частота питающего напряжения.

Напряженности магнитного поля в каждой !,]- й поверхности находят из выражений:

Е1,}+\ - ¿Чу

(9)

По известным напряженностям электрического и магнитного полей в расчетной области, определены дифференциальные и интегральные характеристики индукционной установки.

Составляющие и действующие значения магнитной индукции в расчетной области определены по выражениям:

Плотность тока, индуцированного в слитке, рассчитана из закона Ома в дифференциальной форме:

Электромагнитная мощность кристаллизатора, получена из теоремы Умова - Пойтинга:

Напряжение на индукторе и коэффициент мощности рассчитаны по формулам:

При взаимодействии магнитного поля с индуцированными в слитке токами возникают электромагнитные силы. Для радиальной составляющей силы, действующей на слиток в каждой его точке справедливо следующее выражение:

Электромагнитное и гидростатическое давления, действующие в каждой точке слитка, определены из выражений:

Для устойчивого формирования слитка необходимо, чтобы гидростатическое давление, действующее на слиток, уравновешивалось давлением, создаваемым магнитным полем индуктора. Распределение электромагнитного Рэм и гидростатического рг давлений по высоте жидкой фазы, обеспечивающее формирование слитка диаметром 20 мм, представлено на рисунке 6. Как видно из рисунка, жидкий металл над индуктором удерживается от растекания электромагнитным полем на расстоянии до 15 мм от средней линии индуктора. Выше этого уровня расплав удерживается от растекания элементами литейной оснастки (рисунок 3).

Основное влияние на распределение электромагнитного давления оказывают: частота питающего напряжения, соотношение диаметров индуктора и слитка, ток индуктора и высота жидкого металла над индуктором.

В работе для проведения исследований был выделен диапазон частот от 10 до 100 кГц. Частоты, лежащие ниже выбранного диапазона, при заданных размерах слитка не позволяют обеспечить его устойчивое формирование. Увеличение частоты выше 100 кГц является нецелесообразным в следствие замедления роста электромагнитного давления. При этом одновременно увеличиваются потери энергии в электрической схеме кристаллизатора,

Рисунок 8 Рисунок 9

усложняется используемое оборудования и увеличивается его стоимость. Как показали проведенные исследования, для рассматриваемых диаметров слитков оптимальной является разрешенная частота 66 ± 6,6 кГц.

На рисунке 7 показано изменение электромагнитного давления в зависимости от относительного диаметра слитка, при стремлении диаметра слитка к диаметру индуктора и прочих равных условиях, электромагнитное давление, действующее на слиток, увеличивается и изменяется характер его распределения. При этом, как показывает вольт - амперная характеристика на рисунке 8 и график коэффициента мощности на рисунке 9, улучшаются энергетические характеристики кристаллизатора.

На рисунке 10 представлено распределение электромагнитного давления по высоте поверхности слитка при различных токах индуктора Зависимость имеет квадратичный характер, что позволяет эффективно влиять на размеры получаемых слитков.

Важное практическое значение имеет график, представленный на рисунке 11, отражающий связь между током индуктора, высотой жидкого металла и диаметром получаемого слитка.

Рисунок 10

Рисунок 11

При выбранных энергетических и конструктивных параметрах установки для формирования слитка наименьшее количество энергии затрачивается тогда, когда фронт кристаллизации слитка находится на уровне середины высоты индуктора (сечение а - а на рисунке 3). В свою очередь, расположение фронта кристаллизации определяется скоростью вытягивания слитка и параметрами его охлаждения. Определить взаимное влияние перечисленных факторов позволяет анализ тепловых процессов, протекающих в кристаллизующемся слитке.

Расчётные модели процесса кристаллизации слитка в моменты времени г=0 И т->ао приведены на рисунках 12 и 13 соответственно. Фронт кристаллизации 4 в расчетной модели представлен в виде пространственно-распределенной области слитка.

Рисунок 12 Рисунок 13

Задача нестационарной теплопроводности для кристаллизующегося слитка формируется с использованием дифференциального уравнения теплопроводности

"эфР

дТ дТ

дт

■ +V,

&

'д2Т ( 1 &Г [ эУ

Гдг &2,

(16)

Так как значительная часть мощности, потребляемой установкой, выделяется в слитке в виде тепла, в уравнение (16) введено слагаемое , учитывающие внутренние источники тепла.

Учет выделения тепла кристаллизации в двухфазной зоне сводится к соответствующему заданию зависимости эффективной удельной теплоемкости сплава от температуры:

На краях расчетной модели выполняются граничные условия:

дТ &

г=0

г=/ Ф

= 0;

р=0

=«(7^)-^) (18)

Начальные условия имеют вид:

Дополнив выражение (16) краевыми и начальными условиями, получим систему уравнений, описывающих процесс теплообмена в слитке, формируемом электромагнитным полем кристаллизатора.

Анализ тепловых процессов проведен методом конечных разностей. Конечно разностный аналог уравнения (16) имеет вид:

Аппроксимация условий на краях расчетной области представлена

: выражениями:

'ю+и) Л.; "Ли 1 -Л,о л.

= 0;

(21)

В качестве исходных данных для расчета приняты:

геометрические размеры и теплофизические характеристики слитка, распределение плотности тока в слитке полученное из электромагнитного расчета

(выражение 11), параметры охлаждения слитка.

В результате расчета получен график зависимости относительной высоты фронта кристаллизации от скорости

вытягивания слитка (рис.14). Расчбт проведён для слитка диаметром 20 мм. Как видно из графика, расположение фронта

Рисунок 14

кристаллизации на уровне середины высоты индуктора, а следовательно и наименьшие энергетические затраты, обеспечиваются при скорости вытягивания слитка 8,6 — 8,8 мм/с.

Результаты математического моделирования использованы при создании экспериментальной индукционной установки с ЭМК.

В третьем разделе рассмотрена экспериментальная индукционная установка с ЭМК. Приведено описание основных элементов индукционной установки, электрической схемы для согласования параметров источника питания с нагрузкой, построены рабочие характеристики согласующей схемы.

На рисунке 15 представлена экспериментальная индукционная установка с ЭМК. Она состоит из литейной машины 1 тросового типа, индукционной тигельной печи 2, для приготовления и выдержки расплава, ЭМК 3, источника питания и

контура 4.

Рисунок 15

согласующего Установка электрическими управляющими тигельной печи,

оснащена приводами, поворотом перемещением

стола литейной машины, а так же устройствами контроля скорости вытягивания слитка и уровня металла в литейной оснастке. Питание ЭМК осуществляется от высокочастотного транзисторного генератора, частота питающего напряжения на выходе которого изменяется в диапазоне 50-100 кГц. Для согласования параметров кристаллизатора, с параметрами

источника питания разработана электрическая схема, изменение параметров которой позволяет при любом диаметре отливаемых слитков настроить установку в рабочий режим. Часть согласующего контура с ЭМК, установленным над литейной машиной, и индуктор кристаллизатора с жидким алюминием, представленные на рисунках 16 и 17 соответственно.

Для исследования согласующего контура построена схема

замещения (рисунок 18) Так как напряжение на выходе генератора имеет несинусоидальную форму, то процессы, протекающие в схеме, исследованы с помощью методов

гармонического анализа. Напряжение на выходе генератора имеет

Рисунок 18

прямоугольную форму и может быть представлено в виде ряда Фурье: и =4игту

? * 7 * '

(22)

Полные комплексные сопротивления схемы определяются из выражений.

Параметры элементов схемы замещения, входящие в выражения (23), получены замером параметров на соответствующих элементах согласующего контура. Выражения (22) и (23) позволяют определить токи и напряжения ветвей схемы замещения, а также мощность, передаваемую от генератора в

нагрузку и коэффициент

/I Ь'с.Р соар

2.0 1.5 1.0 05 О

г >

4 \ V

7М р

/ У % СОЭф

57

59 61

63

/,кГ>1

мощности. Расчеты

проведены при изменении частоты / на выходе генератора, емкости

конденсаторов параллельного контура С2 и индуктивности Ь2. В результате получены рабочие характеристики

согласующего контура

(рисунки 19, 20 и 21), представляющие собой

зависимости, позволяющие

Рисунок 20

подобрать такие параметры согласующего контура, при которых в нагрузку будет передаваться наибольшая активная мощность.

В четвертом разделе определены технологические параметры процесса литья в ЭМК слитков малого поперечного сечения из алюминия и его сплавов, приведены рекомендации по подготовке и проведению процесса литья. Приведены результаты исследований, проведенных на

экспериментальной установке,

а так же их сравнение с

результатами теоретических

исследований полученных на

математических моделях.

В таблицу 1 сведены

технологические параметры,

полученные на

экспериментальной литейной

установке. Замеры параметров

проводились при литье в ЭМК

слитков диаметром 10, 15 и 20

мм из сплавов АК5, АМг6 и

А5. В результате эксперимента Рисунок 21

определены скорости

вытягивания слитка и напряжение на индукторе кристаллизатора.

Таблица 1. - Технологические параметры литейной установки

Марка Температура Диаметр Скорость Напряжение иа

сплава литья слитка вытягивания слитка индукторе

т; с Осл.мм Уел,мм/с

10 15,2 13,2

АК5 790 15 12,4 7,5

20 8,6 4,5

10 14,7 13,6

АМг6 790 15 12,1 7,8

20 8,3 4,3

10 15,1 13,4

А5 790 15 12,7 7,3

20 8,6 4,8

Таблица 2. — Сравнение экспериментальных и расчетных данных

Марка Диаметр Ток индуктора Напряжение иа Скорость

сплава слитка 1и, А индукторе вытягивания слитка

&сл > мм ии, В Усл. мм/с

АК5 10 1470 13,2/12,6 15,2/14,3

15 1325 7,5/7,2 12,4/12,7

20 1156 4,5/4,3 8,6/8,1

АМг6 10 1456 13,6/12,9 14,7/15,9

15 1305 7,8/7,2 12,1/12,8

20 1178 4,3/3,9 8,3/7,9

А5 10 1443 13,4/12,5 15,1/16,2

15 1317 7,3/6,8 12,7/13,4

20 1165 4,8/4,4 8,6/9,1

В таблице 2 приведено сравнение технологических параметров литья, полученных в результате математического моделирования и физического эксперимента. В таблице 2 в числителе показаны результаты экспериментальных исследований, а в знаменателе - результаты расчета. Как видно из таблицы; отклонение теоретически определенных параметров, от параметров, полученных в результате эксперимента, лежит в пределах 15 %.

В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы на предприятии ООО «Научно -производственный центр Магнитная гидродинамика» и в учебный процесс студентов специальности 180500 - «Электротехнологические комплексы и системы» Красноярского государственного технического университета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поставленная в диссертации цель достигнута в результате следующего:

1. Проведен анализ технологий получения алюминиевых прутковых заготовок и показана возможность применения ЭМК в составе литейно-прокатных агрегатов для получения прутка из твердых сплавов алюминия.

2. На основании метода дискретизации свойств сред и метода конечных разностей построены математические модели для анализа электромагнитных и тепловых процессов, протекающих в системе «индуктор-слиток» ЭМК. По результатам, полученным на математических моделях, определены интегральные и дифференциальные параметры ЭМК.

3. В результате численного эксперимента выявлены зависимости электромагнитного давления, формирующего слиток от геометрических параметров ЭМК и режимов работы литейной установки.

4. Создана экспериментальная установка для получения прутка из алюминиевых сплавов с помощью ЭМК, определены технологические параметры процесса литья и выработаны рекомендации по проектированию

установки с ЭМК, подготовке и проведению процесса литья слитков малого поперечного сечения в ЭМК.

5. Проведено сравнение результатов расчета с данными, полученными на экспериментальной установке, подтверждена достоверность разработанных математических моделей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах;

1. Сергеев, Н. В. Некоторые области применения токов высокой частоты / Г. Ф. Игнатьев, В. А. Шаповалов, Н. В. Сергеев // Информатика и системы управления: Межвуз. сб. науч. тр.- Красноярск: НИИ ИЛУ,

2001.- С. 180-188.

2. Сергеев, Н. В. Математическое моделирование электротермических процессов индукционной установки для удаления лакокрасочных покрытий с металлических поверхностей / В. Н. Тимофеев, М. В. Первухин, Н. В. Сергеев, Д. А. Михайлов // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. науч. тр.- Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. — С. 133-142.

3. Сергеев, Н. В. Комплекс для электротермического удаления старых лакокрасочных покрытий с металлической поверхности железнодорожных вагонов / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич,

, С. А. Бояков, М. В. Первухин, В. М. Соловьюк, Н. В. Сергеев // Современная электротехнология в машиностроении: Труды Международной научно-технической конференции. - Тула: ТулГУ,

2002.-С. 441-452.

4. Сергеев, Н. В. Моделирование устройств электромагнитного перемешивания жидких металлов / Л. К. Собочинский, А. И. Серебряков, Е. В. Павлов, Е. А. Головенко, Н. В. Сергеев // Вестник Красноярского государственного технического университета. Вып. 33.- Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. - С. 260-266.

5. Sergeyev, N. V. Research into electrothermal processes when casting into the electromagnetic casting mold / M. V. Pervukhin, Yu. A. Gorbunov, N. V. Sergeyev, V. N. Timofeyev // SGEditoriali. Padua - Italy. 22 - 25 June . - 2004. P. 39 - 46. - ISBN 88-86281-92-7.

6. Сергеев, Н. В. Математическая модель электромагнитного кристаллизатора для литья прутков из сплавов на основе алюминия / М. В. Первухин, Н. В. Сергеев ; КГТУ; Красноярск, 2004. -18 с.-Деп. в ВИНИТИ 18.06.04, №1041-В2004.

Сергеев Николай Вячеславович Электромагнитный кристаллизатор для получения прутковой заготовки

из сплавов алюминия. Автореф. дисс на соискание учёной степени кандидата технических наук. Подписано в печать //01.2005.3аказ№ 3.9. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Типография Красноярского государственного технического университета

os: 09 - У/

ВВЕДЕНИЕ.

1. УСТАНОВКИ ЛИТЬЯ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР, МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ.

1.1. Постановка задачи и общие замечания.

1.2. Устройство электромагнитного кристаллизатора.

1.3. Источники питания электротехнологических установок.

1.4. Математические методы моделирования электромагнитных кристаллизаторов.

1.4.1. Математические модели процессов литья в электромагнитный кристаллизатор.:.

1.4.2. Численные методы математического моделирования.

1.4.3. Пакеты прикладных программ для математического моделирования в электротехнологии.

1.5. Выводы по главе.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ.

2.1. Анализ электромагнитного поля кристаллизатора.

2.1.1. Постановка задачи и основные допущения.

2.1.2. Математическая модель электромагнитного кристаллизатора.

2.1.3. Результаты математического моделирования.

2.2. Анализ процессов теплообмена в электромагнитном кристаллизаторе.

2.2.1. Постановка задачи и основные допущения.

2.2.2. Математическая модель процесса кристаллизации.

2.2.3. Результаты математического моделирования.

2.3. Выводы по главе.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРУТКА ИЗ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЯ НА ОСНОВЕ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КРИСТАЛЛИЗАТОРА.

3.1. Общие описание установки.

3.2. Литейная машина.

3.3. Печь для приготовления расплава.

3.4. Электромагнитный кристаллизатор.

3.5. Рабочие характеристики согласующего контура.

3.6. Выводы по главе.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИТЬЯ ПРУТКА ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР.

4.1. Общие замечания.

4.2. Рекомендации по проектированию индукционной установки для 121 получения прутковой заготовки диаметром 9-25 мм

4.3. Подготовка к работе.

4.4. Начало литья.

4.5. Технологические параметры процесса литья.

4.6.Сравнение результатов теоретического исследования с результатами эксперимента.

4.7. Выводы по главе.

Алюминий и его сплавы занимают заметное место в современной промышленности. Благодаря своим уникальным технико-эксплуатационным характеристикам, таким как высокая электропроводность, небольшой вес, хорошая коррозионная стойкость, алюминий нашел широкое применение в машиностроении, электроэнергетике, транспорте и др. Особое место в структуре производства занимает проволока из алюминия и его сплавов. Из алюминиевой проволоки изготавливаются линии электропередач, электротранспортные тросы и кабели, силовые кабели для промышленного использования. Так, в 1999 г. в США её производство составляло 375 тыс. тн, т.е. около 5% общего объёма алюминиевых полуфабрикатов, и в 3,2 раза превышало производство поковок и штамповок. Аналогичная тенденция просматривается и в других индустриально развитых странах [111, 112].

Значительную долю проволочного рынка развитых стран занимает проволока из алюминия, которая находит применение в электротехнике в качестве проводов. Заготовки для волочения этой проволоки обычно изготавливают методами непрерывной разливки и последующей холодной прокатки непрерывно литой заготовки. По оценкам различных источников общий объем неудовлетворенного платежеспособного спроса на такую проволоку в России составляет сегодня около 8 тыс. тн/год [111, 112].

При этом большая часть отечественных линий электропередач, в том числе и наиболее разветвленных и протяженных линий среднего и низкого напряжения (коммунальные, осветительные и т.д.) выполнены из неизолированных проводов. Это повышает риск эксплуатации (велика вероятность обрыва, климатические воздействия и т.д.). За рубежом при производстве изолированных проводов активно нашли применение сплавы серии бххх. Повышенная прочность этих сплавов позволила создать трехжильные самонесущие провода, изолированные пластиком. Предполагается, что в ближайшие годы потребность отечественной энергетики в таких проводах составит более 8 тыс. тн/год [111].

Для внутренних сетей зданий за рубежом применяется проволока из сплавов серии 8ххх. Годовая потребность этой проволоки в отечественном жилищном строительстве прогнозируется на уровне 3 тыс. тн/год [111].

В современной промышленности существует так же постоянный спрос на конструкционную проволоку не проводникового назначения. В США в последние годы рынок этой проволоки составляет около 50 тыс. тн, а экспорт - более 25 тыс. тн. В России, где эта проволока применялась в основном в оборонных отраслях, ее рынок сократился с 2300 тн в 1991 г. до 300 тн в 2000 г [111].

Проволока из конструкционных сплавов (в основном серий 2ххх, 5ххх, бххх) требуется и используется для производства:

• крепежа (винты, шурупы, гвозди, заклепки, резьбовой крепеж и т.п.),

• каркасов (мебель, сиденья, корзины, полки, кронштейны, решетки, скобы и т.п.),

• заготовок для изготовления мелких деталей (медицинская техника, электротехнические и бытовые приборы, для электродугового напыления с целью защиты от коррозии),

• упаковки пищевых продуктов (главным образом проволочные клипсы из чистого алюминия и сплавов серии 5ххх).

Основными потребителями сварочной и заклепочной проволоки являются предприятия: аэрокосмической отрасли (производство самолетов, вертолетов, ракетно-космическая промышленность), оборонной промышленности, а также транспортного машиностроения, главным образом судостроительной отрасли и вагоностроения.

В последнее время возникла потребность в проволоке из сплава АК12 в связи с производством алюминиевых радиаторов сварной конструкции, данная проволока в России не производится. Первые исследования по разработке технологии изготовления такой проволоки, закончившиеся выпуском опытных партий, проведены в 2002 году на ОАО «Красноярский металлургический завод» с помощью прессования. Объем рынка на такую проволоку в 2003 году ожидается на уровне 50 тонн в год, с перспективой дальнейшего роста.

Заготовки для волочения проволоки из сплавов 5ххх, бххх, 2ххх, а так же из алюминиево-кремниевых сплавов изготавливают обычно горячей прокаткой или прессованием слитков, что существенно проигрывает по производительности и выходам годного методу непрерывной разливки и последующей прокатки заготовки.

Таким образом, в России сегодня существует значительная потребность в проволоке из алюминиевых сплавов. Учитывая сложившиеся темпы роста и возможное улучшение конъюнктуры рынка цветных металлов, в ближайшей перспективе рынок может вырасти до 20 - 23 тыс. тонн в год [111]. Однако существующие производственные мощности не в состоянии удовлетворить возможный рост внутреннего спроса на проволоку. Развитие собственных мощностей на базе новых производительных и экономичных технологий литья, а также освоение выпуска проволоки из новых серий сплавов является актуальнейшей задачей для отечественной проволочной промышленности. Одним из таких направлений является непрерывная разливка алюминиевых сплавов в заготовки малого поперечного сечения с использованием электромагнитных кристаллизаторов (ЭМК), что открывает возможность создания компактных высоко производительных установок.

Объект исследования - индукционная установка с ЭМК, предназначенная для получения прутка из твердых алюминиевых сплавов.

Предмет исследования - электромагнитные и тепловые процессы, протекающие в системе «индуктор - слиток» ЭМК, их взаимосвязь с конструктивными параметрами и режимами работы установки.

Целью диссертационной работы является выявление закономерностей преобразования энергии в системе «индуктор - слиток» ЭМК, лежащих в основе проектирования индукционной установки для получения слитков из алюминия и его сплавов с диаметром до 25 мм.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

• анализ методов получения алюминиевых прутковых заготовок на предприятиях металлургической промышленности и обоснование возможности применения ЭМК в составе литейно-прокатных агрегатов для получения прутка из твердых сплавов алюминия;

• построение математических моделей для анализа электромагнитных и тепловых процессов протекающих в системе «индуктор-слиток» ЭМК;

• исследование влияния конструкции ЭМК и его энергетических характеристик на формирования слитка; s

• разработка и создание экспериментальной установки для получения прутка из алюминия и его сплавов с помощью ЭМК;

• проведение сравнения результатов расчета с данными, полученными на экспериментальной установке.

Методы исследований. Математическое моделирование электромагнитных и тепловых полей осуществлялось численными методами анализа с применением методов вычислительной математики. При составлении программ использовался алгоритмический язык Fortran Power Station 4.0. Визуализация расчетов осуществлялась с помощью программ MathCAD 2000 и Microsoft Excel. Экспериментальные исследования проведены на литейной установке с использованием реальных алюминиевых сплавов.

I Основные результаты:

1. Математические модели, алгоритмы и программы анализа электромагнитных и тепловых процессов в системе «индуктор-слиток» ЭМК;

2. дифференциальные и интегральные характеристики индукционной установки для литья слитков малого поперечного сечения;

3. экспериментальная индукционная установка с ЭМК и результаты исследований новой технологии получения прутковой заготовки из алюминия и его сплавов;

4. рекомендации по проектированию и созданию индукционной промышленной установки с ЭМК для получения алюминиевых слитков с малым поперечным сечением.

Научная новизна диссертационной работы:

• на основе метода дискретизации свойств сред разработана математическая модель электромагнитных процессов, протекающих в системе «индуктор - слиток», определены ее дифференциальные и интегральные характеристики;

• на основе метода конечных разностей разработана математическая модель и решена задача нестационарной теплопроводности для кристаллизующегося в магнитном поле слитка;

• определены зависимости параметров электромагнитного кристаллизатора и режимы его работы на условия формирования слитка.

Значение для теории состоит в совместном анализе электромагнитных и тепловых процессов при формировании слитка в магнитном поле.

Значение работы для практики:

• разработаны алгоритмы и написаны программы математического моделирования электромагнитных и тепловых процессов при литье алюминиевых сплавов в ЭМК;

• предложена конструкция ЭМК для литья слитков малого поперечного сечения;

• создана экспериментальная установка на основе ЭМК для получения прутковых заготовок из алюминиевых сплавов.

Достоверность результатов работы подтверждается путем сравнения результатов вычислительного эксперимента с результатами исследований, проведенных на экспериментальной установке.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы получены в рамках НИОКР кафедры «Электротехнология и электротехника» КГТУ и «Научно-производственного центра Магнитная гидродинамика» по заказу ОАО «Красноярский металлургический завод». Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе студентов специальности 180500 -«Электротехнологические установки и системы». Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Нагрев электромагнитными источниками» (22-25 июня 2004, г. Падуя, Италия).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 6 научных работах, из которых 1 депонированная статья и 5 статей в сборнике научных трудов.

Личный вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в разработке математических моделей, алгоритмов и программ, проведении вычислительных процессов, организации и проведении экспериментальных исследований.

Структура и объем диссертации. Результаты работы изложены на 130 страницах текста, иллюстрированного таблицами и рисунками на 35 страницах. Список использованных источников включает 112 наименований. Работа состоит из введения, четырех разделов текста с выводами по каждому из них, заключения, списка использованных источников и приложения.

4.7. Выводы по главе

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования индукционной установки для получения прутковой заготовки из алюминиевых сплавов позволили определить ее технологические параметры и выработать рекомендации по проектированию индукционной установки, а так же подготовки и проведению литья в электромагнитный кристаллизатор слитков малого поперечного сечения.

Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований показало адекватность построенных в работе математических моделей и их пригодность при исследовании физических процессов, протекающих при литье в ЭМК слитков диаметром менее 25 мм.

В эксперименте были использованы для литья сплавы АК5, АМгб и А5, из которых были получены слитки диаметром 10, 15 и 20 мм, при этом производились замеры напряжения на индукторе электромагнитного кристаллизатора и скорости вытягивания слитка. Сравнение полученных значений напряжения и скорости вытягивания слитка в результате эксперимента и математического моделирования показало отклонение в пределах 15 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поставленная в диссертации цель достигнута тем, что:

1. на основе анализа технологий получения прутковой заготовки из алюминиевых сплавов доказана необходимость развития этой технологии применительно к твердым сплавам. Показана возможность использования ЭМК в составе литейно-прокатного агрегата про получении прутковой заготовки из твердых сплавов алюминия. Рассмотрены особенности работы и математические модели процессов литья в ЭМК, показаны особенности и недостатки этих математических моделей. Проведен обзор конструкций и методов математического моделирования устройств, подобных по конструкции ЭМК, основы которых применимы к математическому моделированию процессов литья в ЭМК.

2. С использованием метода дискретизации свойств сред и метода конечных разностей построены математические модели анализа электромагнитных и тепловых процессов, протекающих в системе «индуктор-слиток» ЭМК, учитывающие взаимное влияния этих процессов. Определены интегральные и дифференциальные параметры предложенной конструкции ЭМК.

3. В результате численного эксперимента выявлены зависимости электромагнитного давления, формирующего слиток от геометрических параметров индуктора ЭМК и режимов работы литейной установки.

4. Создана экспериментальная установка для получения прутка из алюминиевых сплавов в установке с ЭМК; определены технологические параметры процесса литья и выработаны рекомендации по подготовке и проведению процесса литья в ЭМК слитков диаметром менее 25 мм.

5. Проведено сравнение результатов расчета с данными, полученными на экспериментальной установке по напряжению на индукторе и скорости вытягивания слитка, подтверждена достоверность разработанных математических моделей (разница в пределах 15 %).

1. В. Литейное производство цветных и редких металлов. / А. В. Курдюмов, М. В. Пикунов, В. М. Чурсин. Изд-во Металлургия, 1972. 496 с.

2. Специальные способы литья: Справочник. / В. А. Ефимов, Г.А. Анисович, В.Н. Бабич и др. М.: Машиностроение, 1991. 436 е.: ил.

3. Цветное литье: Справочник. / Н. М. Галдин, Д. Ф. Чернега, Д. Ф. Иванчук. и др. Машиностроение. 1989. 527 с.

4. Плавка и литье алюминиевых сплавов: Справ, изд. / М. Б. Альтман, А. Д. Андреев, Г. А. Балахонцев и др. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

5. Ерманок, М. 3. Волочение цветных металлов. Учебное пособие для ПТУ / М. 3. Ерманок, Л. С. Ватрушин. М.: Металлургия, 1982. 272 с.

6. Добаткин, В. И. Опыт внедрения непрерывного литья слитков в электромагнитный кристаллизатор / В. И. Добаткин // Цветные металлы. 1980. №2. С. 55-59.

7. Непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор / 3. Н. Гецелев, Г. А. Балахонцев, Ф. И. Квасов и др. М.: Металлургия, 1983. 152 с.

8. Гецелев, 3. Н. Расчет пояса охлаждения слитков при литье в электромагнитный кристаллизатор / 3. Н. Гецелев // Технология легких сплавов. 1976. №11. С. 22-25.

9. Самойлович, Ю. А. Кристаллизация слитка в электромагнитном поле. / Ю. А. Самойлович. М.: Металлургия, 1986. 168 с.

10. Добаткин, В. И. Опыт внедрения непрерывного литья слитков в электромагнитный кристаллизатор / В. И. Добаткин // Цветные металлы. 1980. №2. С. 54-59.

11. Бабурин, И.Н. Автоматизация пускового режима непрерывной разливки плоских слитков в электромагнитный кристаллизатор / И. Н. Бабурин, 3. Н. Гецелев, Б. Ф. Трахтенберг, Г. В. Черепок, Е. А. Якубович // Цветные металлы. 1977. №6. С. 58-62.

12. Гецелев, 3. Н. Развитие и усовершенствование установок и технологии для отливки слитков алюминиевых сплавов в ЭМК / 3. Н. Гецелев, Г. А. Балахонцев, Г. В. Черепок // Цветные металлы. 1980. №2. С. 59-63.

13. Березин Л. Г. Технология литья крупногабаритных плоских слитков / Л. Г. Березин //Цветные металлы. 1980. №2. С. 15-27.

14. Ливанов, В. А. Некоторые особенности процесса затвердевания слитков, отливаемых непрерывным методом в ЭМК / В. А. Ливанов, В. С. Шипилов // Цветные металлы. 1980 г №2. С. 66-69.

15. Буксман, К. Автоматическая система для управления процессом литья слитков в магнитном поле / К. Буксман, В. Галлер, Е. Босхард // Цветные металлы. 1980 г №2. С. 73-77.

16. Грбачек, Я. Технологическая и экономическая целесообразность литья в ЭМК / Я. Грбачек // Цветные металлы. 1980. №2. С. 77-78.

17. Климеш, Я. Литье слитков из алюминиевых деформируемых сплавов в ЭМК / Я. Климеш // Цветные металлы. 1980. №2. С. 78-79.

18. Гудрич, Д. С. Состояние электромагнитного литья на фирме «Kaiser Aluminium» / Д. С Гудрич // Цветные металлы. 1980. №2. С. 79-80.

19. Сабат, Г. Разливка слитков из алюминиевых сплавов / Г. Сабат // Цветные металлы. 1980. №2. С. 80-81.

20. Гецелев, 3. Н. Удерживание замкнутой конфигурации жидкости электромагнитным полем / 3. Н. Гецелев, Г. И. Мартынов // Магнитная гидродинамика. 1979. №1. С. 97-104.

21. Гецелев, 3. Н. Исследование методом программной имитации МГД-процессов, протекающих при формировании слитка из расплава в электромагнитном поле / 3. Н. Гецелев, Г. И. Мартынов, М. Н. Булгаков // Магнитная гидродинамика. 1984. №4. С. 112-119.

22. Гецелев, 3. Н. Расчет электромагнитных полей в системах «индуктор -экран слиток» / 3. Н. Гецелев, Г. И. Мартынов // Магнитная гидродинамика. 1977. №1. С. 89-96.

23. Гецелев, 3. Н. Экспериментальное исследование циркуляции жидкого металла в электромагнитном поле / 3. Н. Гецелев, Д. А. Крейндель, А. А. Каптилкин // Магнитная гидродинамика. 1975. №2. С. 144-146.

24. Расчет параметров электромагнитных кристаллизаторов для отливки круглых слитков / 3. Н. Гецелев, Г. В. Теляков, П. М. Богдашкин и др. // Магнитная гидродинамика. 1975. №3. С. 119-123.

25. Баландин, Г. Ф. Формирование кристаллического строения отливок. Кристаллизация в литейной форме / Г. Ф. Баландин. М.: Машиностроение, 1973. 288 с.

26. Баландин, Г. Ф. Теория формирования отливки: Основы тепловой теории. Затвердевание и охлаждение отливки: Учебник для вузов. / Г. Ф. Баландин. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана Н. Э., 1998. 360 с. ил.

27. А. с. 437331 РФ, МКИ 3 В 22 Б 11/00. Способ непрерывной разливки металла / 3. Н. Гецелев, Г. А. Балахонцев, Г. В. Черепок и др. РФ.

28. А. с. 233186 РФ, МКИ3 В 22 d 11/14. Установка для непрерывной или полунепрерывной разливки металлов / 3. Н. Гецелев, Г.А. Балахонцев, Г. В. Черепок, А. А. Ершова (РФ).

29. А. с. 338036, РФ, МКИ3 В 22 D 11/00. Способ регулирования процесса разливки металлов / 3. Н. Гецелев (РФ).

30. А. с. 267022 РФ, МКИ3 В 22 D 11/10. Устройство для непрерывного литья металлов / 3. Н. Гецелев (РФ).

31. А. с 307612 РФ, МКИ3 В 22 D 11/14. Устройство для непрерывной разливки металлов / 3. Н. Гецелев.

32. А. с. 537750 РФ, МКИ3 В 22 D 11/14. Способ управления непрерывной и полунепрерывной разливкой металлов / 3. Н. Гецелев, В. Ф. Будников (РФ).

33. А.с. 595919 РФ, МКИ3 В 22 D 11/14. Устройство для непрерывной и полунепрерывной разливки металлов / В. Ф. Бевза, Е. А. Марукович, 3. Д. Павленко, В. И. Тутов (РФ).

34. Лисиенко, В. Г. Теплотехнические основы технологии и конструирования машин непрерывного литья заготовок: Учебное пособие. / В. Г. Лисиенко, Ю. А. Самойлович. // Красноярск: Издательство КГТУ, 1986. 120 с.

35. Самойлович, Ю. А. Системный анализ кристаллизации слитка. / Ю. А. Самойлович. Киев: Наукова думка, 1983. 248 с.

36. Самойлович, Ю. А. Микрокомпьютер в решении задач кристаллизации слитка. / Ю. А. Самойлович. М.: Металлургия, 1988. 182 с.

37. Тепловые процессы при непрерывном литье стали / Ю. А. Самойлович, С. А. Крулевецкий, В. А. Горяинов и др. М.: Металлургия, 1982. 152 с.

38. Самойлович, Ю. А. Формирование слитка / Ю. А. Самойлович. М.: Металлургия, 1977. 197 с.

39. Есьман, Р. И. Расчеты процессов литья / Р. И. Есьман, Н. П. Жмакин, Л. И. Шуб. Минск: Вышэйш. школа, 1977. 264 с.

40. Рыжиков, А. А. Теоретические основы литейного производства / А. А. Рыжиков // М.: Свердловск. Машгиз, Урало сиб. отд - ние. 1961. 447 с.

41. Проектирование технологических процессов в литейном производстве // М.: Машгиз, 1963. 551 с.

42. Ковалев Ю. Г. Тепловые и физико химические процессы в отливках и формах. / Ю. Г. Ковалев // Сб. науч. трудов. Перм. политех, ин - т.: Пермь. ПЛИ, 1989. 141 с.

43. Леви Л. И. Основы технологии металлургических процессов и технология плавки литейных сплавов: Учебник. / Л. И. Леви, Л. М. Мариенбах //М.: Машиностроение, 1970. 496 с.

44. Титов Н. Д. Технология литейного производства: Учебник для средних учебных заведений. / Н. Д. Титов, Ю. А. Степанов // М.: Машиностроение, 1985. 400 с.

45. Соболев В. В. Процессы тепломассопереноса при затвердевании непрерывных слитков / В. В. Соболев, П. М. Трефимов // Красноярск: издательство Красноярского государственного технического университета. 1984. 264 с.

46. Соболев В. В. Теплофизика затвердевания металла при непрерывном литье / В. В. Соболев, П. М. Трефимов // М.: Металлургия, 1988. 159 с.

47. Теория непрерывной разливки: Технологические основы. // М.: Металлургия, 1971. 294 с.

48. Тимофеев Г. И. Механика сплавов при кристаллизации слитков и отливок / Г. И. Тимофеев. М.: Металлургия, 1977. 160 с.

49. Флеминге Мертон, К. Процессы затвердевания / Флеминге Мертон К. 1977. 423 с.

50. Хворинов, Н. Затвердевание отливок: сборник статей / Н. Хворинов. 1955. 142 с.

51. Чухров, М. В. Непрерывное литье слитков металлов и сплавов / М. В. Чухров, И. П. Вятник. М.: Металлургия, 1968. 139 с.

52. Демирчан, К. С. Моделирование магнитных полей / К. С. Демирчан. Л.: Энергия, 1974. 350 с.

53. Демирчан, К. С. Машинные расчеты электромагнитных полей: Учеб. пособие для электротехн. и энерг. спец. вузов / К. С. Демирчан, В. Л. Чечурин. М.: Высш. шк., 1986. 240 е.; ил.

54. Бинс, К. И. Анализ и расчет электрических и магнитных полей / К. И. Бинс, П. Лауренсон. М.: Энергия, 1970 120 с.

55. Кислицин, А. Л. Расчет магнитных полей электрических машин методом конечных элементов / А. Л. Кислицин Саратов: Изд. Саратовского университета, 1980. 152 с. ил.

56. Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон. М.: Стройиздат. 1982. 447 с.

57. Сегерлинд, Л. Дж. Применение методов конечных элементов / Л. Дж. Сегерлинд. М.: Мир, 1979.

58. Стренг, Г. Теория метода конечных элементов / Г. Стренг, Дж. Фикс. М.: Мир, 1977. 392 с.

59. Норри, Д. Введение в метод конечных элементов / Д. Норри, Ж. Фриз. М.: Мир, 1981.304 с.

60. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. М.: Мир, 1975. 543 с.

61. Шайдуров, В. В. Многосеточные методы конечных элементов / В. В. Шайдуров. М.: Наука, 1989. 288 с.

62. Метод анализа электромагнитного поля в индукционных устройствах / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков и др. // Электричество, 1999 г, №Ю. С. 58-67.

63. Тимофеев, В.Н. Метод расчета электромагнитного поля в нелинейной среде / В. Н. Тимофеев // Проблемы нелинейной электротехники: Тез. докл. Всесоюз. научно-техническойконф. -ч.1. Киев, 1988. С. 135-138.

64. Тимофеев, В. Н. Метод расчета электромагнитного поля и параметров цилиндрического проводника с током / В. Н. Тимофеев // Электромеханика, 1989. №7. С.8-12.

65. Нейман, JI. Р. Теоретические основы электротехники Т.2. JI.P. Нейман, К. С. Демирчан Л.: Энергоиздат, 1981. 533 е.: ил.

66. Чуа Л. О. Машинный анализ электронных схем / Л. О Чуа, Пен Мин Лин. Москва. Энергия, 1980. 640 с.

67. Иванов-Цыганов, А. И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник для вузов / А. И. Иванов-Цыганов. М.: Высш. школа, 1979. 304 е., ил.

68. Беркович, Е. И. Тиристорные преобразователи высокой частоты / Е. И. Беркович, Г. В. Ивенский, Ю. С. Иоффе, А. Т. Матчак, В. В. Моргун. Л.: Энергия, 1973. 200 с. ил.

69. Современные энергосберегающие электротехнологии: Учебн. пособие для вузов / Ю. И. Блинов, А. С. Васильев, А. Н. Никаноров и др. СПб: Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2000. 564 е.: ил.

70. Дзлиев, С. В. Транзисторные генераторы для индукционного нагрева / С. В. Дзлиев. СПб., ЭЛТЕХ. 2001. 3-6 апреля.

71. Моин, В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. B.C. Моин, М.: Энергоатомиздат, 1986. 376 с.

72. Конев, Ю. И. Источники вторичного электропитания / Ю. И. Конев. М.: Радио и связь, 1990. 280 с.

73. ELCUT. Комплект программ моделирования двухмерных полей методом конечных элементов. Версия 4.2 / Руководство пользователя (НИК «Тор»). СПб. 2000,130 с.

74. Дубинский, С. ANSYS 8.0: обзор новых возможностей / С. Дубинский // «САПР и графика», 2003. №11. С. 42^14.

75. Theory Reference, Release 5.7. Edited by Kohnke P., ANSYS, Inc., 2001.

76. Мухин А. Метод конечных элементов для инженеров, конструкторов и технологов / А. Мухин. «САПР и графика», 2003. №7. С. 22-23.

77. WebPage: wvyw.induction.org: WebPage: www.nsgsoft.com.81 WebPage: www.cadfem.ru.82 WebPage: www.ansoft.com.83 WebPage: www.cedrat.com.84 WebPage: www.tor.ru.

78. Беляев, H. M. Основы теплопередачи: Учебник / H. М. Беляев. Киев.: Вища шк. Головное изд-во, 1989. 343 е.: ил.

79. Жуковский, В. С. Основы теории теплопередачи / В. С. Жуковский Л.: Энергия, 1969.224 с.

80. Юдаев, Б. Н. Теплопередача: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / Б. Н. Юдаев. М.: Высш. школа, 1981. 319 с. ил.

81. Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие / С. С. Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 е.: ил.

82. А. с. 2033687А РФ, МКИ3 Н 03 F 3/04. Двухтактный усилитель. Игнатьев Г.Ф. (РФ).

83. А. с. 878159А РФ, МКИ3 Н 03 F 3/04. Двухтактный усилитель / Г. Ф. Игнатьев (РФ).

84. Roht W. Betrachtungen über das Erastarren von Metallblocken. / W. Roht // Zeitschrift! für Metallkunde, Bd. 25. 1933. H. 6.

85. Добаткин В И. Технология легких сплавов / В И. Добаткин, Г. В. Черепок // 1970. №2. С.46-52.

86. Балахонцев Г. А. Технология легких сплавов / Г. А. Балахонцев // 1972. №2. С. 22-26

87. Добаткин В. И. Слитки алюминиевых сплавов / В. И. Добаткин // М.: Металлургиздат, 1960. 250 с.

88. Пат. 2055680 С1 РФ, 6 В22 D 11/04. Устройство для непрерывного литья слитков в электромагнитном поле / М. Г. Фурман, Ю. А. Гриценко, А. Г. Котелевский (РФ).

89. Пат. 2009004 С1 РФ, 5 В 22 D 11/04. Устройство для непрерывного литья слитков из алюминия и сплавов на его основе / В. А. Козин, М. Г. Фурман, Ю. А. Гриценко (РФ).

90. А. с. 267022 (РФ), МКИ3 В 22 D 11/04. / 3. Н. Гецелев (РФ).

91. А. с. 338037 (РФ), МКИ3 В 22 D 11/04. / 3. Н. Гецелев, Г. А. Балахонцев, Г. В. Черепок и др. (РФ).

92. А. с. 532198 (РФ), МКИ3 В 22 D 11/04. / 3. Н. Гецелев (РФ).

93. Вейник А. И. Тепловые основы теории литья / А. И. Вейник. М.: Машгиз, 1953. 384 с.

94. Вейник А. И. Теория затвердевания отливки / А. И. Вейник. М.: Машгиз, 1960. 483 с.

95. Фомин Н. И. Электрические печи и установки индукционного нагрева. / Н. И. Фомин, JI. М. Затуловский. М.: Металлургия, 1979. 247 с.

96. Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов / А. Е. Слухоцкий, В. С. Немков, Н. А. Павлов, А. В. Бамунер. Л.: Энергоиздат. Ленингр. Отд-ние, 1981. 328 е., ил.

97. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов / А. В. Зиновьев, А. И. Колпашников, П. И. Полухин и др. М.: Металлургия, 1992. 512 с.

98. А. с. 1186372 А РФ, МКИ3 В 22 D 11/16. Устройство для непрерывного или полунепрерывного литья слитков в электромагнитном кристаллизаторе / В. Н. Харитонов (РФ).

99. А. с. 1273209 AI РФ, MICH3 В 22 D 11/16. Способ управления разливкой металла в электромагнитном кристаллизаторе / А. А. Шуляк, Е. И. Снятков, В. М. Марон, Н. Н. Попов (РФ).

100. А. с. 1174155 А РФ, МКИ3 В 22 D 11/16. Способ управления размером слитка при разливке металла в электромагнитный кристаллизатор / Г. Ф. Белоусов, Г. Н. Канеев, В. Г. Казанцев, Б. В. Танеев (РФ).

101. А. с. 1243892 AI РФ, МКИ3 В 22 D11/16. Способ управления разливкой металла и устройство для его осуществления / Ф. Ш. Абсалямов, А. К.Белкин, Р. А. Закиров, Е. Н. Клименков (РФ).

102. А. с. 1306636 AI РФ, МКИ3 В 22 D 11/16. Способ управления разливкой металла / Н. П Попов, А. А. Шуляк, Е. И. Снятков (РФ).

103. А. с. 1342589 AI РФ, МКИ3 В 22 D 11/ 16. Способ управления разливкой металла в электромагнитном поле / Н. Н. Попов, А. А. Шуляк, Е. И. Снятков, Г. Е. Иванов (РФ).

104. Web Page: www.ruscable.ru.

105. Web Page: www.metalltorg.ru.1. АКТ

106. Об использовании результатов диссертационной работы Н.В. Сергеева «Электромагнитный кристаллизатор для получения прутковой заготовки из алюминиевых сплавов»в учебном процессе Красноярского государственного технического университета.

107. Заместитель первого проректорапо учебной работе Начальник учебного управления1. И.А. Зырянов1. КГТУ

108. Декан ЭМФ, к.т.н., профессор

109. Зав. кафедрой ЭТ и ЭТ д.т.н., профессор