автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы

'Гй 08

2 2 мг]

На правах рукописи

Христинин Роман Мирославович

ИНДУКЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Красноярск - 2000

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор В. Н. Тимофеев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В. П. Рубцов

доктор технических наук, профессор О. Ю. Сидоров

доктор технических наук, профессор В. И. Иванчура

Ведущая организация:

ОАО «СКБ Сибэлектротерм»

Защита диссертации состоится 10 ноября 2000г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 064.54.01 в Красноярском государственном техническом университете по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского,

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, КГТУ, Ученому секретарю диссертационного совета Д064.54.01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 6 » октября 2000г.

Ученый секретарь диссертационного совета

3

£

Д 064.54.01, д.т.к., профессор

А. Н. Ловчиков

ктъ-5-оиО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основной проблемой качества заготовок и слитков, отливаемых на заводах цветной и чёрной металлургии, является неоднородность химического состава, наличие примесей в заготовке, укрупнённая кристаллическая структура, присутствие осевой ликвации и микротрещин в заготовке или слитке. Проблему качества литых заготовок и слитков необходимо решать комплексно, уделяя особое внимание всем звеньям технологической цепочки: приготовлению сплавов (выплавке), рафинированию, транспортировке и дозированию, разливке.

К основным агрегатам для выплавки и приготовления сплавов в чёрной и цветной металлургии относятся индукционные печи, дуговые сталеплавильные печи (ДСП) и ковши (ДСК), пламенные печи, миксеры, ковши; к вспомогательным - установки для рафинирования сплавов, комплексы для электромагнитного перемешивания (ЭМП) расплавов. К устройствам для разливки сплавов можно отнести установки и машины непрерывной разливки, литейные машины; к вспомогательному оборудованию - электромагнитные насосно-дозирующие устройства и системы электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков.

В настоящее время существует достаточно много модификаций индукционных канальных печей (ИКП) для выплавки чёрных и цветных металлов. Для выплавки алюминиевых сплавов наибольшее распространение получили ИКП типа БК и ИАК: БК-16 успешно эксплуатируются на ОАО «Белокалитвинский металлургический завод», а печи типа ИАК - на ОАО •Красноярский металлургический завод-. Накопленный опыт эксплуатации позволил специалистам ОАО «КраМЗ» г. Красноярска, ОАО «ВНИИЭТО» г. Москвы и ОАО «Сибэлектротерм» г. Новосибирска разработать принципиально новые индукционные единицы (ИЕ), на базе которых созданы крупнотоннажные индукционные канальные печи ИАК-25/2,1; ИАК-40/3,5; ИАК-100/4,5.

Одним из недостатков ИКП является зарастание каналов ИЕ шлаками и окислами. Механическая очистка влечёт за собой простои оборудования и сокращение срока службы ИЕ из-за повреждения футеровки каналов, Для уменьшения зарастания каналов окислами в процессе плавки можно применять вращательное движение металла в каналах посредством электромагнитных сил, которые обеспечиваются наложением электромагнитного поля (ЭМ) обмотки индуктора и поля дополнительных катушек, получивших название электромагнитных вращателей (ЭМВ). Вращательное движение жидкого металла в канале ИЕ приводит также к возникновению поступательного движения расплава из канальной части в ванну печи, что улучшает тепломассообмен и позволяет увеличить мощность ИКП. Исследования работы ИЕ с ЭМВ позволили обнаружить, что бесконтактное вращательное движение металла позволяет воспроизвести в каналах ИЕ процесс коагуляции, в результате которого неметаллические включения скатываются в шары и

всплывают на поверхность. В результате этого явления на базе ИЕ печей ИАК были разработаны устройства для внепечного магннтогидродинамического рафинирования (МГДР) алюминиевых сплавов.

Важной задачей при получении качественных сплавов цветных и чёрных металлов является их перемешивание в печах, миксерах и ковшах, что позволяет улучшить химсостав в объеме ванны, снизить расход легирующих добавок, интенсифицировать тепломассообмен, уменьшить количество шлака.

За рубежом подобные работы, начиная с 40-х годов, велись корпорацией ABB (Швеция), в частности, отделением крупных электрических машин в Вестерасе. В России на ОАО «Электросила» была разработана серия подобных машин с водяным охлаждением обмоток типа СЭП - для перемешивания стальных сплавов в ДСП и СКЭП - для перемешивания сталей в ДСК.

Начиная с 80-х годов, электромагнитное перемешивание применяется в цветной металлургии и особенно успешно для перемешивания сплавов на основе алюминия, приготавливаемых в миксерах и печах. На практике для перемешивания алюминиевых сплавов используются канальный и бесканальный способы, различающиеся по виду стыковки индуктора с ванной плавильно-литейного агрегата.

Разработанные в ИФ АН Латвии Специальным конструкторским бюро магнитной гидродинамики (СКВ МГД) электромагнитные перемешиватели канального типа доказали свою эффективность. Однако в процессе эксплуатации этих устройств происходит зарастание каналов шлаками и окислами, а также наблюдается протекание металла через футеровку в месте установки индуктора.

В Красноярском государственном техническом университете созданы новые способы и разработаны электротехнические комплексы для бесканального электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов в миксерах и печах с возможностью установки индуктора с боковой стороны плавильного агрегата. Такие комплексы эффективно эксплуатируются в течение 5 лет на ОАО «КраМЗ», ОАО «КрАЗ», ОАО «СаАЗ».

Разливка и транспортировка жидкого металла являются непременными звеньями технологических процессов в металлургическом и литейном производствах. В то же время эти операции трудно поддаются механизации и автоматизации. В основном, в качестве исполнительного механизма электромагнитных насосов-дозаторов и электромагнитных перемешивателей, применяются линейные индукционные машины (ЛИМ), в исследование, разработку и создание которых большой вклад внесли А. И. Вольдек, Н. М. Охременко, Я. Я. Лиелпетер, И. Р. Кириллов, О. Н. Веселовский, В. П. Полищук, Б. И. Петленко, Ф. Н. Сарапулов, В. Н. Тимофеев, А. П. Епифанов и другие. Из зарубежных авторов в разработку ЛИМ внесли ощутимый вклад Е. Laitwaiter, S Yamamura, Н. Bolton, S. Nozar, E. Freeman.

В чёрной и цветной металлургии для повышения качества непрерывно литых заготовок целесообразно применять электромагнитные устройства для активного воздействия на жидкую сердцевину затвердевающего слитка. Электромагнитное воздействие позволяет усреднить химический состав по

сечению заготовки, уменьшить осевую ликвацию слитка, увеличить производительность машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и установок непрерывной разливки стали (УНРС). Разработке основ перемешивания и устройств для их реализации посвящены работы А. Д. Акименко, Л. П. Орлова, Л. Б. Шендерова, Ю. А. Самойловича, 3. К. Кабакова, Л. Н. Ясницкого, А. И. Цаплина, И. Н. Шифрина, А. Г. Чеповецкого и других ученых.

Ф. Н. Сарапулов и О. Ю. Сидоров научно обосновали и разработали комплексный, подход технического проектирования ЭМ индукционных устройств для обработки металлических расплавов.

Известно, что технологическое оборудование в металлургии потребляет большое количество энергии, а его работа оказывает существенное влияние на работу смежного оборудования. Поэтому к качеству работы такого оборудования предъявляются особые требования. Особенно важными являются комплексные исследования процессов систем электроснабжения и управления, решающие задачи энергосбережения и оптимизации электрических режимов работы, проводимые под руководством В. П. Рубцова (г. Москва).

Проведённый анализ индукционных устройств для плавки металлов, магнитогидродинамического рафинирования, перемешивания, дозирования, перекачивания жидких металлов показывает, что такие устройства имеют много общего, что позволяет выделить их в отдельную группу и рассматривать с единых позиций. Это индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы. В результате такого подхода можно выделить основные принципы, которые должны быть положены в основу теории и методики расчёта как исполнительных механизмов (индукторов), так и самих комплексов для электротехнологического воздействия на жидкие металлы: учёт реальных свойств магнитопроводов (нелинейность, анизотропия), конечных размеров составных частей реальных свойств обмотки, дополнительных технических элементов, гидродинамических свойств рабочего тела, особенностей работы индуктора в динамических режимах.

Значит, необходимо разработать основы теории и методики расчета устройств для технологического воздействия на жидкие металлы с учетом приведенных особенностей и создать новые, высокоэффективные электротехнологии и комплексы для их реализации по заказам промышленности,

В основу диссертационной работы положены результаты НИР, выполненных в Красноярском государственном техническом университете при непосредственном участии автора в период с 1982 г. по 2000 г., как по заказам предприятий, так и в рамках научно-технических программ и госбюджетных тем: программа АН СССР «Сибирь», раздел 6.01.08; программа АН СССР «Физико-химические основы металлургических процессов» на 1985-1990 гг., направление 2.26; краевая целевая программа «Активизация инновационной деятельности в Красноярском крае» (Закон № 5-303 от 12.02.99 г.); программа Государственного фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по проекту 634 «Разработка, изготовление и

внедрение в производство бесканальных электромагнитных комплексов для перемешивания алюминиевых сплавов».

Цель работы: разработка основ теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы, создание новых электротехнологий и комплексов для их реализации.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Обобщить результаты исследований индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы.

2. Построить математическую модель индукционных устройств с анизотропными, нелинейными и движущимися средами путем развития и адаптации к исследованию этих устройств методов дискретизации свойств сред, интегральных преобразований, граничных коллокаций.

3. Разработать численно-аналитический метод исследования электромагнитных и гидродинамических процессов в системе индуктор-канал с некоординатными поверхностями.

4. Развить метод дискретизации свойств сред для исследования трехмерного электромагнитного поля индукционных устройств с жидкометаллическим рабочим телом, анизотропными и нелинейными средами.

5. Применение явления резонанса в индуктивно связанных контурах к созданию бегущего магнитного поля в линейных индукционных машинах.

6. Методом физического моделирования на лабораторных моделях и натурных агрегатах подтвердить достоверность теоретических расчетов и правильность технических решений: электромагнитных перемешивателей в миксерах, печах, ковшах; электромагнитных вращателей для индукционных канальных печей, установок внепечного рафинирования металла; машин непрерывной разливки стали; электромагнитных насосов-дозаторов для перекачивания и дозирования высокотемпературных жидких металлов.

7. На основе анализа теоретических результатов и данных физического моделирования разработать новые способы электротехнологического воздействия на жидкие металлы, создать комплексы для их реализации.

Методы исследования.

Теоретические исследования проведены на основе сочетания методов теории электромагнитного поля, теории электродинамики, теории цепей и методов дискретизации токовых слоёв и дискретизации свойств сред. Решение конкретных задач потребовало использования аппарата дифференциального и интегрального исчисления, теории матриц и методов численного моделирования. Достоверность основных теоретических положений подтверждается сопоставлением расчётных и экспериментально определённых параметров на физических моделях и промышленных образцах.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. На основе развития и совмещения методов дискретизации свойств сред, интегральных преобразований, точек коллокации созданы основы теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы.

4. Предложены технические решения, позволяющие улучшить технико-экономические и энергетические показатели индукционных устройств.

Реализация результатов работы.

Наиболее важными из проведённых разработок, которые были выполнены при непосредственном участии автора и с использованием материалов диссертации, являются:

1. Методики электрического расчёта индукционных канальных печей типа ИАК с электромагнитными вращателями и установок магнитогидродинамического рафинирования алюминиевых сплавов МГДР-2, переданные на ОАО «КраМЗ», г. Красноярска для непосредственного использования.

2. Технические решения по совершенствованию индукционных канальных печей ИАК-1/1,5, ИАК-25/2,1, ИАК-40/3,5, ИАК-100/4,5 для ОАО «КраМЗ» г. Красноярска и печи БК-16 ОАО «БКМПО» г. Белая Калитва.

3. Создание и проектирование комплекса для бесканалыюго электромагнитного перемешивания. алюминиевых сплавов на миксерах: 30 т для ОАО «КраМЗ» (5 комплексов) г. Красноярска; 45 т для ОАО «КрАЗ» г. Красноярска (1 комплекс); 60 т для ОАО «СаАЗ» г. Саяногорска (4 комплекса).

4. Разработка и проектирование установок внепечного магнитогидродинамического рафинирования алюминиевых сплавов МГДР-2 для ОАО «КраМЗ» г. Красноярска (2 установки).

5. Технические решения по созданию комплекса электромагнитного перемешивания стали в дуговой сталеплавильной печи ДСП-10 для ОАО «Сибэлектросталь» г. Красноярска.

6. Разработка и изготовление установки для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины заготовок сечением 82x82 мм при непрерывной разливке стали на машине непрерывного литья для ОАО «Сибэлектросталь» г. Красноярска.

7. Содействие в организации выпуска комплексов бесканального электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов с привлечением ОАО «Электросила» г. Санкт-Петербурга, ОАО «ХЭМЗ» г. Харькова, ОАО «КраМЗ» г. Красноярска.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Ряд классификационных признаков, позволяющих рассматривать индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы как особый класс специального оборудования.

2. Развитие и совмещение методов дискретизации свойств сред, интегральных преобразований, точек коллокации с целью создания основ теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы, исследования электромагнитных и гидродинамических процессов в них с учетом анизотропии и нелинейности свойств сред.

3. Метод дискретизации свойств сред для анализа и исследования трёхмерных электромагнитных и гидродинамических полей электротехнических и электротехнологических устройств.

4. Алгоритмы и программы позволяющие реализовать:

- математическую модель индукционной электрической машины с жидкометаллическим ротором для исследования её работы как в установившемся, так и в переходных режимах (пуск, режим электромагнитного торможения, рабочий режим), методики проектирования индукционной канальной печи с электромагнитным вращателем и электромагнитного перемешивателя жидкой сердцевины слитков;

математическую модель бесканального электромагнитного перемешивателя жидких металлов, позволяющую , исследовать электромагнитные и гидродинамические процессы устройства, методику проектирования электромагнитных перемешивателей;

- математическую модель линейной индукционной машины, позволяющую исследовать влияние полей продольного краевого эффекта и предложить меры по повышению энергетических показателей машины.

5. Использование явления резонанса в индуктивно связанных контурах с целью получения схемы включения катушек обмотки многофазной индукционной машины на однофазное питание.

6. Экспериментальные исследования на лабораторных и промышленных агрегатах бесканальных электромагнитных перемешивателей, насосов-дозаторов, установок внепечного рафинирования, индукционных канальных печей, электромагнитных перемешивателей жидкой сердцевины слитков и заготовок с целью проверки адекватности математических моделей и обоснования эффективности предложенных устройств и способов технологического воздействия на расплавы.

7. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований с целью выявления новых способов электромагнитного воздействия на жидкие металлы в миксерах, печах, ковшах, рафинаторах, литейных машинах, обеспечивающих новые технологии получения высококачественных сплавов и изделий.

Апробация работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах, конференциях и семинарах:

1. Региональной научно-технической конференции «Молодые учёные и специалисты народному хозяйству», г. Красноярск, 1985 г.

2. Региональной научно-технической конференции «Устройства и системы автоматики автономных объектов», г. Красноярск, 1987 г.

3. Всесоюзном семинаре-совещании «Новые металлургические технологии и оборудование» г. Новосибирск, 1988 г.

4. XI Всесоюзном научном семинаре «Кибернетика электрических систем» г. Абакан, 1989 г.

5. Краевой научно-технической конференции «Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления», г. Красноярск, 1991 г.

6. Международном научно-техническом семинаре «Электротехнические

системы с компьютерным управлением на транспортных средствах и в их роботизированном производстве», г. Суздаль, 1993 г.

7. Научно-технической конференции с международным участием «Проблемы техники и технологий XXI века», г. Красноярск, 1994 г.

8.1 Международной научно-технической конференции «Математичне моделювання в електротехшщ й електроенергетищ», г. Львов, 1995 г.

9. 8 th International Symposium on Theoretical Electrical Engineering, Greece, Thessaloniki, 1995.

10. II Международной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода «АЭП-98», г. Ульяновск, 1998 г.

11. «Fourth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical System», Russia, St. Peterburg, 1999.

1.2 v /i f f' итг>ги jil

f —

перспективы «ВЭЛК-99», г. Москва, 1999 г.

13. Всероссийской научно-практической конференция «Достижения науки и техники сибирским регионам», г. Красноярск, 2000 г.

14. Объединённых семинарах кафедр «Электротехнология и электротехника», «Теоретические основы электротехники», «Автоматизация промышленных предприятий» и др. Красноярского государственного технического университета, г. Красноярск, 1997-2000 гг.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 81 публикации, в том числе - 46 статьях и докладах и 26 авторских свидетельствах и патентах на изобретения.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из Л&Ъ наименований и приложений. Её содержание изложено на УЗ? страницах, проиллюстрированорисунками и таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая ценность работы, отражены вопросы реализации и апробации полученных научных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе даётся общая характеристика научно-технического направления, рассматриваются основные конструктивные схемы и теоретические исследования индукционных устройств для технологического

рафинирования расплавов, электромагнитных перемешивателей, индукционных насосов-дозаторов, электромагнитных перемешивателей жидкой сердцевины слитков и заготовок. В зависимости от функционального назначения в металлургии могут использоваться индукционные устройства различных конструкций: линейные плоские или цилиндрические, с замкнутым или разомкнутым магнитопроводом, создающие прямобегушее или круговое электромагнитное поле.

К индукционным устройствам с замкнутым магнитопроводом можно отнести ИЕ индукционных канальных печей с ЭМВ, установки МГДР. металла, устройства для вращения жидкой сердцевины слитков и заготовок, индукционные насосы-дозаторы с замкнутым магнитопроводом. Индукционные единицы могут быть трёхфазные и однофазные, а принцип их работы без ЭМВ подобен работе трансформатора в режиме короткого замыкания. При наличии ЭМВ они сочетают в себе особенности трансформатора и асинхронного двигателя. В ИЕ с ЭМВ электрическая энергия преобразуется не только в тепловую энергию, но и в механическую энергию интенсивно вращающегося жидкого металла в каналах. Такая модификация ИЕ является основой установки МГДР, в которой обеспечивается вращение жидкого металла в продольных каналах со скоростью 300 - 600 об/мин.

Известно, что перемешивание жидкой сердцевины слитка при непрерывном литье решает следующие задачи: повышает скорость вытягивания слитка, улучшает структуру слитка и его однородность. ЭМВ могут быть выполнены явнополюсными или с обмоткой Грамма. Однако все статоры таких ЭМВ должны быть защищены немагнитным кожухом от теплового, жидкостного и механического внешнего воздействия, что предопределяет значительные немагнитные зазоры между активной поверхностью статора и рабочим телом - заготовкой.

В технологических установках для электромагнитного воздействия на жидкие металлы индукционные устройства на базе плоских линейных индукционных машин занимают одно из ведущих мест. Они успешно применяются для электромагнитного перемешивания жидкого металла в миксерах, печах, ковшах; широко используются для дозирования и перекачивания жидких металлов; работают в качестве перемешивателей жидкой фазы слитков и заготовок больших поперечных сечений и могут быть выполнены в двухсердечниковом или односердечниковом вариантах. Они также обеспечивают три основных способа перемешивания - насосный, канальный и бесканальный. Главными особенностями статоров ЭМП являются: конечная длина магнитопровода и связанные с этим продольные и поперечные краевые эффекты, работа на пониженных частотах питающего напряжения, значительные немагнитные зазоры между индуктором и рабочим телом и так далее. Это обусловило, как правило, двухфазное двухполюсное исполнение статоров ЭМП.

К электрическим устройствам специального назначения для металлургии можно отнести целый класс устройств для перекачивания и дозирования жидких металлов. Наиболее простыми по конструкции являются

кондукционные насосы. Однако из-за сложности токоподвода к расплавленным высокотемпературным металлам они не нашли широкого применения в металлургии. Для этих целей являются более перспективными индукционные устройства, которые, в свою очередь делятся на индукционные насосы-дозаторы и индукционные жёлоба. Последние применяются значительно реже, чем насосы. Энергия индукционного насоса (ИН) тратится на создание усилий в жидком металле и его подогрев при транспортировке. Отличительной особенностью дозатора является то, что он не устанавливает ту или иную скорость струи, а лишь регулирует её протекание, работая в пусковом режиме при больших скольжениях.

Для перемешивания жидкой сердцевины слитков и слябов больших поперечных сечений необходимо применять плоские индукторы бегущего электромагнитного поля, хотя существуют специальные устройства: индукторы, встраиваемые в ролики, индукторы с магнитными вставками и другие технические решения.

Кратко рассмотрим существующие методики расчёта вышеприведённых индукционных устройств. Так как ИЕ по устройству и принципу работы подобны трансформаторам, то для их расчёта можно применять методики расчёта силовых трансформаторов, хотя последние должны подвергаться ревизии. Распространённой методикой расчёта электромагнитных параметров ИЕ является методика А. М. Вайнберга, основанная на решении уравнений ЭМ поля в одномерной постановке с разбивкой канальной части на отдельные участки, которые заменены плоскими проводящими телами. По этой методике расчётная активная мощность больше фактической. Существенные погрешности в сторону завышения получаются и при использовании методик Е. Horoszko и Н. F. Iauker которые основываются на одномерной постановке полевых задач. Предпринятая попытка В. А. Золотухина уточнить методику А. М. Вайнберга к проектированию ИЕ с круглыми каналами, путём введения коэффициента 0,43/•„/ показала, что активная мощность, выделяемая в канальной части ИЕ составляет 60 % от расчётной. Известны методики D. Schulze и W. Reis, основанные на численном решении интегральных уравнений, составленных с применением метода вторичных источников. Однако трудность учёта реальных конструктивных элементов ИЕ в таких расчётных схемах ограничивает ее использование. В. Н. Тимофеев предложил методику расчёта параметров ИЕ с ЭМВ проводить при помощи решения двухмерных задач расчёта ЭМ поля для отдельных частей ИЕ на основании бесконечных интегральных преобразований Фурье, стыкуя полученные отдельные решения с использованием полной схемы замещения. Такой подход позволил более полно учесть процессы в ИЕ и определить её параметры более точно. Наряду с теоретическими исследованиями ИЕ успешно развивались методы физического моделирования, реализованные в КГТУ и Институте электродинамики г. Киева. Электромагнитные исследования ИЕ на промышленных стендах и натурных агрегатах успешно проводились на ОАО «КраМЗ» г. Красноярска.

Для теоретического исследования электромагнитных перемешивателей и насосов применяются методики расчёта ЛИМ, которые можно подразделить на:

методики исследования ЛИМ в соответствии с их спецификой; анализ характеристик ЛИМ в номинальных и переходных режимах; оптимизация ЛИМ. Основоположником теории ЛИМ является А. И. Вольдек, разработавший одномерную и двухмерную теории ЛИМ (в том числе с жидкометаллическим рабочим телом), учитывающую продольные и поперечные краевые эффекты. Наиболее полными являются трёхмерные теории ЛИМ, разработанные К. ОЬеггеи, Г. И. Соловьёвым, С. Ямамурой и В. Н. Тимофеевым. Под руководством Ф. Н. Сарапулова, Б. И. Петленко и О. Н. Веселовского разработаны математические модели для расчёта статического и динамического режимов работы ЛИМ, а также рассмотрены модели ЛИМ как объекта управления.

Исследования специальных индукционных устройств для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок во многом базируются на исследованиях индукционных устройств и машин в целом. Однако следует выделить три типа таких устройств: устройства для создания вращающегося магнитного поля вокруг заготовки; для создания линейно бегущего поля вдоль или поперёк слитка; для воздействия на слиток вращательно-бегущим электромагнитным полем. Авторы в этой области уделяют большее внимание исследованию физико-химических процессов в заготовке или слитке под воздействием ЭМ поля и в меньшей степени -особенностям самих индукционных устройств.

Основываясь на приведённом анализе следует отметить, что:

- индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы следует рассматривать как отдельный класс электротехнических комплексов;

- с целью исследования, разработки и проектирования широкого класса индукционных устройств в металлургии целесообразно создать единые основы их теории, позволяющие учитывать наличие анизотропных, нелинейных и движущихся сред;

- на базе математического и физического моделирования нужно предложить новые технологии и технические решения, повышающие эффективность и технико-экономические показатели устройств воздействия на жидкие металлы.

Во второй главе рассмотрены способы и устройства электромагнитного воздействия на жидкие металлы для интенсификации технологических процессов в них. Тщательный анализ физических процессов в таких устройствах позволяет выявить характерные явления, которые Можно успешно использовать. Так, учитывая, что ИЕ работают в режиме короткого замыкания, в области каналов с металлом присутствует магнитный поток рассеяния. Если в таком магнитном потоке канал с металлом расположить асимметрично относительно верхнего и нижнего ярем магнитопровода, то в металле возникает вращающий момент, способный преобразовать многовихревое движение металла в канале в одновихревое.

Достичь интенсификации вращения жидкого металла и активного управления им можно за счёт совместного действия магнитного поля рассеяния

индуктора и магнитного поля пассивных дополнительных устройств плоского электромагнитного экрана или короткозамкнутого витка, установленных в области продольных каналов под углом 45 к силовым линиям магнитного потока рассеяния. Проведённые на физических моделях эксперименты показали, что наиболее эффективными устройствами, обеспечивающими вращение металла в продольных каналах ИЕ, являются дополнительные обмотки с током, расположенные как вокруг каналов (рис. 1), так и на ярмах (рис. 2) или стержне магнитопровода (рис. 3). Наличие дополнительной обмотки с током в цепи питания индуктора позволило создать способ управления вращением жидкого металла в каналах ИЕ и устройство для его реализации, суть которого в том, что дополнительная обмотка подключается к источнику питания только при отклонении скорости вращения жидкометаллического ротора от номинальной. Такой способ позволяет: реализовать различные режимы вращения жидкого металла и одновременно экономить электроэнергию.

Наличие в ИЕ дополнительной обмотки с током и создание в продольных каналах интенсивного вращения жидкого металла позволяет использовать такую конструкцию в установках МГДР. Однако в установках рафинирования для очистки расплавов не только от взвешенных газообразных примесей, но и от тяжёлых примесей, возможностей описанных выше ИЕ является недостаточно. В связи с этим разработан способ и индукционное устройство для электромагнитного рафинирования электропроводного расплава, при реализации которого решается задача разделения расплава на фракции (рис. 4). Суть способа заключается в том, что на расплав воздействуют электромагнитным полем, достаточным для создания вращательно-поступательного движения электропроводного расплава высокой интенсивности по спиральной траектории, и одновременно пропускают через расплав ток не менее 10 А/ммг. В этом случае частицы расплава с высокой плотностью и электропроводностью будут концентрироваться у стенки канала; окислы, шлаки, газообразные примеси с низкими удельной плотностью и электропроводностью будут располагаться у оси канала, а основной расплав -между этими фракциями.

На основе вращательно-поступательного воздействия электромагнитного поля на расплав разработан способ электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при непрерывной разливке расплава, заключающийся в том, что воздействие на жидкую фазу заготовки или слитка осуществляется винтообразным электромагнитным полем вокруг заготовки непрерывно или повторно-кратковременно. Устройство для реализации способа представлено на рис. 5. Разработаны также многороторные индукционные устройства для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при разливке металла в несколько ручьев.

Приготовление высококачественных сплавов в цветной и чёрной металлургии является невозможным без интенсификации технологических процессов, в том числе перемешивания расплавов в миксерах, печах и ковшах. Предложен способ электромагнитного перемешивания электропроводных

Рис. 1

яоп.обм.

Рис.3

Рис.4

Рис. 5

Рис.6

расплавов в миксерах, печах и ковшах (рис. 6), суть которого состоит в том, что на электропроводный расплав в миксере или печи воздействуют одновременно с бегущим электромагнитным полем одним или несколькими пульсирующими полями переменной интенсивности, расположенными в зоне бегущего электромагнитного поля, совместно действующими по всей высоте столба расплава с боковой стороны миксера или печи и создающими движение расплава в одну, или попеременно в одну и другую стороны на протяжении всего времени перемешивания в плоскости, параллельно боковой стороне миксера или печи. Разработан индуктор, содержащий разомкнутый гребенчатый магнитопровод, состоящий из стержней и ярма, в пазы которого уложена многосекционная двухфазная обмотка. Секции фаз укладываются поочерёдно так, что образуют воздушные каналы для охлаждения и позволяют выровнять сопротивления фазных катушек. Рассмотренный способ и устройство для перемешивания расплава в миксерах и печах внедрены на металлургических заводах.

В основу следующего способа ЭМП положена задача управления движением расплава в миксере, печи или ковше путем одновременного воздействия на расплав несколькими бегущими ЭМ полями совместно с несколькими пульсирующими магнитными полями, находящимися в одной зоне миксера и направленными под различными углами друг к другу. Для реализации способа разработан специальный статор, выполненный в многофазном варианте, фазные катушки которого смещены на величину 1/и для и-фазного исполнения.

При наличии специфической формы образующей печи или ковша разработан индуктор, способный изменять свою форму и повторять огибающую печи или ковша. Он состоит из разъёмного магнитопровода с обмотками, выполненного из прямолинейных частей, между которыми с наружной стороны расположены магнитные клинья. Части магнитопровода с обмотками соединены между собой шарнирами, позволяющими устанавливать необходимые углы раскрытия индуктора.

Для защиты устройств ЭМП жидких металлов в миксерах и печах разработано гнездо, выполненное из немагнитной стали с водоохлаждаемыми каналами и разрезами для улучшения проникновения ЭМ поля в жидкий металл. Хотя гнездо и является конструкцией миксера или печи, его следует рассматривать как часть индукционного устройства и учитывать при расчётах электромагнитных параметров и рабочих характеристик электромагнитных перемешивателей.

С целью оптимизации параметров и характеристик устройств, реализующих рассмотренные способы электротехнологического воздействия, необходимо построить математические модели, учитывающие основные их особенности. На базе разработанных алгоритмов и программ создать методики проектирования таких устройств.

В третьей главе приводится анализ электромагнитного поля в индукционных системах методом дискретизации свойств сред.

Установки для ЭМ воздействия на жидкие металлы: ЭМ перемешиватели сплавов в миксерах, печах и ковшах; дозаторы и насосы жидких металлов; ЭМ перемешиватели жидкой сердцевины слитков и заготовок; рафинаторы расплавов, могут быть различны как по своим функциональным назначениям, так и по конструктивному исполнению. Однако расчетные модели всех устройств содержат нелинейные, анизотропные и движущиеся среды. При математическом моделировании одновременный учет этих факторов возможен только численными методами. В настоящее время для расчёта ЭМ полей широко используются численные методы конечных разностей и конечных элементов. Вместе с тем требуется большая работа при адаптации названных методов и программных средств на их основе к расчёту устройств с нелинейными, анизотропными и жидкометаллическими средами.

В данной работе в основе математического моделирования использован метод дискретизации свойств сред, который успешно применялся для расчета одномерных и двухмерных полей.

Рассмотрим метод дискретизации свойств сред в общей постановке применительно к анализу полей в нелинейных, анизотропных и движущихся средах. На рис. 7 представлено трехмерное пространство. Разбив пространство в направлениях осей X, У, 2 на М, Лг, I частей соответственно, получим М * N * Ь элементарных объёмов. Размеры каждого го объёма равны

Д х£-х<5. Количество разбиений выбрано таким, чтобы изменение ЭМ

поля в пределах элементарного объёма было незначительным. В этом случае массивный элементарный объём можно заменить дискретными аналогами.

На рис. 8 представлен дискретный аналог в виде бесконечно тонких и взаимно перпендикулярных поверхностей. Поверхности обладают как электрическими, так и магнитными свойствами, при этом электрическая и магнитная проводимости поверхностей и массивного элементарного объема одинаковы по всем трем координатам.

На рис. 9 элементарный массивный объем моделируется двумя системами с взаимно перпендикулярными и бесконечно тонкими стержнями. Одна система стержней обладает только электрическими, а другая - только магнитными свойствами. Точки пересечения, «электрических» и «магнитных» стержней сдвинуты относительно друг друга по осям Х,У,2 на расстояния Д/2, с/2 и 3/2 соответственно. Выбор дискретного аналога определяется типом решаемой задачи.

Заменив все массивные элементарные объемы дискретными аналогами, получим расчетную модель в виде бесконечно тонких поверхностей (рис. 10) или бесконечно тонких стержней (рис. 11). На этих рисунках представлены сечения расчетной модели в соответствующих плоскостях.

Для исследования трехмерных полей расчетная модель в виде бесконечно тонких стержней позволяет получить более простые уравнения, практически легко реализуемые на современных ЭВМ. Расчетная модель (рис. 11) позволяет получить уравнения, связывающие напряженности электрического поля в соседних стержнях:

j+L

ь к+1

— — — —

к-1 1

1 ¡-1 ¡vi M

Рис. 7

ш

г

т.л

Рис.8

г

г

H Рис.9

Z+ .X

Н>н .

(tlj)

.V X Y-" Е H

. x

I H I TT . H

Рис. 10

Рис. 11

inj;) u

• НЛ

Рис. 12

Чьи):

-(и;)

■Ф+иу)

5 4,и)

+ Е,

(к-Ш)

3 4-ю)

+ Е,

у)

1,у)

+ Е(к,1+1,у)"

' -"илу)

\ ^ + —

д

Расчетная модель, представленная на рис. 12, позволяет получить уравнения, связывающие напряженности магнитного поля в соседних стержнях:

1 ' " -Н{к,]+и)+-у-Г-~Н(к-!,у,;') +

Н1

(*.У,<) :

е

8 й 5

-у—+ -7— о

/Г*,МО*

т2,ст

<5 тг.ст

- 7{*.У.'Г

/Г,ст

гУ.ст

(2)

где

1

1

Выражение (1) совместно с краевыми условиями при / = 1,2,...,Л^ позволяет

организовать итерационный процесс для определения ¿¿уд) в плоскостях 2-0-

X, (рис. 11). Выражение (2) совместно с краевыми условиями при / = 1,2,..., Л/

позволяет организовать итерационный процесс для определения в

плоскостях У-0-2 расчётной модели (рис. 12).

По описанному выше алгоритму можно представить системы уравнений в

двухмерной постановке для получения других проекций векторов и

; ку Определённые таким образом значения £ и Я могут быть

использованы как первое их приближение при расчёте ЭМ поля в трёхмерной постановке. В этом случае уточнение искомых величин ведётся по исходным выражениям. Порядок алгоритмизации и последовательность решения задачи по плоскостям не являются жёстко установленными. Эти факторы зависят от конструкции и характера физических процессов конкретного устройства и удобства задания краевых условий.

Выше описан подход к решению линейной задачи анализа трёхмерного ЭМ поля при заданных характеристиках у,р,£. В дальнейшем параметры сред могут уточняться известными методами, при этом дискретная модель позволяет легко учесть анизотропию электромагнитных свойств расчётного пространства.

1

1

При наличии в расчётной модели жидкометаллических сред, например среда на рис. 11 движется относительно магнитного поля со скоростью V = ёхУх + ё,У:, правая часть выражения (1) дополняется слагаемыми

■■■ + ¥(Ь)ПкА»°5Ч-ч) + У(Ь)Г(к,,)МоЕ{шу

Электромагнитная сила, действующая на стержень с (рис.11) равна

где

= Цао/^,,)^,,)^,) |д<57, = Яе ^о/^)^)^,,) #(*,,)|д&.

Картину распределения скоростей жидкого металла можно уточнить по уравнениям гидродинамики.

В качестве примера расчета электромагнитного поля на рис. 13 и рис. 14 представлены картины распределения магнитной индукции в индукторе электромагнитного перемешивателя в двух плоскостях.

Разработанные алгоритмы позволяют анализировать электромагнитные и гидродинамические процессы в трех-, двух- и одномерной постановках.

Использование метода дискретизации свойств сред совместно с другими методами математической физики позволяет построить математические модели электротехнических устройств, сочетающие элементы как численных, так к аналитических методов. Выбор конкретной модели определяется поставленной для моделирования задачей.

В четвертой главе рассмотрены математические модели и методы расчёта электромагнитных параметров индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы с замкнутым магнитопроводом. К таким устройствам можно отнести индукционные единицы с ЭМВ, индукционные перемешиватели жидкой сердцевины слитков и заготовок, магнитогидродинамические рафинаторы, индукционные насосы-дозаторы.

Известны индукционные устройства с О-образным, П-образным и Ш-образным магнитопроводам. Для правильного выбора размеров магнитопровода индукционных устройств важное значение имеет степень его насыщения, которую, с учетом изменения магнитной проницаемости, можно определить при помощи метода дискретизации свойств сред представленного в гл. 3.

На рис. 15 представлен эскиз ИЕ, содержащий индуктор и канальную часть. Устройство содержит анизотропные и нелинейные среды -магнитопровод индуктора, а также движущиеся среды - жидкий металл в

канальной части.

\

На рис.16, 18 и 19 представлены сечения системы индуктор- канал различных форм: прямоугольные магнитопровод и канал; круглые магнитопровод и канал; прямоугольный магнитопровод и круглый канал. На рисунках обмотки индукторов с токами представлены в виде токовых слоев с линейными плотностями У, . Наличие и расположение токовых слоев в

о 0,2 0,4 0,6 0,8 Г,o.e.

Рис.21

О 0,1 0,2 03 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ЫО'.с

Рис. 22

расчетных моделях зависят от типа рассматриваемого устройства. В расчетной модели без ЭМВ будет один токовый слой, моделирующий основную обмотку индуктора. В ИЕ с ЭМВ присутствуют три токовых слоя, два из которых моделируют дополнительную обмотку. Расчетная модель ЭМВ жидкой сердцевины слитка будет содержать четыре токовых слоя, моделирующих двухфазную обмотку, токи которой создают вращающееся магнитное поле.

В расчетной модели (рис. 16) электромагнитное поле можно анализировать аналитическим методом интегральных преобразований Г. А. Гринберга в предположении, что канальная часть полностью занимает внутреннее пространство магнитопровода. Решение ищется в виде суммы двух функций , каждая из которых представляет собой ряд Фурье и удовлетворяет определенным краевым условиям. Полученные аналитические выражения позволяют проводить предварительные исследования таких устройств и использоваться в качестве первого приближения для численных и численно-аналитических методов. На рис. 17 показаны зависимости изменения относительной активной мощности индуктора от обобщенного параметра £ при различной длине обмотки Ь: сплошная линия - кривые при симметричном расположении обмотки на магнитопроводе, а пунктирная - при несимметричном расположении.

Если канальная часть заполняет часть пространства магнитопровода, то математическую модель такого устройства можно построить на базе численного метода дискретизации свойств сред, алгоритм которого приведен в гл. 3. Определенный интерес представляет анализ распределен™ плотности тока и скорости вращения жидкого металла по радиусу канала круглого сечения в ИЕ ИКП, в установках рафинирования и ЭМВ жидкой сердцевины слитков. В случае, если устройство имеет круглый магнитопровод и круглый канал, решение задачи может быть аналитическим с использованием метода интегральных преобразований Фурье. При этом круглый канал с металлом заменяется бесконечно тонкими цилиндрическими втулками, на которые воздействует ЭМ поле различной интенсивности. Тогда в области 1 расчетной модели (рис. 18) является справедливым выражение

У2£г1 -]сомйЁ:{ + ¡лйу^ * го!Ё:Х]= О, а для областей 2 и 3 - уравнение Лапласа

У2£г23=0,

решение которых получено аналитически в виде рядов Фурье. В принятой системе координат напряжённость электрического поля учитывается в виде двух составляющих:

где £., - ЭДС трансформации, а второе слагаемое - ЭДС вращения. Тогда плотность тока в любой точке сечения ротора определяется выражением

Выражение для определения мощности, поступающей в ротор, имеет вид

Мощность, поступающая с обмотки статора, определяется выражением

При взаимодействии электромагнитного поля с индуцированными в твёрдожидкостном роторе токами возникают электромагнитные силы, средняя за период объёмная плотность которых равна

/Р = ^МоУЕи =Яе НР1

Тогда электромагнитный момент для каждой из бесконечно тонких втулок

2т

ротора определяется выражением М( = Суммарный момент

о

N

ротора равен М = £ М-,.

1=1

Недостатком полученного решения является наличие специальных цилиндрических функций, каждая из которых представляет бесконечный ряд. Используя дискретизацию канальной части, то есть, заменяя каждую втулку бесконечно тонкой цилиндрической поверхностью, задачу сводят к решению уравнения Лапласа между поверхностями, а свойства металла и его скорость вращения учитывают в граничных условиях. В установке с, прямоугольным магнитопроводом и круглым каналом с вращающимся металлом решение можно получить численно - аналитическим методом.

В цилиндрической системе координат уравнение Лапласа в ¿-й области для напряжённости электрического поля Еимеет вид

дЁ; 1 8Ё1 1 д2Ё, п дрг Р ор р1 д<рг Граничные условия на / -й поверхности описываются выражениями Е-, = Ём, Н„,м -Н^ ,ч"оРАЯр,( +ГА.Ё,. Решение задачи ищется в виде ряда Фурье

Функции £,„(/>,) определены выражениями:

£0,. = С0, + О0,• 1п— при и = 0 ; г

= Сп,(Р" + А,,;/0'" При И * 0.

Из граничных условий получены соотношения

Сп,м = 0,5(с„,+ 2)+ 0„.,рГ2,Х/),0„,,ч1 = -0+ - 2)), (3)

Для анализа особенностей плоских индукционных .устройств технологического назначения могут использоваться численные, численно-аналитические и аналитические методы. Численные методы более точно учитывают технические особенности: нелинейность и анизотропность магнитопровода, гидродинамические особенности движущегося жидкого металла, металлические элементы конструкций миксера или печи в месте установки индуктора. Они позволяют получить более правильную картину распределения электромагнитного поля, чем аналитические. Например, алгоритмы анализа электромагнитного и гидродинамического полей, полученные на основании метода дискретизации свойств сред и приведенные в гл. 3, позволяют исследовать физические процессы в расчетных моделях ЛИМ и учесть анизотропию магнитных свойств сердечника магнитопровода, распределение электромагнитных сил и скоростей жидкого металла в ванне.

Для выявления основополагающих особенностей процессов в ЛИМ и получения приближенных характеристик машин вначале рассмотрены более простые расчетные модели, позволяющие использовать аналитические и численно-аналитические методы. На рис. 25 показана расчетная модель односторонней ЛИМ с неограниченной вторичной частью. При построении модели принято, что магнитопровод индуктора представлен средой с магнитной проницаемостью р = оо и электропроводностью / = 0. Обмотка индуктора представлена поверхностным токовым слоем тока, расположенным по длине И = 2рт. Рабочее тело движется относительно индуктора с постоянной скоростьюУ.

При решении дифференциальных уравнений использованы бесконечные интегральные преобразования и теорема о вычетах. В результате, решение для напряженности магнитного поля в области рабочего пространства получено в следующем виде:

приОч*-<£

+

£ = + (*1(2)тГ)-"0Г2/(1 - «V + 'МОГЖ2 .

мапштопровод

27

мапштопровод

LäHII

• обмотка'

шш

жвдкийтяеталл — _

lie:

3L i

тт

дашшш,

яаикай."Лге1ЭДЦГ .т^оомотка ä о

О

ганг

ïi

L=2pt i ц=яо

1 И

©TT

Рис. 23

Î t \ Ъ

мапштопровод

Рис. 24

¡ с i

ушттшЬммл 't

IP. О ' —,

Рис. 25

в 1,6

1,2

0,8

0,4

О

И

(д=°о.т=0

kn=û,ï=0 ,

-, '/////////////////////////Л

П 2 H 3 И 4 Ji-lH i Й+И N N+1

ШХ:

: Дт'";"

Л-

i i.

Awl

N+1

Phc. 26

Рис. 27

1, А kl V у ul

и V у \ s К

/ У Ч

J г N

1 2 _L 3 & X

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 X,M

Рис. 2S

Рис. 29

град Î,A

60- 50

30- 40

0- 30

-30- 20

-60- 10

I

Ni1

150 ПО 190 с, 230С|>мкф

Рис. 30

Рис.31

Полученные выражения для характеризуют изменение магнитного поля в области входа, активной зоны и выхода индуктора, что позволило представить электромагнитные мощность и силу в виде суммы составляющих:

С* __ о .с _ /г 4. р

— эм —эма эм гэмо гкэ>

где 5 .ы0, Рзмо представляет собой ЭМ мощность и силу, обусловленные нормальным бегущим полем, а Р'кз - мощность и силу, обусловленные полями продольных краевых эффектов. Представив §зм и Рэм в виде

27/

где /л, - число фаз индуктора, 2ЭИ0 и - комплексные электромагнитное сопротивление и сопротивление краевых эффектов соответственно, получена схема замещения (рис. 26). На схеме 2Х = + сопротивление рассеяния обмотки. Схема замещения (рис. 26) подобна схеме замещения трансформатора, когда вторичные ЭМ величины не представляют непосредственного интереса. Например, в индукторе для ЭМП первичная часть удалена от вторичной и влияние последней ослаблено.

Полученная расчетная модель является удобной для анализа дифференциальных и интегральных характеристик индукционной машины и изучения влияния полей краевых эффектов на ее рабочие характеристики. Однако для определения путей улучшения характеристик линейной машины и снижения вредного влияния полей продольных краевых эффектов, непрерывный токовый слой следует заменить его дискретными аналогами.

На рис. 27 показана расчетная модель двухсторонней ЛИМ, в которой первичные токи, характеризующие основную токовую нагрузку в пазах, представлены в виде дискретных токовых слоев, расположенных в зазоре между сердечниками. Такая модель описывает индуктор двухсторонней индукционной машины, часто использующейся в качестве электромагнитного насоса-дозатора.

В области рабочего тела ЭМ поле описывается выражением

д2л, . . ал,

дх сх

решением которого является уравнение

А, = С,е*х+ 0^*, где С,-, О, - постоянные интегрирования; рх и р2- комплексные корни характеристического уравнения. Используя граничные условия и учитывая, что на краях С, =0, ОЛЧ1 = 0, получены рекуррентные соотношения для постоянных интегрирования в виде

см =--, ~>

Р 2 - РI Рг~ Р1

и1 - • иЫ--■

Р\ ~ Р2 Р\- Р2

Тогда напряженность электрического поля ¿¡, магнитная индукция 5, в области ¡' -го токового слоя определяются выражениями

£, = -]С0А, = -у©(с,еЛ* + Авй')> = ~ = +

ах

что позволило найти электромагнитные мощности и силы. На рис. 28 представлены кривые распределения магнитной индукции по длине машины (непрерывная линия - расчет, штриховая линия - эксперимент) с параметрами 2р = 4, е0 =28,4, 5 = 0,3.

Для определения путей улучшения рабочих характеристик индукционной машины при помощи данной расчетной модели решена задача поиска технических решений, улучшающих технико-экономические показатели машины. Например, варьированием параметров: расстоянием между токовыми слоями фазами токовых слоев .^л»). ПРИ

определенном скольжении, удалось повысить значение КПД и созр на 3 - 5% по сравнению с традиционным расположением проводников в пазах обмотки индуктора.

Устройства с плоским индутором и высокотемпературным рабочим телом во многих случаях выполняются с двухфазной обмоткой , что обусловлено большим немагнитным зазором и ограниченной длиной индуктора. Обмотка может быть выполнена без индуктивной связи между катушками и с индуктивной связью. В последнем случае в двухфазной ЛИМ образование бегущего ЭМ поля можно получить при использовании явления резонанса в индуктивно связанных контурах (рис. 29), при условии, что коэффициент индуктивной связи находится в области значений

«0,3. Тогда

для условия полного резонанса справедливы выражения

Г Й1/ ■ }а>ми _ уа>0м\х

* ~ Н +<2>оМ2); Л '

показывающие, что токи в фазах будут сдвинуты друг относительно друга на угол я-/2. Величины токов в контурах и сдвиг их фаз относительно друг друга зависят от параметров индуктора, емкости конденсаторов и добавочного активного сопротивления. На подобном принципе успешно реализован двухфазный индукционный насос-дозатор. На рис. 30 представлены его рабочие характеристики. Так как индуктор работает в режиме резонанса напряжения, то входное сопротивление будет равно чисто активному сопротивлению (соя р = 1), а мощность, потребляемая из сети, будет равна активной мощности, где а>0 - резонансная частота.

При наличии большого числа контуров можно получить аналогичным образом многофазную индукционную машину при питании одного (или нескольких) контуров от однофазной сети.

Полученные аналитические и численно-аналитические решения использованы также в качестве первого приближения более строгого анализа в двух- и трехмерной постановках.

На основе метода дискретизации свойств сред определены дифференциальные и интегральные характеристики бесканального электромагнитного перемешивателя, разработанного по заказам предприятий цветной металлургии. На рис. 31 представлена картина магнитного поля индуктора в поперечном сечении. Распределение магнитного поля индуктора при боковом сечении показано на рис.13, а при фронтальном - на рис. 14. Перемешиватель имеет параметры: 2р = 1, / = 0,65Гц, г = 1.« ,5 = 185кВА.

В работе также уточнены параметры схемы замещения установки, даны технические рекомендации по улучшению ее эффективности.

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований индукционных единиц с ЭМ вращателями, ЭМ перемешивателя, ЭМ дозатора на физических моделях и промышленных агрегатах.

Исследования ИЕ с устройствами для создания вращательного движения жидкого металла проводились на физических моделях ИЕ печи ИАК-40/3,5, выполненных в масштабе 1:3. В качестве моделирующего металла использовался галлий (т «30'С. Общий вид физической модели ИЕ показан на рис. 32. Подобие физических процессов в каналах ИЕ модели соблюдалось при питании её напряжением частотой 450 Гц. Для измерения скорости азимутального движения жидкого металла в каналах модели ИЕ был установлен датчик-вертушка. На рис. 33 представлены зависимости скорости вращения жидкого металла в охваченном магнитопроводом канале от величины тока обмотки индуктора при подключении катушки типа А (сплошная линия) и катушки типа Б (пунктирная линия). Распределение интенсивности вращения металла по высоте каналов модели показано на рис. 34. Исследования катушки типа Б показали, что если секции такой катушки, включенные встречно, расположить на стержне с обмоткой индуктора, то скорость вращения жидкого металла будет максимальной и в охваченном канале составлять 552,6 об/мин, а в неохваченном - 493,4 об/мин. Проведённые замеры скорости вращения жидкого металла в каналах ИЕ печи ИАК-40/3,5 показали величину 300 об/мин для охваченного и 250 об/мин для неохваченного каналов. Такие скорости вращения расплава позволили уменьшить зарастание продольных каналов шлаками и окислами, создать транзитное течение через них и снизить перегрев металла в ИЕ. Наиболее точную информацию о распределении электромагнитного и теплового полей в области каналов ИЕ можно получить, исследуя ИЕ печи ИАК-40/3,5 (рис.35). Анализируя зависимости видно, что неравномерное распределение температуры по поверхности каркасов продольных каналов вызвано неоднородностью потока рассеяния, отличие которого для охваченного и неохваченного магнитопроводом каналов не превышает 10 - 15%. Максимальные значения магнитного и теплового полей наблюдаются со стороны обмотки индуктора (рис. 35, т. 3), что согласуется с распределением плотности тока по окружности каналов ИЕ, полученных

п,

об/мкн

/ г

/ у

Е

Рис. 32

28 № 60 «0 100 120 140 [иА

Рис. 33

5 1015 20О,с

Рис. 34

1 2

Рис. 35

индуктор

Рис. 36

| инлуктор 1ЭМ- ПОЛЯ

Фср.хмгг-а^—^^оркзмсра^-^

I ¡1 Ш

Рис. 37

600 500 400 300 200 100 О

/

г

2 4 6 8 10 12 14 1б1,Дг,А

Рис. 39

Рис. 38

■гА

1 2 3 4 5 К„Ом Рис. 40

расчетным путем. Несущественные отличия величины магнитного поля, скоростей вращения металла в каналах ИЕ для охваченного и неохваченного магнитопроводом каналов подтверждают правомерность построения единых расчетных моделей для этих узлов ИЕ. Исследования ЭМ вращателя на печи ИАК-1/1,5 показали интенсивное образование шаровидных газоокисных конгломератов, которые легко удаляются с поверхности металла, что позволяет проводить очистку расплава и его дегазацию. Эта особенность была положена в основу создания установки МГДР для внепечного рафинирования алюминиевых сплавов, которая успешно прошла испытания на ОАО «КраМЗ».

Исследование эффективности перемешивания электропроводных расплавов в миксерах и печах при помощи бесканального ЭМ-перемешивателя проводились на физической модели 1:15 миксера ёмкостью 40 тонн. На рис. 36 отмечена траектория движения металла в ванне модели при движении его в одну сторону. У стенки миксера в месте установки индуктора скорость слоя металла на модели достигала У1 - 0,15-0,2 м/с при ширине потока I = 0,015 м. В дальнейшем происходит расслаивание струи движущегося металла и снижение скорости до Ки= 0,025 м/с. При реверсе бегущего ЭМ поля индуктора картина движения металла зеркально отображается. Таким образом, прорабатывается расплав во всём объёме ванны, включая угловую часть миксера. Исследование эффективности работы комплекса ЭМ перемешивания на промышленных агрегатах проверялось при помощи текущего контроля химического состава расплава путём отбора проб из различных точек ванны. Результаты химического анализа проб подтвердили однородность химического состава во всём объёме ванны миксера через 10-20 мин перемешивания. При этом, измерения скорости движения металла в миксере (рис. 37) и выявление характера его движения позволили реализовать технологию перемешивания алюминиевых сплавов, которая успешно используется в настоящее время на АО «ОКСА» г. Саяногорска и других предприятиях. Проведённые экспериментальные исследования ЭМ параметров индуктора и их сравнение с расчётными показали удовлетворительное совпадение, что подтверждает правомерность предложенной методики.

Разработанная экспериментальная установка ЭМ насоса - дозатора (схема представлена на рис. 38), выполнена в двухсердечниковом варианте и изготовлена в масштабе 1:1. Установка позволяет исследовать ЭМ характеристики насоса - дозатора при скорости жидкого металла в металлопроводе равной нулю. На рис. 39 и 40 показаны напорная и регулировочная характеристики насоса соответственно.

По результатам математического и физического моделирования разработан проект конструкции ЭМ вращателя жидкой сердцевины стальной « заготовки в УНРС для ОАО «Сибэлектросталь» г. Красноярска. Работа выполнена в рамках программы «Активизация инновационной деятельности в Красноярском крае», финансируемой администрацией Красноярского края и Министерством образования РФ.

12. Христинин Р. М., Тимофеев В. Н. Расчётная модель линейной индукционной машины // Вестник Уральского государственного технического университета "Современные проблемы энергетики, электротехники и электротехнологии": Сб. науч. тр. - Екатеринбург: УГТУ, 1995. - С. 89 - 92.

13. Христинич Р. М., Первухин М. В., Авдулова Н. А. Повышение качества стальных заготовок на металлургических заводах Сибири // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Красноярск: КГТУ, 2000. - С. 277 - 278.

14. Христинич Р. М., Тимофеев В. Н., Первухин М. В. Влияние магнитогидродинамических свойств жидкометаллического ротора на характеристики индукционной электрической машины // Fourth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical System. St, Peterburg, Russia, 1999. - P. 857 - 862.

15. Христинич P. M., Тимофеев В. H. Индукционная машина для перемешивания жидкой фазы заготовки круглого и прямоугольного сечений // Third International Scientific and Technical Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical System. Alushta., Ukraine, 1997. - P. 273 - 278.

16. Numerical-analytical method for electromagnetic field calculation of devices with noncoordinate and moving surfaces/ R. Khristinitch, V. Timofeyev, S. Boyakov, S. Ribakov, F. Sarapulov // IX International Symposium on Theoretical Electrical Engineering. Palermo, Italy, 1997. - P. 407 - 410.

17. Устройство электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов 1 Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков, А. А. Темеров, Н. П. Маракушин // Международная конференция «Unconventional Electromechanical and Electrical System». Szczecin, Poland, 1996. - P. 407 - 410.

18. Electromagnetic Field of induction channel furnaces with the devices for rotary movement of smelt / R. M. Khristinitch, S. A. Boyakov, S. A. Ribakov, N. P. Marakushin, S. A. Michailenko // 8 th International Symposium on Theoretical Electrical Engineering. Thessaloniki, Greece, 1995. - P. 106 - 108.

19. A. c. 1130077, СССР, МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Р. М. Христинич (СССР). - № 3595863/22-02; Заявлено 31.03.1983. - Для служебного пользования.

20. А. с. 1195168, СССР, МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / А. Ф. Колесниченко, Ю. М. Гориславец, В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Р. М. Христинич (СССР). - Опубл. 30.11.1985. Бюл. № 44.

21. А. с. 1206902, СССР, МКИ3 Н02К17/04. Способ вращения электропроводного тела / А. Ф. Колесниченко, Ю. М. Гориславец, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, А. А. Темеров (СССР). Опубл. 23.01.1986. Бюл.№3.

22. А. с. 1300284, СССР, МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, Р. М. Христинич, А. А. Темеров, В. А. Золотухин (СССР). - Опубл. 22.05.1985. Бюл. № 12.

23. А. с. 1377555, СССР, МКИ3 F27D1/00. Отъёмная индукционная единица / С. А. Бояков, В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Р. М. Христинич, В. А. Золотухин, Р. Ф. Куртбединов (СССР). - Опубл. 29.02.1988. Бюл. № 8.

24. А. с. 1429692, СССР, МКИ3 Р27011/06. Отъёмная индукционная единица / С. А. Бояков, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, Ю. М. Гориславец, А. Ф. Колесниченко, А. А. Темеров (СССР). - № 4172184/31-02; Заявлено 04.01.1987. - Для служебного пользования.

25. А. с. 1469274, СССР, МКИ3 Р27011/06. Отъёмная индукционная единица / А, А. Темеров, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, С. А. Бояков, И. Г. Рясик, Р. Ф. Куртбединов (СССР). - Опубл. 30.03.1989. Бгол. №12.

26. А. с. 1697577, СССР, МКИ3 Н02К44/06. Электромагнитный перемешиватель жидкого металла / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, С. А. Бояков, Л. М. Протопопова (СССР). - № 4755856/25; Заявлено 01.11.1989. - Для служебного пользования.

27. А. с. 1527467, СССР, МКИ3 Р271311/06. Способ вращения жидкого металла в каналах отъёмной индукционной единицы / В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Р. М. Христинин, С. А. Бояков, Л. М. Протопопова, Т. А. Волкова (СССР). - Опубл. 07.12.1989. Бюл. № 45.

28. А. с. 1693968, СССР, МКИ3 Р27Э23/04. Электромагнитный перемешиватель жидкого металла / В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, Л. М. Протопопова, Н. А. Даничева (СССР). - № 4706076/02; Заявлено 15.06.1989. - Для служебного пользования.

29. А. с. 1669254, СССР, МКИ3 Р27Б11/06. Отъёмная индукционная единица / В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, Р. М. Христинич, А. А. Темеров (СССР). - № 4714970/02; Заявлено 04.07.1989. - Для служебного пользования.

30. А. с. 1690228, СССР, МКИ3 Н05В6/20. Индукционная плавильная установка с отъёмной индукционной единицей / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, Л. М. Протопопова, А. А. Темеров (СССР).). - Опубл. 07.11.1991. Бюл. №41.

31. Патент 1809507, РФ, МКИ5 Н02К41/025. Индуктор линейной индукционной машины / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков. - Опубл. 15.04.1993. Бюл. № 14.

32. Патент 2069443, РФ, МКИ6 Н02К41/025. Линейная индукционная машина / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, А. А. Темеров. -Опубл. 20.11. 1996. Бюл. № 32.

33. Патент 2113672, РФ, МКИ6 Р27023/04. Способ электромагнитного перемешивания электропроводных расплавов / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков. - Опубл. 20.06.1998. Бюл. № 17.

34. Патент 2116160, РФ, МКИ6 В22011/12. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев. - Опубл. 27.07.1998. Бюл. № 21.

35. Патент 2112626, РФ, МКИ6 В22Э11/12. Способ непрерывного литья заготовок / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев. - Опубл. 10.06.1998. Бюл. № 16.

36. Патент 2132028, РФ, МКИ6 Р27023/04. Способ электромагнитного перемешивания электропроводного расплава / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков. - Опубл. 20.06.1999. Бюл. № 17.

37. Патент 2130502, РФ, МКИ6 С22В9/00. Способ электромагнитного рафинирования электропроводного расплава / Р. М. Христинин, В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков. - Опубл. 20.05.1999, Бюл. № 14.

38. Патент 2130359, РФ, МКИ6 F27D23/04. Статор для электромагнитного перемешивания жидкого металла / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, Н. П. Маракушин. - Опубл. 20.05.1999. Бюл. № 14.

39. Патент 2130503, РФ, МКИ6 С22В9/00 Устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов / Р. М. Христинин, В. Н. Тимофеев, Н. П. Маракушин. - Опубл. 20.05.1999. Бюл. № 14.

40. Патент 2148291, РФ, МПК7 Н02К1/12. Статор для электромагнитного перемешивания стали в дуговых сталеплавильных печах и сталеразливочных ковшах / Р. М. Христинич. - Опубл. 27.04.2000. Бюл. № 12

41. Патент 2150777, РФ, МПК7 Н02К41/025. Способ создания многофазного бегущего электромагнитного поля / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, В. В. Стафиевская. - Опубл. 10.06.2000. Бюл. №16.

42. Индукционная канальная печь с принудительной циркуляцией металла / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, С. А. Бояков // Новые металлургические технологии и оборудование: Тез. докл. Всесоюзного семинара-совещания. - Новосибирск, 1987. - С. 16 - 17.

43. Христинич Р. М., Тимофеев В. Н., Бояков С. А. Электромагнитные вращатели жидкого металла в индукционных канальных печах // Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий: Тез. докл. регион, науч.-тех. конф. - Комсомольск-на Амуре, 1989. - С. 40 - 41.

44. Разработка, изготовление и внедрение в производство электромагнитных устройств для технологических процессов литья и плавки цветных металлов / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков // Мелкосерийная и малотоннажная наукоёмкая продукция: Тез. докл. Всероссийского научного семинара. - Саратов, 1993. - С. 46 - 47.

45. Электромагнитный дозатор жидкого металла / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков // Проблемы техники и технологий XXI века: Тез. докл. науч.-тех. конф. с междун. участием . - Красноярск: КГТУ, 1994.-С. 32.

46. Mathematical modelling of electromagnetic field of non-channei electromagnetic mixer / V. N Timofeyev, R. M. Khristinitch, S. A. Boyakov, S. A. Ribakov // Математичне моделювання в електротехшш й електроенергетищ: Тез. докл. 1-й Международной науч.-тех. конф.-Украина: Львов, 1995.С. 43 -44.

47. Methods of Boundary Collocations and Media Properties Digitization for Electromagnetic Field Calculation / V. N Timofeyev, R. M. Khristinitch, S. A. Boyakov, S. A. Ribakov // The Seventh Biennial IIIE Conference on Electromagnetic Field Computation. Okayama: Japan, 1996. - P. 439.

48. Христинич P. M., Тимофеев В. H. Электротехнический комплекс для электромагнитного перемешивания жидкой стали в ручьях машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) // Электротехнические комплексы

автономных объектов. Наука, производство, образование: Тез. докл. науч.-тех. конф. - Москва: МЭИ, 1997.-С. 109-110.

49. Khristinitch R. М., Timofeyev V. N, Marakushin N. P. Method and Devices for Measuring Speed of High Temperature Electroconducting Media Movement // Conference on Actual Problem of Measuring Technique: International conference. -Kyiv: Ukraine, 1998. P. 218 - 219.

50. Расчёт линейного асинхронного двигателя как исполнительного звена электропривода / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, Н. П. Маракушин, В. В. Стафиевская // Тез. докл. II Международной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода. - Ульяновск, 1998. - С. 97-98.

51. Христинич Р. М., Тимофеев В. Н. Установка для электромагнитного рафинирования алюминиевых сплавов // На рубеже веков: итоги и перспективы: Тез. докл. Всемирного электротехн. конгресса. - Москва, 1999. -С. 207 - 208.

52. Тимофеев В. Н., Христинич Р. М., Стафиевская В. В. Разработка и внедрение комплексов электротехнологического воздействия на жидкие металлы // Труды III Международной конференции по физико-техническим проблемам электротехнических материалов и компонентов. - Клязьма, 1999. -С. 73 - 74.

Всего по теме диссертации опубликовано более 80 работ.

Личный вклад соискателя в результаты работ заключается в постановке и исследовании проблем повышения эффективности и надежности ИЕ с ЭМВ, разработке установок рафинирования, ЭМ перемешивателей расплавов в миксерах и печах, ЭМ перемешивателей жидкой сердцевины слитков и заготовок, ЭМ насосов-дозаторов, в выборе и разработке методов исследований их дифференциальных и интегральных характеристик, интерпретации результатов исследований и определении путей их реализации; в научном руководстве отдельными разработками, созданием и внедрением выполненных работ. Работы [1-4,40J -выполнены автором лично. В работах в соавторстве соискателем сделано следующее: [5 - 7, 9, 11, 14, 15, 18, 45, 50] -осуществлена постановка задачи и проведено математическое моделирование устройств; [8, 10, 12, 16, 17, 20, 22, 23, 42, 43, 46, 47, 51, 52] - получены основные выражения и проведен расчет параметров устройств; [19, 21, 24, 26, 29, 31, 33, 44, 49] - выполнены экспериментальные исследования и осуществлена техническая проработка устройств; [25, 32, 34-39, 41, 48] -разработаны научные идеи и написана основная часть работы; [13, 27, 28] -оказаны научные консультации. В остальных работах, выполненных в соавторстве, соискатель принимал участие в проведении математического и физического моделирования и его доля составляет не менее 50 %. ,

Подписано к печати « 3 » октября 2000г

Тираж 100 экз. Заказ № Jf¿T.

Отпечатано в типографии КГТУ.

660074, Красноярск, ул. Киренского, 26.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ.

1.1. Общие подходы к применению электротехнических комплексов на основе индукционных устройств с жидкометаллическим рабочим телом в металлургии.

1.2. Индукционные устройства с замкнутым магнитопроводом для электротехнологического воздействия на жидкие металлы и особенности преобразования энергии в них.

1.3. Индукционные устройства металлургического назначения на базе линейных индукционных машин.

1.4. Краткий обзор работ по теоретическому и экспериментальному исследованию индукционных устройств.

Россия является одной из самых богатых стран в мире по природным ресурсам и энергетическим запасам. Однако природные ресурсы являются не безграничными и их необходимо разумно и эффективно использовать при добыче и переработке. Перспективным направлением использования природных ресурсов является их глубокая наукоёмкая переработка, задействующая интеллектуальный потенциал страны. В России для этого имеются все условия: развита инфраструктура энергетики, химии, металлургии, машиностроения. Известно, что эти отрасли являются энергоёмкими. Так, при оценке перспектив развития электротехнологического оборудования следует учитывать, что доля потребления им электроэнергии составляет более 30% от общего потребления электроэнергии и продолжает увеличиваться [1]. Однако, энергетическая система Западной и Восточной Сибири, включающая гидроэлектростанции и тепловые станции, способствует развитию этих отраслей, в частности - способствует развитию лёгкого и тяжёлого машиностроения, так как только с его интенсивным подъёмом можно сделать вывод о реальном росте экономики. В то же время, для развития машиностроения необходимо, чтобы в полную силу заработала цветная и чёрная металлургия на качественно новом уровне. В современных условиях хозяйствования машиностроительный комплекс предъявляет всё более высокие требования к первичной составляющей своей продукции: заготовкам, слиткам, прокату. В связи с этим, металлургические заводы обязаны уделять особое внимание качеству выпускаемой продукции, чтобы она находила своего потребителя на внешнем и внутреннем рынках.

Основной проблемой качества заготовок и слитков, отливаемых на заводах цветной и чёрной металлургии является неоднородность химического состава, наличие примесей в заготовке, укрупнённая кристаллическая структура, присутствие осевой ликвации и микротрещин в заготовке или слитке. Проблему качества литых заготовок и слитков необходимо решать комплексно, уделяя внимание всем звеньям технологической цепочки: приготовлению сплавов (выплавке), рафинированию, транспортировке и дозированию, разливке.

Одним из основных направлений совершенствования металлургической технологии, экономии энергетических и материальных ресурсов, является более эффективное управление технологическим процессом на основе воздействия электромагнитного поля (ЭМ) и токов на вещество, что позволяет изменять его агрегатное состояние, физические и химические свойства. Последнее требует создания специальных электрических устройств, в основном, удовлетворяющим двум основным критериям: надёжности и эффективности. Поэтому электрические машины классического исполнения не всегда пригодны для выполнения технологических операций с высокотемпературным жидким металлом.

К современным основным агрегатам для выплавки и приготовления сплавов в чёрной и цветной металлургии можно отнести: индукционные канальные и тигельные печи, дуговые печи, пламенные печи, миксеры, ковши; к вспомогательным - установки для рафинирования сплавов, комплексы для электромагнитного перемешивания расплавов. К основным перспективным устройствам для разливки сплавов относятся: машины непрерывного литья заготовок, установки непрерывной разливки стали, литейные машины; к вспомогательному оборудованию - электромагнитные насосно-дозирующие устройства и системы электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков. Основными показателями, характеризующими эффективность работы основного плавильного оборудования являются: расход топлива или электроэнергии; производительность печи, миксера, ковша; качество получаемого сплава; величина безвозвратных потерь металла; возможность применения средств механизации и автоматизации трудоёмких процессов; экономичность оборудования. Учитывая, что электротехнологическое оборудование в металлургии - дуговые сталеплавильные печи (ДСП) и дуговые сталеразливочные ковши (ДСК), печи сопротивления, индукционные печи, миксеры, и т. п. потребляет огромное количество энергии и его работа оказывает влияние на работу смежного оборудования, к качеству работы такого оборудования предъявляются особые требования [2,3]. Наиболее полно отвечают этим показателям электрические индукционные канальные печи (ИКП), имеющие стабильный режим работы [4-8]. Однако по техническим и технологическим особенностям в чёрной металлургии ИКП не приобрели широкого распространения и применяются, в основном, для выплавки чугуна. Наиболее широко известно их применение для приготовления сплавов на основе меди и алюминия. А поскольку сплавы на основе алюминия являются очень широко применяемыми, то наибольшее развитие получили индукционные канальные печи для их приготовления.

Основным узлом ИКП, где происходит преобразование электрической энергии в тепловую и механическую энергии является индукционная единица (ИЕ). По принципу действия ИЕ аналогична трансформатору, вторичной обмоткой которого является канальная часть, заполненная жидким металлом. При подключении первичной обмотки ИЕ к сети переменного напряжения, в канальной части индуцируется электрический ток, обеспечивающий выделение тепловой энергии. За счёт циркуляции металла происходит тепломассообмен между канальной частью и ванной печи.

В настоящее время существует достаточно много модификаций индукционных канальных печей для выплавки чёрных и цветных металлов. Наибольшее распространение получили ИКП для выплавки алюминиевых сплавов типа БК и ИАК: БК-16 успешно эксплуатируются на Белокалитвинском металлургическом заводе, а печи типа ИАК на ОАО «Красноярский металлургический завод», для которого была впервые разработана в ОАО «ВНИИЭТО» индукционная канальная печь ИАК-16. Основными недостатками ИКП являются зарастание каналов ИЕ окислами и шлаками, трудоёмкость и длительность ремонта. Накопленный опыт эксплуатации позволил специалистам ОАО «КраМЗ» г. Красноярска, ОАО «Сибэлектротерм» г. Новосибирска и ОАО «ВНИИЭТО» г. Москвы создать принципиально новые ИЕ, на базе которых разработаны крупнотоннажные индукционные канальные печи типа ИАК-25/2,1; ИАК-40/3,5; ИАК-100/4,5.

В разработке и создании ИКП принимали участие учёные и специалисты: М. Я. Столов, А. В. Арефьев, В. А. Альбицкий, М. Я. Левина, А. А. Простяков -ОАО «ВНИИЭТО»; М. Я. Коротков, Б. И. Бондарев - ОАО «ВИЛС»; Н. А. Сорокин, Л. Ю. Нифонтова - ОАО «БКМЗ» г. Белая Калитва, М. Б. Оводенко, А. Н. Кузнецов, В. А. Золотухин, 3. 3. Юхнович, А. А. Темеров- ОАО «КраМЗ», В. Н. Тимофеев - Красноярский государственный технический университет (КГТУ) г. Красноярска; А. Ф. Колесниченко, Ю. М. Гориславец -Институт электродинамики (ИЭД) г. Киева и другие специалисты.

Одним из недостатков ИКП является зарастание каналов ИЕ шлаками и окислами. Механическая очистка влечёт за собой простои оборудования и сокращение срока службы из-за повреждения футеровки каналов. Для уменьшения зарастания каналов окислами в процессе плавки можно создать вращательное движение металла в каналах посредством электромагнитных сил [9 - 11], которые обеспечиваются наложением ЭМ поля обмотки индуктора и поля дополнительных катушек, получивших название электромагнитных вращателей (ЭМВ) [12]. Вращательное движение жидкого металла в канале ИЕ приводит к возникновению поступательного движения расплава из канальной части в ванну печи, что улучшает тепломассообмен и позволяет увеличить мощность ИКП.

Индукционная единица, снабжённая ЭМВ, преобразует потребляемую из сети электрическую энергию в тепловую и механическую энергии вращающегося расплава в каналах. Таким образом, процесс преобразования электрической энергии в ИЕ с ЭМВ аналогичен процессу в электрических машинах. Отличие состоит в том, что тепло, выделяющееся в электрических машинах и трансформаторах снижает их коэффициент полезного действия, а в ИЕ выделение тепловой энергии является основным технологическим процессом.

Исследования работы ИЕ с ЭМВ позволили обнаружить, что бесконтактное вращательное движение металла позволяет воспроизвести в каналах ИЕ процесс коагуляции, в результате которого неметаллические включения скатываются в шары и всплывают на поверхность [13 - 16]. В результате этого явления на базе ИЕ печей ИАК были разработаны устройства для внепечного магнитогидродинамического рафинирования (МГДР) алюминиевых сплавов, существенно повышающие их качество [17]. В установках МГДР вращение жидкого металла в канальной части ИЕ при помощи ЭМВ является определяющим для нормального протекания технологического процесса рафинирования, а само устройство всё больше напоминает индукционную машину с особенностями трансформатора и асинхронного двигателя. Однако, не смотря на сходство физических процессов между электрическими машинами и PIE с ЭМВ, существенные конструктивные различия между ними не позволяют в полной мере использовать классическую теорию электрических машин для описания электромагнитных процессов в ИЕ с дополнительными устройствами. Не все существующие методики электрического расчёта ИЕ [12,18 - 22] учитывают наличие ЭМВ. Кроме того, их использование даёт большие погрешности при проектировании крупнотоннажных канальных печей и ИЕ с большими поперечными сечениями каналов. Более точной методикой расчета ИЕ, в том числе и с учетом ЭМВ, является методика, разработанная под руководством В. Н. Тимофеева. Однако в ней также недостаточно точно учитывается нелинейность, анизотропность конструктивных элементов устройств и гидродинамические особенности жидкого металла, что вносит погрешности при их проектировании и создает неудобства при эксплуатации таких устройств.

В металлургии приготовление высококачественных сплавов и их технологическая доводка ведётся и в других типах печей, а также - миксерах и ковшах. В чёрной металлургии - это дуговые сталеплавильные печи и сталеразливочные ковши; в цветной металлургии - пламенные печи, печи и миксеры сопротивления.

Важной задачей при получении качественных сплавов цветных и чёрных металлов является их перемешивание в печах, миксерах и ковшах. Так, электромагнитное перемешивание (ЭМП) специальных сталей в дуговых сталеплавильных печах и дуговых сталеразливочных ковшах даёт возможность [23 -26]:

- сократить продолжительность периода раскисления и десульфации;

- уменьшить содержание неметаллических включений;

- сократить время, необходимое для наведения конечного шлака;

- ускорить процесс усвоения легирующих добавок.

Исследования ЭМП сталей в ДСП и ДСК вошли в интенсивную фазу с середины 40-х годов. В России, в основном, такие работы велись в Московском институте стали и сплавов Н. В. Окороковым, И. Ю. Зерновым, Н. И. Бортничуком и др. Промышленные испытания проводились на заводе «Днепросталь» при участии А. Ф. Трегубенко, А. Я. Коваленко, А. Я. Затуловского и других.

За рубежом подобные работы велись корпорацией «ASEA BROWN BOVERY» (ABB) и, в частности, отделением крупных электрических машин в г. Вестерасе, Швеция. Из всех электромагнитных способов перемешивания сталей в ДСП и ДСК: при помощи вращающейся дуги, при помощи вращающихся электромагнитов, при помощи линейного индуктора бегущего электромагнитного поля, последний оказался наиболее эффективным и предпочтительным перед остальными.

В России разработка и изготовление индукторов для электромагнитного перемешивания сталей и сплавов была поручена ОАО «Электросила» под руководством А. Г. Чеповецкого и В. П. Чернявского, которыми была разработана серия подобных машин с водяным охлаждением обмоток типа СЭП - для перемешивания стальных сплавов в ДСП и СКЭП - для перемешивания сталей в ДСК. В НИИ ОАО «Электросила» под руководством А. Г. Чеповецкого разработана инженерная методика расчёта таких индукторов, основанная на классической теории электрических машин.

Начиная с 80-х годов ЭМП успешно применяется в цветной металлургии и, особенно, для перемешивания сплавов на основе алюминия, приготавливаемых в миксерах и печах. Электромагнитное перемешивание сплавов в цветной металлургии также имеет ряд следующих преимуществ по сравнению с обычными методами перемешивания [27, 28]:

- улучшается равномерность химсостава в объёме всей ванны миксера;

- снижается расход легирующих добавок;

- интенсифицируется тепломассообмен и ускоряется ведение плавки;

- уменьшается количество шлака и ускоряется процесс его удаления.

Путём моделирования на низкотемпературных металлах изучены вопросы стыковки и размещения индуктора бегущего электромагнитного поля с ваннами различных ёмкостей [25] и определен характер движения жидкого металла при ЭМП. Теоретические сведения о поведении жидкого металла при электромагнитном перемешивании приведены в [29,30].

На практике, для перемешивания расплавов цветных металлов (например - алюминия) используется два способа ЭМП металла в миксерах и печах, различающиеся по виду стыковки индуктора с ванной плавильно-литейного агрегата - канальный и бесканальный.

Разработанные в ИФ АН Латвии Специальным конструкторским бюро магнитной гидродинамики (СКБ МГД) под руководством Э. А. Исидорова, В. Г. Сиротченко, Г. А. Пахомова, Ф. К. Теплякова электромагнитные перемешиватели канального типа и внедрённые на заводах ОАО «БрАЗ» г. Братска, ОАО «КрАЗ», ОАО «КраМЗ» г. Красноярска, ОАО «СаАЗ» г.

Саяногорска и других заводах доказали свою эффективность [31,32]. Однако, в процессе эксплуатации этих устройств происходит зарастание каналов шлаками и окислами, а также наблюдается протекание металла через футеровку в месте установки индуктора, что приводит к выходу индукторов и миксеров из строя и к большим затратам на восстановительные работы.

В связи с этим, целесообразно для перемешивания алюминиевых сплавов в миксерах и печах использовать бесканальный способ, который успешно реализуется в чёрной металлургии. По этому пути пошли разработчики корпорации ABB, которые устанавливают индукторы бегущего электромагнитного поля со стороны подины миксера или печи. Однако, такие технические решения не учитывают конструктивные особенности плавильно -литейного оборудования России, стран СНГ и Восточной Европы. Это приводит к неоправданным потерям мощности из-за больших расстояний между индуктором и жидким металлом, требует наличия дорогостоящего вспомогательного оборудования.

В КГТУ под руководством В. Н. Тимофеева созданы новые способы и разработаны электротехнические комплексы для бесканального электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов в миксерах и печах с возможностью установки индуктора с боковой стороны плавильного агрегата. Это позволяет активно использовать электромагнитные поля краевых эффектов индуктора для управления движением расплава и конфигурацию миксера или печи - для создания траектории жидкого металла. Такие комплексы успешно эксплуатируются в течение более 5 лет на ОАО «КраМЗ», ОАО «КрАЗ», ОАО «СаАЗ».

Разливка и транспортировка жидкого металла являются непременными звеньями технологических процессов в металлургическом и литейном производствах. В то же время эти операции трудно поддаются механизации и автоматизации. Усовершенствование этих операций представляет собой одну из актуальнейших задач, которую в большинстве случаев не удаётся решить удовлетворительно с помощью обычных средств - ковшей, механических стопоров, пневматических запоров и т.д. [33]. Исследованием и разработкой центробежных насосов-дозаторов занимаются фирмы «Metallics Branch Carborundum» [34, 35] и «Lindberg Ingeneering»; фирма «Dosomatic» (Италия) ведёт разработку пневматических насосов; компания «Pisheney» (Франция) освоила дозаторы сифонного типа. Однако, электромагнитные устройства для дозирования и перекачивания жидких металлов являются наиболее перспективными по целому ряду причин: бесконтактное воздействие на жидкий металл, малая инерционность, отсутствие герметизации, возможность дополнительного подогрева металла, осуществление полной автоматизации процесса заливки [36, 37].

Электромагнитные насосы-дозаторы могут быть разделены на две большие группы - кондукционные и индукционные. По геометрической форме устройства подразделяются на цилиндрические и плоские. Достоинством кондукционных насосов [37] является простота конструкции и возможность создания больших давлений в жидком металле при малой длине канала насоса. К недостаткам этих насосов можно отнести необходимость специальных источников питания и наличие гальванического контакта жидкого высокотемпературного металла с токоведущими электродами. Ввиду этого в установках для литейного и металлургического производств более перспективными представляются индукционные насосы.

Исследованию и разработкам электромагнитных индукционных насосно-дозирующих систем посвящено много работ [38 - 48], учитывающих многие факторы и особенности индукционных машин и жидкометаллического рабочего тела. В основном, в качестве исполнительного механизма электромагнитных насосов-дозаторов, применяются линейные индукционные машины (ЛИМ). В исследование, разработку и создание ЛИМ большой вклад внесли А. И. Вольдек, Н. М. Охременко, Я. Я. Лиелпетер, И. Р. Кириллов, О. Н. Веселовский, В. П. Полищук, Б. И. Петленко, Ф. Н. Сарапулов, В. Н. Тимофеев,

А. П. Епифанов и другие. Из зарубежных авторов в разработку ЛИМ внесли ощутимый вклад Е. Laitwaiter, S. Yamamura, Н. Bolton, S. Nozar, E. Freeman. Наиболее доработанными до промышленного применения являются электромагнитные насосы-дозаторы, созданные во ВНИКИ «Цветметавтоматика» г. Красноярска по заказу ВПО «Союзалюминий» и дозаторы, спроектированные Научно - исследовательским физико- техническим институтом» (НИФТИ) г. Красноярска. Насосы-дозаторы ВНИКИ «Цветметавтоматика» успешно работали на многих заводах России: ОАО «Волгоградский алюминиевый завод» г. Волгограда, ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» г. Новокузнецка, ОАО «КрАЗ», ОАО «КраМЗ» г.Красноярска и других заводах. Дозатор НИФТИ успешно прошёл промышленные испытания на ОАО «КраМЗ», в результате которых подтверждена его работоспособность и надёжность при эксплуатации в промышленных условиях. Однако устройство требует доработки с целью улучшения его рабочих характеристик. Создаваемое им усилие является недостаточным для удержания столба металла в миксере при его максимальной загрузке.

Разработанные и изготовленные в Институте проблем литья (ИПЛ) г. Киева магнитодинамические заливочные установки МДН-6 и МДН-ба позволяют осуществить автоматизацию процесса регулируемой закрытой транспортировки жидкого металла из плавильной печи к литейной форме. Установки были внедрены на заводах «Красный металлист» г. Конотопа, Московском заводе по обработке цветных металлов и других заводах.

Использование ЛИМ в устройствах для дозирования и перекачивания высокотемпературных металлов имеет свои особенности: большой немагнитный зазор, взрывоопасность использования водяного охлаждения, ограниченное пространство под установку устройства, высокая температура окружающей среды. В связи с этим, проведённый анализ применения ЛИМ в качестве насосов-дозаторов, несмотря на многообразие изученности вопроса, требует развития конструкций и теории исследования этих устройств с учётом технологических особенностей приготовления сплавов.

В чёрной и цветной металлургии для повышения качества непрерывно литых заготовок рекомендуется применение электромагнитных устройств для активного воздействия на жидкую сердцевину затвердевающего слитка [49 -53]. Электромагнитное воздействие позволяет усреднить химсостав по сечению заготовки, уменьшить осевую ликвацию слитка, увеличить производительность машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и установок непрерывной разливки стали (УНРС). Ввиду высокой теплопроводности цветных металлов, кристаллизация слитков из них происходит интенсивно при небольшой высоте жидкой сердцевины и её перемешивание является дополнительным условием для интенсификации кристаллизации. При разливке сталей на МНЛЗ и УНРС высота жидкой сердцевины в заготовке составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров. Поэтому в чёрной металлургии для интенсификации процессов кристаллизации заготовки или слитка использование электромагнитного перемешивания является целесообразным.

Известно три основных способа электромагнитного индукционного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок: при помощи вращающегося электромагнитного поля с использованием индукционных машин с замкнутым магнитопроводом [50]; при помощи прямолинейно бегущего электромагнитного поля с использованием плоских ЛИМ [53 - 55]; комбинированное электромагнитное индукционное перемешивание, в основе которого лежит воздействие винтовым электромагнитным полем. Первый способ применим для слитков и заготовок круглой или квадратно-прямоугольной формы небольших сечений. Разработке основ перемешивания и устройств для их реализации посвящены работы А. Д. Акименко, Л. П. Орлова, Л. Б. Шендерова и др. Второй способ более эффективен для заготовок больших поперечных сечений. Большой вклад в основы кристаллизации таких слитков и разработку устройств для индукционного воздействия на их жидкое ядро внесли Ю. А. Самойлович, 3. К. Кабаков, Л. Н. Ясницкий, В. М. Брысин, А. И. Цаплин, И. Н. Шифрин, А. Г. Чеповецкий и другие.

В настоящее время комплексы для электромагнитного индукционного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок успешно работают на Белорусском металлургическом заводе г. Жлобино, Молдавском металлургическом заводе г. Рыбница и других заводах. Во всех случаях для реализации индукционного ЭМП используются индукционные устройства с замкнутым и разомкнутым магнитопроводами, особенностями которых являются наличие жидкометаллического рабочего тела, больших немагнитных зазоров, высокотемпературной среды.

Проведённый анализ индукционных устройств и комплексов на их основе для индукционной плавки металлов, магнитогидродинамического рафинирования, перемешивания, дозирования, перекачивания жидких металлов показывает, что индукционные устройства, выступающие в качестве исполнительного звена имеют много общего: жидкометаллическое рабочее тело; большие немагнитные зазоры; работают в области высоких температур; имеют много дополнительных технических элементов; обладают защитными экранами; могут питаться напряжением пониженной или повышенной частоты.

Подобные общие признаки позволяют выделить такие устройства в отдельную группу и рассматривать их с единых позиций: индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы. В результате такого подхода можно определить основные принципы, которые должны быть положены в основу методики расчёта как исполнительных механизмов, так и самих комплексов для электротехнологического воздействия на жидкие металлы: учёт реальных свойств магнитопроводов- нелинейности и анизотропности, учёт конечных размеров составных частей, учёт реальных свойств обмотки, учёт дополнительных технических элементов, учёт гидродинамических свойств рабочего тела, учёт особенностей работы исполнительного механизма.

В связи с этим является актуальным: совершенствование и разработка ИЕ с ЭМВ, индукционных устройств с замкнутым и разомкнутым магнитопроводами для перемешивания, перекачивания, дозирования, воздействия на жидкое ядро кристаллизующегося слитка; создание основ теории для специального класса электрических устройств; разработка математических моделей таких устройств и методик расчёта; синтез способов их построения и создание новых типов устройств для воздействия на жидкие металлы.

В основу диссертационной работы положены результаты НИР, выполненных в Красноярском государственном техническом университете при непосредственном участии автора в период с 1982 г. по 2000 г. как по заказам предприятий, так и в рамках научно-технических программ и госбюджетных тем: программа АН СССР «Сибирь», раздел 6.01.08; программа АН СССР «Физико-химические основы металлургических процессов» на 1985 - 1990 г., направление 2.26; краевая целевая программа «Активизация инновационной деятельности в Красноярском крае» (Закон № 5-303 от 12.02.99 г.); программа Государственного фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по проекту 634 «Разработка, изготовление и внедрение в производство бесканальных электромагнитных комплексов для перемешивания алюминиевых сплавов».

Цель работы: разработка основ теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы, создание новых электротехнологий и комплексов для их реализации.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Обобщить результаты исследований индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы.

2. Построить математическую модель индукционных устройств с анизотропными, нелинейными и движущимися средами путем развития и адаптации к исследованию этих устройств методов дискретизации свойств сред, интегральных преобразований, граничных коллокаций.

3. Разработать численно-аналитический метод исследования электромагнитных и гидродинамических процессов в системе индуктор-канал с некоординатными поверхностями.

4. Развить метод дискретизации свойств сред для исследования трехмерного электромагнитного поля индукционных устройств с жидкометаллическим рабочим телом, анизотропными и нелинейными средами.

5. Применение явления резонанса в индуктивно связанных контурах к созданию бегущего магнитного поля в линейных индукционных машинах.

6. Методом физического моделирования на лабораторных моделях и натурных агрегатах подтвердить достоверность теоретических расчетов и правильность технических решений: электромагнитных перемешивателей в миксерах, печах, ковшах; электромагнитных вращателей для индукционных канальных печей, установок внепечного рафинирования металла; машин непрерывной разливки стали; электромагнитных насосов-дозаторов для перекачивания и дозирования высокотемпературных жидких металлов.

7. На основе анализа теоретических результатов и данных физического моделирования разработать новые способы электротехнологического воздействия на жидкие металлы, создать комплексы для их реализации.

Методы исследования.

Теоретические исследования проведены на основе сочетания методов теории электромагнитного поля, теории электродинамики, теории цепей и методов дискретизации токовых слоёв и дискретизации свойств сред. Решение конкретных задач потребовало использования аппарата дифференциального и интегрального исчисления, теории матриц и методов численного моделирования. Достоверность основных теоретических положений подтверждается сопоставлением расчётных и экспериментально определённых параметров на физических моделях и промышленных образцах.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. На основе развития и совмещения методов дискретизации свойств сред, интегральных преобразований, точек коллокации созданы основы теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы.

2. Разработана численно-аналитическая математическая модель индукционных устройств с некоординатными поверхностями, позволяющая исследовать электромагнитные и гидродинамические процессы в индукционных единицах с электромагнитными вращателями, электромагнитных перемешивателях жидкой сердцевины слитков, установках магнитогидродинамического рафинирования алюминиевых сплавов.

3. Развит метод дискретизации свойств сред для расчета трехмерных электромагнитных полей в индукционных устройствах с анизотропными, нелинейными и движущимися средами.

4. Выявлено влияние параметров жидкометаллического ротора в установившемся и переходном состояниях индукционной машины на ее регулировочные характеристики.

5. Построена математическая модель многофазной индукционной машины с электрически нейтральными фазными катушками при однофазном питании обмотки, в основе работы которой лежит явление резонанса в индуктивно связанных контурах. Проведено исследование влияния параметров фазных катушек и нейтральных контуров на число фаз машины и определены области и характеристики устойчивой её работы.

6. Разработана математическая модель электромагнитного перемешивателя, выявлены способы управления движением жидкого металла и на их основе предложены новые технологии электромагнитного перемешивания жидких металлов.

7. Разработана математическая модель линейной индукционной машины, позволяющая исследовать влияние полей продольных краевых эффектов на характеристики машины и предложить способы повышения КПД и тягового усилия ЛИМ.

Практическая ценность диссертационной работы:

1. Разработаны алгоритмы и программы для исследования и проектирования индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы.

2. Созданы инженерные методики проектирования индукционных машин для комплексов электромагнитного перемешивания жидких металлов в миксерах, печах, ковшах; индукционных канальных печах; установках магнитогидродинамического внепечного рафинирования; электромагнитных насосно-дозирующих системах; устройствах для активного управления формированием структуры слитков и заготовок.

3. На основе анализа результатов теоретического и экспериментального исследований индукционных машин с жидкометаллическим рабочим телом предложены новые способы и устройства: электромагнитного перемешивания жидких металлов в миксерах, печах и ковшах; магнитогидродинамического рафинирования электропроводных расплавов; перекачивания и дозирования сплавов; электромагнитного управления кристаллизацией непрерывно литой заготовки или слитка, реализующие передовые электротехнологии в металлургии, защищенные авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

4. Предложены технические решения, позволяющие улучшить технико-экономические и энергетические показатели индукционных устройств.

Реализация результатов работы.

Наиболее важными из проведённых разработок, которые были выполнены при непосредственном участии автора и с использованием материалов диссертации, являются:

1. Методики электрического расчёта индукционных канальных печей типа ИАК с электромагнитными вращателями и установок магнитогидродинамического рафинирования алюминиевых сплавов МГДР-2, переданные на ОАО «КраМЗ», г. Красноярска для непосредственного использования.

2. Технические решения по совершенствованию индукционных канальных печей ИАК-1/1,5, ИАК-25/2,1, ИАК-40/3,5, ИАК-100/4,5 для ОАО «КраМЗ» г. Красноярска и печи БК-16 ОАО «БКМПО» г. Белая Калитва.

3. Создание и проектирование комплекса для бесканального электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов на миксерах: 30 т для ОАО «КраМЗ» (5 комплексов) г. Красноярска; 45 т для ОАО «КрАЗ» г. Красноярска (1 комплекс); 60 т для ОАО «СаАЗ» г. Саяногорска (4 комплекса).

4. Разработка и проектирование установок внепечного магнитогидродинамического рафинирования (МГДР) алюминиевых сплавов МГДР-2 для ОАО «КраМЗ» г. Красноярска (2 установки).

5. Технические решения по созданию комплекса электромагнитного перемешивания стали в дуговой сталеплавильной печи ДСП-10 для ОАО «Сибэлектросталь» г. Красноярска.

6. Разработка и изготовление установки для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины заготовок сечением 82x82 мм при непрерывной разливке стали на машине непрерывного литья для ОАО «Сибэлектросталь» г. Красноярска.

7. Содействие в организации выпуска комплексов бесканального электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов с привлечением ОАО «Электросила» г. Санкт-Петербурга, ОАО «ХЭМЗ» г. Харькова, ОАО «КраМЗ» г. Красноярска.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Ряд классификационных признаков, позволяющих рассматривать индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы как особый класс специального оборудования.

2. Развитие и совмещение методов дискретизации свойств сред, интегральных преобразований, точек коллокации с целью создания основ теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы, исследования электромагнитных и гидродинамических процессов в них с учетом анизотропии и нелинейности свойств сред.

3. Метод дискретизации свойств сред для анализа и исследования трёхмерных электромагнитных и гидродинамических полей электротехнических и электротехнологических устройств.

4. Алгоритмы и программы позволяющие реализовать:

- математическую модель индукционной электрической машины с жидкометаллическим ротором для исследования её работы как в установившемся, так и в переходных режимах (пуск, режим электромагнитного торможения, рабочий режим), методики проектирования индукционной канальной печи с электромагнитным вращателем и электромагнитного перемешивателя жидкой сердцевины слитков; математическую модель бесканального электромагнитного перемешивателя жидких металлов, позволяющую исследовать электромагнитные и гидродинамические процессы устройства, методику проектирования электромагнитных перемешивателей;

- математическую модель линейной индукционной машины, позволяющую исследовать влияние полей продольного краевого эффекта и предложить меры по повышению энергетических показателей машины.

5. Использование явления резонанса в индуктивно связанных контурах с целью получения схемы включения катушек обмотки многофазной индукционной машины на однофазное питание.

6. Экспериментальные исследования на лабораторных и промышленных агрегатах бесканальных электромагнитных перемешивателей, насосов-дозаторов, установок внепечного рафинирования, индукционных канальных печей, электромагнитных перемешивателей жидкой сердцевины слитков и заготовок с целью проверки адекватности математических моделей и обоснования эффективности предложенных устройств и способов технологического воздействия на расплавы.

7. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований с целью выявления новых способов электромагнитного воздействия на жидкие металлы в миксерах, печах, ковшах, рафинаторах, литейных машинах, обеспечивающих новые технологии получения высококачественных сплавов и изделий.

Апробация работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах, конференциях и семинарах:

1. Региональной научно-технической конференции «Молодые учёные и специалисты народному хозяйству», г. Красноярск, 1985 г.

2. Региональной научно-технической конференции «Устройства и системы автоматики автономных объектов», г. Красноярск, 1987 г.

3. Всесоюзном семинаре-совещании «Новые металлургические технологии и оборудование» г. Новосибирск, 1988 г.

4. XI Всесоюзном научном семинаре «Кибернетика электрических систем» г. Абакан, 1989 г.

5. Научно-технической конференции «Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления», г. Красноярск, 1991 г.

6. Международном научно-техническом семинаре «Электротехнические системы с компьютерным управлением на транспортных средствах и в их роботизированном производстве», г. Суздаль, 1993 г.

7. Научно-технической конференции с международным участием «Проблемы техники и технологий XXI века», г. Красноярск, 1994 г.

8.1 Международной научно-технической конференции «Математичне моделювання в електротехшщ й електроенергетищ», г. Львов, 1995 г.

9. 8 th International Symposium on Theoretical Electrical Engineering, Greece, Thessaloniki, 1995.

10. II Международной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода «АЭП-98», г. Ульяновск, 1998 г.

11. «Fourth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical System», Russia, St. Peterburg, 1999.

12. Всемирном электротехническом конгрессе «На рубеже веков: итоги и перспективы «ВЭЛК-99», г. Москва, 1999 г.

13. Всероссийской научно-практической конференция «Достижения науки и техники сибирским регионам», г. Красноярск, 2000 г.

14. Объединённых семинарах кафедр «Электротехнология и электротехника», «Теоретические основы электротехники», «Электрификация промышленных предприятий» и др. Красноярского государственного технического университета, г. Красноярск, 1997-2000 гг.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 81 публикации, в том числе - 46 статьях и докладах и 26 авторских свидетельствах и патентах на изобретения.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 283 наименований и приложений. Её содержание изложено на 497 страницах, проиллюстрировано 203 рисунками и 10 таблицами.

6.4. Основные выводы по разделу

1. Представлены физические модели индукционных единиц с электромагнитными вращателями и приведены основные критерии их построения, позволяющие успешно исследовать электромагнитные, гидродинамические и тепловые процессы в индукционных канальных печах.

2. В результате исследований ИЕ на физической модели выявлено, что скорость вращения металла в продольных каналах при наличии дополнительных катушек может достигать до 600 об/мин, что достаточно для интенсификации технологического процесса в канальной печи: снижения зарастания каналов окислами, улучшения тепломассообмена между канальной частью и ванной печи, увеличения мощности ИЕ.

3. При исследовании ИЕ канальной печи ИАК-40/3,5 установлена природа перегрева металлокаркасов продольных каналов и показана взаимосвязь между температурным полем каркасов и магнитным полем рассеяния индуктора.

4. Опробована на печи ИАК - 25/2,1 разработанная схема включения дополнительных катушек типа А и Б, и проведены измерения скорости вращения жидкого металла (алюминия) в продольных каналах ИЕ, которая достигала до 250-300 об/мин.

5. В процессе работы электромагнитных вращателей на печах ИАК -25/2,1 и ИАК - 1/1,5 обнаружены в слое шлака шаровидные конгломераты правильной формы, содержащие в своём составе окислы металлов, водород, тяжёлые металлы.

6. На основании полученных результатов разработана на базе индукционной единицы печи ИАК установка магнитогидродинамического рафинирования алюминиевых сплавов, которая успешно прошла промышленные испытания на ОАО «КраМЗ» г.Красноярска. Опытная эксплуатация установок МГДР показала, что её использование даёт снижение водорода и натрия в расплаве 30 - 50% от исходного и может конкурировать по степени очистки с вакуумным оборудованием.

7. На основании исследования ЭМ перемешивателя на физической модели выявлены траектории движения жидкого металла при расположении индуктора с боковой стороны миксера и определены скорости движения металла в контрольных точках. Отработана технология перемешивания жидкого металла при реверсировании бегущего электромагнитного поля индуктора и активном использовании его продольных краевых эффектов при наличии жидкометаллического рабочего тела с удаленными границами.

8. Исследования ЭМ перемешивателей на промышленных агрегатах подтвердили правильность теоретических результатов и исследований, проведенных на физических моделях. Доказано, что индуктором с активной длиной 2,2 м и мощностью 180 кВА можно успешно осуществлять перемешивание алюминиевых сплавов в миксерах и печах с ёмкостью ванны до 70 и более тонн.

9. На основании проведённых электротехнических испытаний индукторов электромагнитного перемешивания (ВАХ, замеры индукции) не выявлено отклонений от расчётных проектных параметров. Подтверждено, что в номинальном режиме работы максимальное значение магнитной индукции в проблемных местах индуктора не превышает 1 - 1,2 Тл.

10. На основании проведённых замеров скорости движения металла в миксере 40 т при помощи измерителя получены эпюры распределения скорости

464 в ванне миксера. Картина движения жидкого металла в миксере, построенная на их основании, полностью повторяет картину движения моделирующего металла на физической модели, что подтверждает правомерность выбранных допущений при разработке экспериментальной установки.

11. На примере насоса - дозатора исследована схема включения катушек обмотки линейной двухфазной машины на однофазное питание. Определены ее регулировочные характеристики и параметры регулирования. Показано, что при такой схеме включения обмотки ЛИМ машина может работать с высоким коэффициентом мощности и хорошими тяговыми характеристиками.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поставленная в диссертации цель достигнута тем, что проведено обобщение результатов исследований и систематизация технических решений специальных индукционных устройств для металлургии и созданы новые электротехнологические способы и устройства воздействия на жидкие металлы; на основании численных и численно-аналитических методов разработаны основы теории индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы с замкнутой и разомкнутой магнитной системой для управления перемещением жидких металлов.

Решение этой проблемы основано на следующих основных результатах, имеющих самостоятельное научное и практическое значение:

1. Определены основные классификационные признаки: ИЕ с ЭМВ, ЭМ перемешивателей жидкой сердцевины слитков, ЭМ перемешивателей сплавов в миксерах, печах и ковшах, ЭМ насосов - дозаторов, которые позволили рассматривать эти устройства с единых позиций и классифицировать их как устройства для технологического воздействия на жидкие металлы.

2. Разработан численно - аналитический метод, позволивший исследовать электромагнитные и гидродинамические процессы в системе прямоугольный магнитопровод - круглый канал с металлом и определить рабочие характеристики ИЕ с ЭМВ, ЭМ перемешивателя жидкой сердцевины слитков в установившемся и переходном режимах.

3. Развит метод дискретизации свойств сред для анализа и исследования трёхмерных электромагнитных и гидродинамических полей, позволивший выявить особенности и рассчитать интегральные и дифференциальные параметры индукционных устройств для технологического воздействия на жидкие металлы.

4. Разработаны алгоритмы и программы, реализующие: математическую модель индукционной машины с жидкометаллическим ротором для

466 исследования её работы в установившемся и переходном режимах и созданы методики проектирования ИЕ с ЭМВ и ЭМ перемешивателя жидкой сердцевины слитков; математическую модель ЭМ перемешивателя жидких металлов, позволившую исследовать электромагнитные и гидродинамические процессы устройства, методику проектирования ЭМ перемешивателя; математическую модель двухсторонней ЛИМ, позволившую выявить пути повышения энергетических показателей машины.

5. Разработана схема включения катушек обмотки многофазной ЛИМ на однофазное питание на основании явления резонанса в индуктивно связанных контурах, что позволило поднять коэффициент мощности машины.

6. Проведены экспериментальные исследования ИЕ с ЭМВ, ЭМ перемешивателя расплавов в миксерах и печах, индукционных насосов -дозаторов, ЭМ перемешивателя жидкой сердцевины слитков и заготовок на физических моделях и промышленных агрегатах. Результаты экспериментов подтвердили правомерность разработанных математических моделей и принятых технических решений.

7. Созданы новые способы ЭМ воздействия на жидкие металлы в миксерах, печах, ковшах, рафинаторах и литейных машинах и предложены новые технологии получения высококачественных сплавов и изделий по результатам теоретических и экспериментальных исследований.

1. Рубцов В. П. Анализ развития электротехнологического оборудования// Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий: Сб. науч. тр. - Екатеринбург: УГТУ, 1996. - С. 3 - 5.

2. Минеев А. Р., Рубцов В. П. Статические и динамические показатели качества работы электротехнических установок (на примере электропечей) // Электротехника. 2000. - №1. - С. 42 - 51.

3. Простяков А. А. Индукционные печи и миксеры для плавки чугуна. -М.: Энергия, 1977. 216 с.

4. Короткое М. Я., Булыгин В. Е., Стефанов В.В. Перспективы развития индукционной плавки алюминия и его сплавов в канальных печах // Технология лёгких сплавов. 1980. - № 7. - С. 55 - 58.

5. Андреев А. Д., Гогин В. Б., Макаров Г. С. Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов. -М.: Металлургия, 1980. 136 с.

6. Столов М. Я. Новое поколение индукционных канальных печей -наиболее экономичное оборудование для плавки цветных металлов // Цветные металлы. 1983. - №6. - С. 80 - 82.

7. Шевцов М. С., Бородачёв А. С. Развитие электротермической техники. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 208 с.

8. A.c. 1689595, СССР. МКИ3 С22В21/06. Способ рафинирования алюминия и его сплавов / X. X. Сабиров, А. А. Ларионов, С. Я. Черепанов и др. (СССР). 1989. - Для служебного пользования.

9. Индукционная канальная печь с принудительной циркуляцией металла / В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, С. А. Бояков, Р. М. Христинич //

10. Новые металлургические технологии и оборудование: Тез. докл. Всесоюзного семинара совещания. - Новосибирск, 1987. - С. 16-17.

11. Электротермическое оборудование: Справочник / Под общ. ред. А. П. Альтгаузена. -М.: Энергия, 1980. -416 с.

12. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах / В. И. Добаткин, Р. М. Габидуллин, Б. А. Копачёв и др. М.: Энергия, 1976. - 264 с.

13. Повх И. JL, Чехин Б. В. Магнитогидродинамическая сепарация. -Киев: Наук, думка, 1978. 148 с.

14. Гориславец Ю. М., Казачков И. В., Колесниченко А. Ф. Полидисперсное МГД течение в цилиндрическом сосуде // Магнитная гидродинамика. 1986. - №1. - С. 85 - 92.

15. Колесниченко А. Ф., Кучаев А. А. Электромагнитная установка для исследования электрофизических процессов в жидкой дисперсной среде // Магнитная гидродинамика. 1989. - №3. - С. 143 - 144.

16. А.с. 1672737, СССР. МЕСИ3 С22В9/00. Устройство для рафинирования алюминия и его сплавов / Ю. М. Гориславец, В. М. Завода, В. Г. Иванов, А. Ф. Колесниченко, В. С. Разумкин, А. А. Темеров (СССР). 1989. Для служебного пользования.

17. Аншин В. LLL, Крайз А. Г., Мейксон В. Г. Трансформаторы для промышленных печей / Под ред. А. Г. Крайза. М.: Энергоиздат, 1982. - 296 с.

18. Вайнберг А. М. Индукционные плавильные печи. М.: Энергия, 1967. -416с.

19. Фарбман С. А., Колобнев И. Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1968. - 494 с.

20. Левина М. Я. Расчёт распределения электромагнитного поля системы индуктор-канал канальных печей // Оптимизация конструкций и режимов работы электротермического оборудования: Сб. науч. тр. М.: Энергоиздат, 1982.-С. 40-44.

21. Махмудов К. М., Бамунэр А. В. Метод расчёта электрических параметров индукционной единицы канальной печи // Электротехн. промышленность. Сер. Электротермия. 1983. - Вып. 4242. - С. 2-4.

22. Остроумов Г. А. Физико-математические основы магнитного перемешивания расплавов. М.: Металлургиздат, 1960. - 247 с.

23. Величко П. Е. Индукционное перемешивание металла в дуговых печах и опытно-промышленная установка // Электричество. 1958 - №2.

24. Окороков Н. В. Электромагнитное перемешивание металла в дуговых сталеплавильных печах. -М.: Металлургиздат, 1961. 177 с.

25. Пахомов А. П., Соколов А. Н. Особенности электромагнитного перемешивателя металла в дуговой печи ДСВ-40 // Электротермия. 1964. -Вып. 39.

26. Корепенов Р. С., Хабров М. Ф., Герасимов В. Л. Статистический метод в оценке электромагнитного перемешивания расплавов // Цветные металлы. -1968.-№12.-С. 82-84.

27. Хабров М. Ф., Корепенов Р. С., У разов Ю. И. Электромагнитное перемешивание ванн при получении сплавов на алюминиевой основе в отражательных печах. // Сб. научн.-тех. инф. по производству вторичных металлов. М., 1967. С. 39 - 50.

28. Повх И. А., Капуста А. Б., Чекин Б. В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1974. - 240 с.

29. Жидкий металл под действием электромагнитных сил / Ю. М. Гельфгат и др. Рига: Зинатне, 1975. - 248 с.

30. Разработка, эксплуатация и технико-экономические показатели МГД-перемешивателей для алюминия и его сплавов / Э. А. Исидоров, И. Н. Жилова,

31. Г. А. Пахомов и др. // Инженерные вопросы МГД: Тез. докл. XI Рижского совещания по магнитной гидродинамике: 4.II. Саласпилс, 1984. - С. 147 - 150.

32. Исидоров Э. А., Сиротенко В. Г. Интенсификация производства алюминия и его сплавов с помощью МГД-методов и устройств //. Инженерные вопросы МГД: Тез. докл. XI Рижского совещания по магнитной гидродинамике. 4.II. Саласпилс, 1984. - С. 143 - 146.

33. Костенецкий X. П. Механизация транспорта в сталеплавильных печах//Механизация и автоматизация производства. 1960. - №9.

34. Pump move molten aluminium efficiently in custom Lie cost shop // Light metal age, 1972, 30 №11-12.

35. Metal pumps move molten aluminum efficiently // Foundry, 1972, 100,9.

36. Дьяков В. И. Индукционный насос для жидких металлов//Литейное производство. 1962. - №3.

37. Вольдек А. И. Индукционные МГД машины с жидкометаллическим рабочим телом. Л.: Энергия, 1970. - 272 с.

38. Сипливый Б. Н., Толмач И. М. Расчёт двухмерных электромагнитных полей в каналах индукционных МГД-машин с разомкнутым магнитопроводом при конечных числах Rem II // Магнитная гидродинамика. 1980. - №1. - С. 111 -116.

39. Дронник Л. М., Реуцкий С. Ю., Элькин А. И. Об одновременном учёте поперечного и продольного краевых эффектов в канале плоского индукционного МГД насоса // Магнитная гидродинамика. - 1979. - №3.- С. 87-93.

40. Сиротенко В. Г. Экономические показатели жидкометаллических МГД-насосов //М агнитная гидродинамика. 1989. - №2. - С. 92 - 99.

41. Крумминь Ю. К., Плюскина Л. А. Электромагнитный лоток-дозатор с раздельным питанием индуктора / /Магнитная гидродинамика. 1982. - №1. -С. 125 - 129.

42. Mop E. А., Пукис M. В. Расчёт переходных процессов в индукционном МГД-насосе с учётом концевого эффекта // Магнитная гидродинамика. 1982. -№1. - С. 106-112.

43. Реуцкий С. Ю. Численное моделирование двухмерного течения в плоском индукционном насосе // Магнитная гидродинамика. 1986. - №3. - С. 97- 103.

44. Толмач И. М. Жидкометаллические МГД-машины для энергетики и промышленности // Магнитная гидродинамика. 1987. - №1. - С. 77 - 85.

45. Электромагнитный насос ЦЛИН 3/3500 /А. М. Андреев, Е. А. Безгаев, Б. Г. Карасёв, И. Р. Кириллов и др. // Магнитная гидродинамика. -1988.-№3.-С. 61 -68.

46. Магнитогидродинамические насосы для жидких металлов / В. П. Полшцук, М. Р. Цин, Р. К. Горн и др.: под ред. В. П. Полшцука. Киев: Наукова Думка, 1989. - 256 с.

47. Дронник А. М., Лифиц С. А., Поклонский Е. В. Сравнение распределения первичного магнитного поля двух типов модульных индукционных насосов // Магнитная гидродинамика. 1989. - №2. - С. 106 -110.

48. Непрерывное литьё во вращающемся магнитном поле /А. Д. Акименко, Л. П. Орлов, А. А. и др. М.: Металлургия, 1971. - 177 с.

49. Якоби X., Штеффен Р. Электромагнитное перемешивание на MHJ13 // Чёрные металлы, 1972. №22. - С. 36 - 47.

50. Исследование структуры полунепрерывного слитка, отлитого с применением электромагнитного вращения / В. С. Никольский, Н. А. Агеева, Н. Е. Киссиль и др. // Магнитная гидродинамика. 1976. - №3. - С. 143 - 146.

51. Гидродинамические явления при затвердевании непрерывного слитка в условиях индуктивного МГД-воздействия /А. Ю. Самойлович, JI. Н. Ясницкий, 3. К. Кабаков // Магнитная гидродинамика. 1983. - №4. -С. 123 -130.

52. Самойлович Ю. А., Кабаков 3. К., Ясницкий JI. Н. Инженерная методика расчёта электромагнитных перемешивающих устройств на машинах непрерывного литья. // Магнитная гидродинамика. 1984. - №2. - С. 120 - 126.

53. Цаплин А. И., Грачёв В. Г. Экспериментально расчётное моделирование электромагнитного перемешивания жидкого ядра слитка // Магнитная гидродинамика. - 1987. - №2. - С. 103 - 108.

54. Брокмайер К. Индукционные плавильные печи. Пер. с нем / Под ред. М. А. Шевцова и М. Я. Столова. М.: Энергия, 1972. - 304 с.

55. Магнитопроводы силовых трансформаторов / А. И. Майорец, Г. И. Пшеничный и др.- М.: Энергия, 1973. 272 с.

56. Физические основы МГД и тепловых явлений в индукционных канальных печах / И. Э. Буцениекс, М. Я. Левина и др. Саласпилс, 1980. (Препринт ЛАФИ - 021. Институт физики АН Латв. ССР).

57. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэнде М. Феймановские лекции по физике. Электродинамика. Пер. с англ. -М.: Мир, 1977. 347 с.

58. Шапиро В. Е. Действия электромагнитных сил при интенсивном индукционном нагреве жидкого металла в каналах. Красноярск, 1972. - 25 с. (Препринт ИФСО - 6ф. Ин-т физики СО АН СССР).

59. Matta U. Widerstands und Induktionsschmelzen//Electrizitats Verwertung. - 1968. -№9/10. -S. 297-301.

60. Schluckebiez D. Induktoren zum Schmelzen Von Schwermretall, insbesondere mit hohezer. Zeistung // Elektrowärme Iht. 1973. - №6. - P. 270 - 278.

61. Колесниченко А. Ф., Гориславец Ю. M., Бундя А. П. Создание однонаправленного движения жидкого металла в каналах индукционных канальных печей // Магнитная гидродинамика. 1979 - №4. - С. 138 - 140.

62. Колесниченко А. Ф. Технологические МГД установки и процессы. -Киев: Наук. Думка, 1989. 191с.

63. О некоторых факторах, влияющих на характер зарастания каналов индукционной плавильной печи окислами / В. А. Золотухин, А. А. Темеров и др. // Промышленная энергетика. 1981. - №10. - С. 12 - 14.

64. Сорокин Н. А. Плавка алюминиевых сплавов в индукционных печах. -М.: Металлургия, 1984. 136 с.

65. A.c. 960518, СССР. МКИ3 F27D11/06/ Способ выплавки металла / А. Э. Микельсон, В. П. Полищук (СССР) Опубл. 1982. Бюл. №35.

66. A.c. 1527467, СССР. МКИ3 F27D11/06. Способ вращения жидкого металла в каналах отъемной индукционной единицы/В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, Л. М. Протопопова, А. А. Темеров, Р. М. Христинич, Т. А. Волкова (СССН) Опубл. 07.12.1989. Бюл. №45.

67. A.c. 1213826, СССР. МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / В. А. Золотухин, А. А. Темеров, В. Н. Тимофеев, А. Ф. Колесниченко, Ю. М. Гориславец (СССР). 1985. - Для служебного пользования.

68. A.c. 1195168, СССР. МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Ю. М. Гориславец, А. Ф. Колесниченко, Р. М. Христинич (СССР). Опубл. 30.11.1985. Бюл. №44.

69. Вольдек А. И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

70. Электрические машины: Асинхронные машины. Учебник для электромех. спец. вузов / Под общ. ред. И. П. Копылова. М.: Высшая школа, 1988.-328 с.

71. Система рафинирования алюминия. Техническое описание // FOSECO.INC., SNIF SYSTEMS, TARRYTOWN. New York, 1998. - 53 с.

72. A.c. 1611961, СССР. МКИ3 F27D11/06. Устройство для рафинирования металла / А. Ф. Колесниченко, А. А. Кучаев (СССР). Опубл. 1990. Бюл. №45.

73. A.c. 338416, СССР. МКИ3 F27D11/06. Устройство для непрерывного рафинирования алюминия и его сплавов / Э. А. Исидоров (СССР).- 1985. Для служебного пользования.

74. Бойченко М. С. Непрерывная разливка стали. М.: Металлургиздат, 1961.-145 с.

75. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. М.: Высш. шк., 1986. - 263 с.

76. Яух Р. // Чёрные металлы. 1978. - №6. - С. 20 - 30.

77. Ферстер Э., Рудольф Г., Штеркен К. // Чёрные металлы. 1983. - №25. -С. 17-25.

78. Яух Р., Курте В., Хнетрих Р. и др. // Чёрные металлы. 1984. - №9. -С. 9-15.

79. Каменская Н. П., Колесникова О. Д., Шифрин И. Н. Применение электромагнитного перемешивания при непрерывной разливке стали // Черметинформация, серия «Сталеплавильное производство». 1980. - Вып. 27. -27 С.

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

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

82. A.c. 1233605, СССР. МКИ3 F27D23/04. Устройство для циркуляции металлов / Э. А. Исидоров, В. Г. Сиротенко, Г. А. Махомов, О. С. Хромовских (СССР). 1984. -Для служебного пользования.

83. A.c. 1653421, СССР. Магнитогидродинамический перемешиватель / Э. А. Исидоров (СССР). 1989. - Для служебного пользования.

84. A.c. 1642828, СССР. МКИ3 F27D23/04. Магнитогидродинамический МГД-перемешиватель для металлургических печей / В. М. Фолифоров. (СССР). 1990. - Для служебного пользования.

85. A.c. 1353053, СССР. МКИ3 F27D23/04. Миксер / В. Е. Тимошеев, В. П. Шутеев, Г. И. Восковская, Т. Б. Иванова, С. В. Качан, Н. Я. Трапезникова. (СССР). 1985. - Для служебного пользования.

86. A.c. 1697577, СССР. МКИ3 Н02К44/06. Электромагнитный перемешиватель жидкого металла /В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, JI. М. Протопопова, С. А. Бояков (СССР). 1989. - Для служебного пользования.

87. Разработка технического предложения на устройство для электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов в миксере ёмкостью 25т. Отчёт о НИР // НИИ ОАО «Электросила». № ОБС. 128.236 Санкт-Петербург, 1993. - 114 с.

88. Окороков Н. В. Электромагнитное перемешивание металла в дуговых сталеплавильных печах. М.: Металлургиздат, 1961. - 176 с.

89. Охременко Н. М. Основы теории и проектирования линейных индукционных насосов для жидких металлов. М.: Атомиздат, 1968.

90. Верте JI. А. Электромагнитный транспорт жидкого металла. М.: Металлургия, 1965.

91. Чернышов И.А. Электромагнитное воздействие на металлические расплавы. М.: Металлургиздат, 1963.

92. Мищенко, В.Д., Микельсон А. Э., Алёхин А. А. Однофазный МГД-дозатор жидких алюминиевых сплавов // МГД в металлургии и литейном производстве.- Киев, 1972. С. 75 - 78.

93. Giekeun К., Husman S. Electromagnetischer Transport Uon jlassigen aluminium. //Metallkunde , Dand 63, Mai 1972. S. 234 - 236.

94. Eady J. Electromagnetic transport and metering of molten metals // Mining Techhol, 1972. №615. - P. 28 - 31.

95. Лотковая система для алюминиевых сплавов / А. Л. Везе., И. X. Зоринь, А. Э. Микельсон, В. Д. Мищенко // МГД в металлургии и литейном производстве. Киев, 1972. - С. 79 - 81.

96. Полищук В. П. Промышленное использование магнитогидро -динамических устройств // Магнитная гидродинамика. 1975. - №1. - С. 118128.

97. Ertoud A., Carbovel H. Les nouvelles pompes electromagnetignes pour l'aluminium lignide // Homnes rt jondezie, 1972. №30. - P. 18 - 26.

98. Onaha I. Chijiiwa. Исследование конструкции автоматической машины, подающей жидкий металл с применением электромагнитного насоса // Smoto J. jap.Foundrymen's Soc., 1972. №12. - P. 1072 - 1079.

99. Bady J., Giepen K., Husman S. Electromagnetic transtortation of moltenaluminium // Foundry Frade J., 1972. № 133, 2918. - P. 603 - 605.

100. Koclr F. C. Metal pumping system in aluminium Inchytry // Part Ill-Pump System for aluminium Industrial Heating, 1972. №4. - P. 615 - 616.

101. A.c. 1537362, СССР. МКИ3 B22D11/12. Индуктор электромагнитный машины непрерывного литья заготовок / Ю. М. Рогачиков, С. А. Филатов, В. М. Нисковских, В. И. Куликов, В. В. Бусыгин (СССР).- Опубл. 1990. Бюл. №3.

102. A.c. 1616770, СССР. МКИ3 B22D11/12. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины непрерывного слитка / Ю. А. Дегусаров, В. И. Иогансен, С. А. Филатов, А. Г. Чеповецкий, В. В. Коган (СССР). Опубл. 1990. Бюл. №48.

103. A.c. 1470436, СССР. МКИ3 B22D11/12. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой фазы непрерывного слитка / В. Д.

104. Субоч, Н. И. Тихонов, В. М. Трошин, В. М. Федотов (СССР). Опубл. 1989. Бюл. №13.

105. A.c. 1692728, СССР. МКИ3 B22D11/12. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка / Ю. А. Дегусаров, В. И. Иогансен, А. Г.Чеповецкий, В. П. Чернявский (СССР). -Опубл. 1991. Бюл. №43.

106. A.c. 1764792, СССР. МКИ3 B22D11/12. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка / Ю. А. Дегусаров, В. И. Иогансен, А. Г. Чеповецкий, В. П. Чернявский (СССР). -Опубл. 1992. Бюл. №36.

107. Левина М. Я., Буцениекс И. Э., Столов М. Я. Распределение плотности тока в канале индукционной печи // Исследования в области промышленного электронагрева: Тр. ВНИИЭТО. Вып. 11 М.: Энергоиздат, 1981.-С. 67-70.

108. Кулда И. Усилия в мощных трансформаторах при коротких замыканиях // Энергетика за рубежом. Трансформаторы.-1960.- Вып. 3. С. 195 -210.

109. Лейтес Л. В. Электромагнитные расчёты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия, 1981. - 392 с.

110. Horoszko Е. Ein Beitrag Iur Theosie der Inductious Rennenofens // Electrowarme Inf., 1972. - №3. - P. 130 - 137.

111. Iouher H.F. Chaunel Inductier and Electric Resistause Furnaces for aluminium Telting and Holding // Die lasting Engineering, 1978. Vol. 22, №5. - P. 14-16.

112. Васютинский С. Б. Вопросы теории и расчёта трансформаторов. Л.: Энергия, 1970.-432 с.

113. Оводенко М. Б., Золотухин В. А. Опыт эксплуатации индукционных плавильных печей с отъёмными единицами // Металлургия лёгких сплавов. -М.: Металлургия. 1983. - С. 44 - 49.

114. Schulze D., Reis W. Numerische Berechnung Ler Itromdich tevertelung in der Schmelsrinne von Induction - Rinner - often // Electric, 1971. - vol.25, №10. -S. 377-378.

115. Электромагнитное поле индукционной канальной печи / В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, Ю. М. Гориславец, С. А. Бояков // Техническая электродинамика. 1986. - №5. - С. 3 - 9.

116. Темеров А. А. Электромагнитные явления и преобразование энергии при индукционной плавке алюминия в канальных однофазных печах: Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 1987. - 16 с.

117. Электромагнитное поле и усилия в каналах индукционной печи для плавления алюминиевых сплавов / С. А. Бояков, Ю. М. Гориславец, А. А. Карацуба, А. Ф. Колесниченко, Н. В. Лысак, А. А. Темеров, В. Н. Тимофеев // Препринт ИЭД УССР. Киев: ИЭД, 1986. - 47с.

118. Расчёт электромагнитных полей в электрических машинах / И. Б. Альтшуллер, П. Я. Карташевский и др. М.: Энергия, 1969. - 88 с.

119. Домбровский В. В. Справочное пособие по расчёту электромагнитного поля в электрических машинах. Л.: Энергоиздат, 1983. -256 с.

120. Грач И.М. Применение метода граничной коллокации для расчёта потенциальных полей в отдельных подобластях //Известия ВУЗов. Энергетика. 1984. -№1. С. 14- 19.

121. Тимофеев В. Н., Бояков С. А., Темеров А. А. Расчёт активного и индуктивного сопротивлений цилиндрического проводника с током, охваченного магнитопроводом // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1991. -№3. - С. 20-23.

122. Тимофеев В. Н. Электромагнитные вращатели, перемешиватели и дозаторы алюминиевых сплавов: Автореф. дис. докт. техн. наук. -Красноярск, 1999. - 48 с.

123. Сидоров О. Ю. Основы теории и расчет характеристик индукционных электромеханических преобразователей энергии для обработки металлических расплавов: Автореф. дис. докт. техн. наук. - Екатеринбург, 1995.-44 с.

124. Золотухин В. А. Исследование, разработка и создание высокопроизводительного процесса производства алюминиевых сплавов в крупнотоннажных агрегатах с отъёмными индукционными единицами: Автореф. дис. докт. техн. наук. М., 1994. - 56 с.

125. Иванов-Смоленский А. В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. М.: Энергия, 1969. -304 с.

126. Демирчян К. С. Моделирование магнитных полей. Л.: Энергия, 1974.-288 с.

127. Столов М. Я., Левина М. Я., Арефьев А. В. Физическое моделирование электромагнитных процессов и движение металла в индукционных канальных печах // Исследования в области промышленного электронагрева: Тр. ВНИИЭТО. Вып. 10. -М: Энергия, 1979.- С. 12 18.

128. Электровихревые течения / В. В. Бояревич, Д. Ж. Фрейберг и др.; под ред. Э. В. Щербинина- Рига: Зинатне, 1985. 315 с.

129. Гориславец Ю. М., Темеров А. А. Определение электромагнитных параметров индукционных канальных установок методом физического моделирования / /Техническая электродинамика. 1985. - №1. - С. 36 - 39.

130. Ямамура С. Теория линейных асинхронных двигателей. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 179 с.

131. Бут Д. А. Анализ и расчёт асинхронных машин на основе одномерных уравнений электромагнитного поля // Электричество. 1986. - №3. -С. 20-28.

132. Nasar S.A. Cid L. dee Ir. Certain opproaches to the analyses of single-sided linear induction motor // Proc. IEEE. 1973. - №4. - P. 477 - 483.

133. Foggia A. Finite element analysis of a single sided linear induction motor // Int. Conf. Numer. Methods. Elech and Magn. Field Probl., S. Margharita Ligure, Prepr. - 1976. -P. 187 - 196.

134. Воронина Л. Ф., Емельянов В. П. Применение метода комплексной релаксации при расчёте электромагнитных полей в линейных индукционных машинах // Межвузовский сборник Ульяновского политехнического института. Ульчновск: УлПИ, 1978. С. 13 -17.

135. Евланов В. С. Модель линейных индукционных машин // Электричество. -1982. №11. - С. 33 - 36.

136. Dukowier J. Analysis of linear induction machines with discrabe winding and jinite iron length // IEEE Conf. Rec. 8-th anmc. Meet. IEEE Ind. Appl. Soc., Milwaukee, Wise, New-York, 1973 P. 311 - 319.

137. Salen M. A., El-Shandwilg M. E. Equvalent impedance of linear induction motor.// Elektrotechnicky casopis. 1975. - №10. - P. 739 - 755/

138. Построение расчётной модели поля в зазоре ЛАД / М. Э. Мамедшахов, M. М. Нежинская, Н. С. Николаева, О. В Тозони //Электричество. 1985.-№10.-С. 32-40.

139. Мамедшахов М. Э., Тозони О. В. Применение зеркальных изображений к расчёту магнитных систем // Электричество. 1986. - №9.

140. Первичное магнитное поле в зазоре статора ЛАД / М. Э. Мамедшахов, M. М. Нежинская, Н. С. Николаева, О. В. Тозони // Электричество. 1986. - №11. - С. 34 - 40.

141. Охременко H. М. Поперечный краевой эффект в плоских линейных индукционных насосах // Магнитная гидродинамика. 1965. - №3.

142. Огарков Е. М., Коротаев А. Д. Поперечный эффект линейных асинхронных двигателей с учётом анизотропии вторичного элемента // Электричество. 1991. - №4. - С. 36 - 40.

143. Круминь Ю. К. Основы теории и расчёта устройств с бегущим магнитным полем. Рига: Зинатне, 1983. - 273 с.

144. Oherretl К. Reidimensionale Berechming Lis linear-motor mit Berücksichtigung der Eudeffekte und der Wicklungs Vesteilung // Arch. Jur Elehtrotchn. 1973.- №4. P. 181 - 190.

145. Соловьёв Г. И. Трёхмерная теория линейных асинхронных двигателей. Исследование путей улучшения их характеристик применительно к высокоскоростному наземному транспорту: Дисс. канд. техн. наук. Л., 1975. -214 с.

146. Тимофеев В. Н. Теория одностороннего линейного асинхронного двигателя с шихтованным или массивным вторичным магнитопроводом: Дис. канд. техн наук. Л., 1978. - 197 с.

147. Исследование короткозамкнутого асинхронного двигателя с разомкнутым магнитопроводом / Ф. Н. Сарапулов, В. А. Бегалов, С. В. Иваницкий, В. В. Иваницкая //Электричество. 1082. - №5. - С. 30 - 34.

148. Особенности расчёта характеристик линейного асинхронного двигателя с массивным магнитопроводом / А. Ю. Коняев, В. С. Проскуряков, М. Г. Резин, Ф. Н. Сарапулов //Электричество. 1983. - №8. - С. 65 - 67.

149. Веселовский О. Н., Коняев А. Ю., Сарапулов Ф. Н. Линейные асинхронные двигатели М.: Энергоатомиздат, 1991. - 256 с.

150. Сарапулов Ф. Н. Динамические модели линейных индукционных машин // Processing's of the 4-th International Conference on Electromechanical and Electrical Systems. St. Peterburg, Russia, 1999. P. 168 - 174.

151. Черных И. В., Сарапулов Ф. Н. Основы теории и моделирование линейного асинхронного двигателя как объекта управления. Екатеринбург: УГТУ, 1999. - 229 с.

152. Петленко Б. И., Чанов Л. Г. Динамические методы измерения механической характеристики линейного асинхронного двигателя // Электротехническая промышленность. Электрические машины. 1983. - №3. -С. 1 -2.

153. Петленко Б. И., Чанов JI. Г. Квазистатические измерения механической характеристики линейного асинхронного двигателя // Электричество. 1985. - №11. - С. 63 - 65.

154. Fhut В. Metal pumping system highly efficient in nonferrous remelt operation . Part 111. Pump system types // Industrial Heating. 1972. - №3. - P. 514 - 523.

155. Фрейберг Я. Течение в изогнутой трубе с током // Магнитная гидродинамика. 1981. - №4. - С. 61 - 66.

156. Гехт Г. М., Толмач И. М. Переходные процессы в цилиндрическом индукционном насосе, питающемся от индивидуального синхронного генератора // Магнитная гидродинамика. 1976. - №1. - С. 127 - 132.

157. Экспериментальное изучение переходных процессов в МГД-машинах / Б. Е. Аксёнов, В. П. Боченинский, Н. М. Ватин и др. // 1Х-Рижское совещание по магнитной гидродинамике. II. МГД машины. Рига, 1978. - С. 119- 120.

158. Кришберг Р. Р. Механические переходные процессы в цилиндрических индукционных насосах // Магнитная гидродинамика. 1982. -№2.-С. 140-141.

159. Дронник Л. М., Лифиц С. А. О некоторых математических моделях плоской индукционной МГД машины с боковыми шинами // Магнитная гидродинамика. - 1983. - №3. - С. 113 - 117.

160. Самойлович Ю. А. Формирование слитка. -М.: Металлургия, 1977.160 с.

161. Самойлович Ю. А. Системный анализ кристаллизации слитка. -Киев: Наук, думка, 1983. 248 с.

162. Nishimura О. Sasaki К. Fsunoi М. Analisis of electromagnetically driver flows by electromagnetic stirrer fo C.C. // Mitsulishi Heavy. Techn. Rev. 1985. -vol. 22, №2.-P. 117-121.

163. Цаплин А. И. Динамика циркуляции жидкого ядра кристаллизующегося непрерывного слитка в бегущем поле индуктора // Магнитная гидродинамика. 1986. - №1. - С. 127 - 130.

164. Цаплин А. И., Шифрин И. Н. Режим согласованного индукционного воздействия на жидкое ядро непрерывного слитка // Магнитная гидродинамика. 1988. - №1. - С. 99- 103.

165. Электромагнитное воздействие на металлы / Ф. Н. Сарапулов, Б. А. Сокунов, Ю. С. Прудников, В. А. Карташова и др.// Электромеханика и электротехнология: Сборник научных трудов к 75-летию УГТУ, 1995. С. 264 -269.

166. Влияние электромагнитного перемешивания на структуру сплава JI63 / Б. Е. Балуков, Ю. Н. Юрьев, С. А. Трусков, Б. А. Сокунов и др. // Электромеханика и электротехнология: Сборник научных трудов к 75-летию УГТУ, 1995.-С. 270-274.

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

168. A.c. 1077316, СССР. МКИ3 F27D11/06. Способ получения алюминиевых сплавов в индукционном агрегате печь-миксер и устройство для его осуществления / Ф. И. Квасов, А. Н. Кузнецов, Б. Б. Пельц и др. (СССР) -1984. — Для служебного пользования.

169. Патент №2303439, Франция. Канальная печь для плавки металлов и сплавов с одной индукционной катушкой, обеспечивающей нагрев и принудительное движение расплава. Опубл. 01.10.76, РЖ «Электротехнология», 1978.

170. Исследование потерь от полей рассеяния в индукционных канальных печах / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, А. А. Темеров, Е. С. Кинёв // Студент и научно-технический прогресс: Тез. докл. Краевой научно-технической конф. Красноярск, 1983. - С. 15.

171. Тимофеев В. Н., Христинич Р. М., Темеров А. А., Исследование электромагнитных полей и параметров индукционных канальных печей // Студент и научно-технический прогресс: Тез. докл. Краевой научно-техническая конф. Красноярск, 1983. - С. 6.

172. Христинич Р. М., Бояков С. А. Определение потерь мощности в тонкостенных экранах от магнитных полей рассеяния // Молодые учёные и специалисты народному хозяйству: Тез. докл. Региональной научно-техническая конф-Красноярск, 1985. С. 27.

173. Христинич Р. М., Тимофеев В.Н. Устройство вращения жидкого металла в индукционной единице // Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропротребления: Межвузовский сборник. Красноярск: КрПИ, 1988. С. 98.

174. A.c. 1238496, СССР. МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / А. А. Темеров, В. Н. Тимофеев, А. Ф. Колесниченко, Ю. М. Гориславец (СССР). 1986. - Для служебного пользования.

175. Христинич Р. М., Бояков С. А., Протопопова Л. М. Повышение коэффициента мощности в индукционных канальных печах // Кибернетикаэлектрических систем: Сборник трудов XI Всесоюзного научного семинара-Абакан, 1989.-С. 90-92.

176. A.c. 1130077, СССР. МКИ3 F23D11/12. Отъёмная индукционная единица / А. А. Темеров, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич (СССР). 1983. -Для служебного пользования.

177. A.c. 1377555, СССР. МКИ3 F27D1/00. Отъёмная индукционная единица / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, А. А. Темеров, С.А. Бояков, В. А. Золотухин, Р. Ф. Куртбединов (СССР).- Опубл. 1988. Бюл. №8.

178. A.c. 1300284, СССР. МКИ3 F27D11/06 Отъёмная индукционная единица / С. А. Бояков, В. А. Золотухин, А. А. Темеров, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич (СССР). Опубл. 1987. Бюл. №12.

179. A.c. 1669254, СССР. МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, Р. М. Христинич, А. А. Темеров (СССР). 1989. - Для служебного пользования.

180. A.c. 1429692, СССР. МКИ3 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / А. А. Темеров, С. А. Бояков, Ю. М. Гориславец, А. Ф. Колесниченко, В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич (СССР). 1987. - Для служебного пользования.

181. A.c. 1527467, СССР. МКИ3 F27D11/06. Способ вращения жидкого металла в каналах отъёмной индукционной единицы / В. И. Тимофеев, С. А.

182. Бояков, Л. М. Протопопова, А. А. Темеров, P.M. Христинин, Т. А. Волкова (СССР). Опубл. 1989. Бюл. №45.

183. A.c. 1690228, СССР. МКИ3 Н05В6/20. Индукционная плавильная установка с отъёмной индукционной единицей / В. Н. Тимофеев, Л. М. Протопопова, С. А. Бояков А. А. Темеров, Р. М. Христинин (СССР). Опубл. 1991. Бюл. №41.

184. Универсальная установка комплексного внепечного рафинирования алюминиевых сплавов / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, Н. П. Маракушин.// ЦНТИ. Информационный листок №133 98. Серия Р 55.35.37.-Красноярск, 1998.

185. Патент 2130502, РФ. МКИ6 С22В9/00. Способ электромагнитного рафинирования электропроводного расплава / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков. Опубл. 1999. Бюл. №14.

186. A.c. 1469274, СССР. МКИ6 F27D11/06. Отъёмная индукционная единица / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, А. А. Темеров, Р. Ф. Куртбединов, И. Г. Рясик (СССР). Опубл. 1989. Бюл. №12.

187. Патент 2130503, РФ. МКИ6 С22В9/00. Устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, Н. П. Маракушин. Опубл. 1999. Бюл. №14.

188. Патент 2112626, РФ. МКИ6 B22D11/12. Способ непрерывного литья заготовок / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич. Опубл. 1998. Бюл. №16.

189. Патент 2154546, РФ. МКИ7 B22D27/02. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок при многоручьевом литье / Р. М. Христинич. Опубл. 2000. Бюл. №23.

190. Патент 2156672, РФ. МКИ7 B22D27/02. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитков и заготовок / Р. М. Христинич. Опубл. 2000. Бюл. 27.

191. Патент 21136772, РФ. МКИ7 F27D23/04. Способ электромагнитного перемешивания электропроводных расплавов / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков. Опубл. 1998. Бюл. №17.

192. А.с. 1693968, СССР. МКИ3 F27D23/04. Электромагнитный перемешиватель жидкого металла / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, JI. М. Протопопова, Н. А. Даничева (СССР). 1989. - Для служебного пользования.

193. Патент 1809507, РФ. МКИ3 Н02К41/025. Индуктор линейной индукционной машины / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, С. А. Бояков, А. А. Темеров. Опубл. 1993. Бюл. №14.

194. Патент 2132028, РФ. МКИ3 F27D23/04. Способ электромагнитного перемешивания электропроводного расплава / Р. М. Христинин, В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков. Опубл. 1999. Бюл. №17.

195. Патент 2130359, РФ. МКИ3 F27D23/04. Статор для электромагнитного перемешивания жидкого металла / Р. М. Христинин, В. Н. Тимофеев, Н. П. Маракушин. Опубл. 1999. Бюл. №14.

196. Патент 2148291, РФ. МКИ3 F27D23/04. Статор для электромагнитного перемешивания стали в дуговых сталеплавильных печах и сталеразливочных ковшах / P.M. Христинин. Опубл. 1999. Бюл. №12.

197. Комплекс для электромагнитного перемешивания жидкого металла / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, А. А. Темеров, Н. П. Маракушин, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков// ЦНТИ. Информационный листок № 295-96. Серия Р 55.35.37. Красноярск, 1996.

198. Патент 2155918, РФ. МКИ3 F27D11/12. Гнездо для установки индуктора электромагнитного перемешивания на миксерах или печах / Р. М. Христинин, В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков. Опубл. 2000. Бюл. №25.

199. Сильвестр П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров-электриков. М.: Мир, 1986. - 229 с.

200. Демирчян К. С., Чечурин В. JI. Магнитные расчёты электромагнитных полей: Учеб. пособие для электротехн. и энерг. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1986. - 240 с.

201. Шайдуров В. В., Добронец Б. С. Двусторонние численные методы. -Новосибирск: Наука, 1990. 208 с.

202. Новиков Е. А. Явные методы для жестких систем / Отв. ред. А. Н. Горбань. Новосибирск: Наука, 1997. - 194 с.

203. Демиденко Н. Д. Моделирование и оптимизация тепломассообменных процессов в химической технологии. М.: Наука, 1991. -240 с.

204. Тимофеев В. Н. Метод расчёта электромагнитного поля и параметров цилиндрического проводника с током // Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1989. -№7.-С. 8-12.

205. Метод анализа поля в индукционных устройствах / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, М. В. Первухин // Электричество. 1999. - №10. -С. 58-67.

206. Методы математического моделирования и вычислительной диагностики: Сборник / Под ред. А. Н. Тихонова, А. А. Самарского. М.: МГУ, 1990.-230 с.

207. Тимофеев В. H., Христинич Р. М., Авдулова Н. А. Математическое моделирование электромагнитного поля в системе индуктор-канал // КГТУ. Красноярск, 1999. -11 с. Деп. в ВИНИТИ 30.06.99 г, №2137-В99.

208. Иванов В. В. Методы вычислений на ЭВМ. Киев: Наук, думка, 1986.-584 с.

209. Бояков С. А. Расчёт электромагнитного поля индукционных печей с принудительной циркуляцией металла в канале и разработка метода анализа поля в стационарном режиме: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1989. - 16 с.

210. Электромагнитные насосы для жидких металлов // Электропромышленность за рубежом, ЦИНТИ. М., 1963.

211. Нейман Л. Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: В 2-х т.: Учеб. для вузов. Т 2. Л.: Энергоиздат, 1981. - 146 с.

212. Гринберг Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений: В 2-х ч. 4.1,2. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1948.

213. Грюнер А. И., Тимофеев В. Н. Электромагнитное поле в прямоугольном проводнике, расположенном в полузакрытом пазу // Сложные электромагнитные поля и электрические цепи. Уфа: ЦАИ, 1983. - С. 22 - 25.

214. Патент 2116160, РФ. МКИ6 В22011/12. Устройство для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев. Опубл. 1998. Бюл. № 21.

215. Христинич Р. М. Электромагнитный расчёт электрической машины с цельнометаллическим твёрдожидкостным ротором // Электричество. 1998. -№6.-С. 34-39.

216. Христинич Р. М. Электромагнитные устройства для вращения металла в индукционных канальных печах: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Киев, 1990. 16 с.

217. Теоретические основы электротехники. Том 2. / П. А .Ионкин, А. И. Даревский и др. Под ред. П. А. Ионкина. М.: Высшая школа, 1976. - 383 с.

218. Модулина А. Н., Новгородцев А. Б. Особенности применения метода граничной коллокации к расчёту электрических полей, создаваемых заряженными телами в кусочно-однородных средах / ЛПИ. Л., 1982. 73 с. Деп. в Информэлектро. - №333-эт - Д82.

219. Христинич Р. М. Работа жидкометаллического ротора индукционной электрической машины в установившемся и переходном режимах // Электромеханика. 1999. - №9. - С. 60 - 64.

220. Аленицын А. Г., Бутиков Е. И., Кондратьев А. С. Краткий физико-математический справочник. -М.: Наука, 1990. 368 с.

221. Христинич Р. М., Тимофеев В. Н. Расчётная модель линейной индукционной машины // Вестник УГТУ «Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологий»: Сб. науч. тр. Екатеринбург: УГТУ, 1995.- С. 89-92.

222. Калнинь Т. К. Явнополюсные МГД-насосы. Рига.: Зинатне, 1969.171 с.

223. Веске Т. А. Электромагнитные процессы в слое жидкого металла индукционного жёлоба // Проектирование и исследование электромагнитных средств перемещения жидких металлов: Сб. науч. тр. №231 Томск: ТПИ, 1965.-С. 33 -39.

224. Моделунг Э. Математический аппарат физики. Пер. с нем. М.: Наука, 1968.-618 с.

225. Корн П., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Пер. с англ. М.: Наука, 1968. - 720 с.

226. Вольдек А. И., Толвинская Е. В. Основы теории и методика расчёта характеристик линейных асинхронных машин // Электричество. 1975. - №9. -С. 29-36.

227. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, 1986. -544 с.

228. Чесонис В. И. Характеристики линейных асинхронных двигателей при заданном напряжении // Электротехника. 1980. - №10. - С. 47 - 52.

229. Тиунов В. В., Огарков Е. М. Расчёт характеристик линейных индукционных машин с учётом несимметрии, вызываемой продольным краевым эффектом // Тр. Пермск. политех, ин-та. Пермь, 1973. - №133. - С. 60 -69.

230. Иванов-Смоленский А. В. определение электромагнитных сил в нелинейной магнитной системе по их объёмной плотности // Электричество. -1985. №9.-С. 18-28.

231. Щукин О. С. О новом методе улучшения характеристик линейных индукционных МГД-машин / /Магнитная гидродинамика. 1979. - №2.

232. Электромагнитный дозатор жидкого металла / Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков // Проблемы техники и технологий XXI века: Тез. докл. науч. тех. конф. с междун. участием. - Красноярск: КГТУ, 1994. С. 32.

233. Христинич Р. М. Оптимизационная модель на основе метода дискретно распределённых токовых слоёв // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1999. - №4.- С. 10 - 15.

234. Христинич Р. М. Исследование автоматизированного проектирования электрических машин // Молодые учёные и студенты ускорению научно технического прогресса: Тез. докл. регион, науч. - тех. конф. - Красноярск: КГТУ, 1986. - С. 49.

235. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство. Пер. с англ.- М.: Мир, 1982. 238 с.

236. Расчётно-теоретические исследования тяговых ЛАЭД для низкоскоростных транспортных систем/А. П. Епифанов, В. И. Бочаров, А. М. Лебедев, И. И. Талья // Известия вузов. Электромеханика. 1998. - №1. - С. 22 -28.

237. Патент 2069443, РФ. МКИ6 Н02К41/025. Линейная индукционная машина /В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, А. А. Темеров. -Опубл. 1996. Бюл. №32.

238. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г. В.Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

239. Христинин Р. М. Многофазные линейные индукционные машины при однофазном питании обмотки с электрически нейтральными фазными катушками // Электротехника. 2000. - №3. - С. 1 - 5.

240. Патент 2150777, РФ. МКИ6 Н02К41/025. Способ создания многофазного бегущего электромагнитного поля / Р. М. Христинин, В. Н. Тимофеев, В. В. Стафиевская. Опубл. 2000. Бюл. №16.

241. Решение о выдаче патента РФ по заявке № 98124055/09 (026288),п

242. РФ. МПК' Н02К41/025. Линейная индукционная машина / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, С. А. Бояков, М. В. Первухин.- Приоритет с 31. 12.98 г.

243. Решение о выдаче патента РФ по заявке № 98103268/02 (003412),п

244. РФ. МПК Н02К41/025. Многофазная обмотка электрической машины /Р. М. Христинич. -Приоритет с 17.02.99 г.

245. Христинич P. M., Первухин M. В., Авдулова H. А. Повышение качества стальных заготовок на металлургических заводах Сибири // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. с междун. участием. Красноярск: КГТУ, 2000. С. 277 - 278.

246. Гориславец Ю. М. Экспериментальное исследование магнитогидродинамического вращения жидкого металла в каналах индукционных печей / /Магнитная гидродинамика. 1991. - №2. - С. 111 - 115.

247. Христинин Р. М, Тимофеев В. Н. Установка для электромагнитного рафинирования алюминиевых сплавов // На рубеже веков: итоги и перспективы: Тез. докл Всемирного электротехнического конгресса. Москва, 1999.-С. 207-208.

248. Индукционная плавильная установка с отъёмной индукционной единицей / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, С. А. Бояков, А. А. Темеров, JI. М. Протопопова // ЦНТИ Информационный листок №240 - 95. Серия Р 55.35.35, Красноярск, 1995.

249. Тимофеев В. Н., Христинин Р. М., Бояков С. А. Комплекс бесканального электромагнитного перемешивания алюминиевых сплавов // Наука производству. 2000. - №3. - С. 45 - 46.

250. Электромагнитный дозатор жидкого металла / В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, А. А. Темеров// ЦНТИ Информационный листок №141 - 98. Серия Р 55.35.37,, Красноярск, 1998.

251. УТВЕРЖДАЮ: Директор Алюминиевого завода1. АКТвнедрения в производство результатов диссертационной работы докторанта Красноярского государственного технического университета Христинича Романа Мирославовича

252. Патент РФ № 2113672, кл. МКИ6 Р27Э23/04. Способ электромагнитного перемешивания электропроводных расплавов.

253. Внедрение предложенных технологий приготовления алюминиевых

254. Заместитель директора по технологии и техническому развитию1. Крылов Л.В.1. Начальник ЛПЦ1. В. Ф. Фролов1. УТВЕРЖДАЮ:

255. Директор раМЗ-Энергоремонт» В. В. Карнюшка1. ОХ2000г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертационной работы Христинина Романа Мирославовича «Индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы»

256. Начальник учебного отдела КГТУ1. Г. П. Чужкова

257. Декан электромеханического факультета КГТУ, к.т.н., профессор1. И. Л. Дубровский

258. Зав. кафедрой "Электротехнология и электротехника», д.т.н., профессор1. УТВЕРЖДАк№иложение 4у ^.р? ¿0'

259. Химический анализ литейных и деформирмируемых сплавов, полученных по технологии перемешивания, предложенной диссертантом показал, что разброс компонентов сплава в объеме ванны миксера не превышает величин, допустимых техническим условием.

260. В 2000 2001 годах планируется оснастить еще два плавильно -литейных агрегата ОАО «КрАЗ» аналогичными электромагнитными перемешивателями.

261. Начальник литейного производства ОАО «КрАЗ»1. А.В. Рябинко