автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Короткий цилиндрический индуктор для электромагнитного воздействия на медные сплавы

рг Б ОД

1 о КПР «95

На правах рукописи

КРИВСШШЕНКО Алексей Игоревич

КОРОТКИЙ ЦИЛИНДРЙЧЕСКИЙ ИНДУКТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МЩЫЕ СПЛАВЫ

Специальность 05.09.01 - Электрические маиины

Автореферат диссертации на соисхание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1995

Работа выполнена на кафедре "Электротехника и электротехнологические системы" Уральского государственного технического университета - УПИ.

Научный-руководитель - академик Российской академии электротехнических наук, доктор технических наук, профессор Сарапу -лов Ф.Н.

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

Сокунов Б.А.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Рубцов В.П. (г.Москва);

кандидат технических наук, доцент Беляев Е.Ф. (г.Пермь).

Ведущая организация - АО "Уралкаш", г.Екатеринбург.

Защита диссертации состоится " /У " апреля _ 19Э5 г.

в ^ часов в аудитории Э-406 на заседании специализированного совета Д 063.14.05 в Уральском государствегшом техническом университете -УПИ. .

Ва^ отзыв на автореферат в одном экземпляре с подписью, заверенное гербовой печатыэ, просим направлять по адресу:

620002, г.Екатеринбург, ул.Мира, 19, УГГУ - УПИ, ученому секретарю совета. - - •'С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 1995 г.

Ученый секретарь специализированного /57 /

совета,'" кандидат технических наук, доцент В.О.Шутько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

В настоящее время в промыпиекности больпое внимание уделяется повышения качества выпускаемой продукции за счет внедрения новых вкдоз высокопроизводительных технологических процессов.

Разработка и создание технологий, направленных на повышение качества выпускаемой продукции, а в ряде случаев на получение новых свойств различных материалов, является актуальной проблемой.

Одним из способов реализации подобных технологий в области металлургии и в литейном деле является воздействие бегущего электромагнитного полн на кристаллизующийся металл. Частный случай электромагнитного воздействия (ШЗ) - это электромагнитное перемешивание (ЗИП) металлов и сплавов в процессе кристаллизации при полунепрерывном и непрерывном литье. ЭМП монет быть осуществлено при помощи специальных электрических малин - индукционные устройств, возбутдаетцих электромагнитные силы в объеме кристаллизующегося металла или сплава. Под воздействием этих сил возникают новые условия улучпения процесса кристаллизации, что поло -жителько влияет на физические и механические характеристики зы -плавляемкх .металлов и сплавов.

Анализ многочисленных исследований, проведенных различными авторами по использования способов ЭМБ на жидкие цветные 'металлы, показывает, что в настоящее время не существует единой теории влияния ЭМП на кристаллизующийся металл, а такт.е не существует универсальных' методов расчета устройств, создающих 32Л. 3 данной диссертационной работе исследуется влияние ЗМП на процесс кри -сталлизацки жидкой фазы слитков круглого сечения„из сплавов тя-т-элкх цветных металлов на основе меди.-' ' -

Проблема использования устройств 31Я1 состоит не только в изучены и разработке' собственно установок ЗМП, но и в создании эффективных технологических процессов литья с применением электромагнитного перемешивания. Работа выполнена в соответствии с планом госбюджетной темы * 1591 "Специальные электрические малины и электромагнитные устройства для транспортных к элехтротех- ' нологических установок", утвержденной УПУ - УПИ, и темы

Ш 27 Гр - 94 (ГРАНТ) "Разработка основ теории и методов расчета электромагнитных устройств с бегущим или пульсирующим магнитным полем для энергосберегающих и экологически чистых технологий в металлургии".

Цель работы и задали исследования

Исследование влияния ЭМП на кристаллизующиеся металл при отливке слитков круглого сечения из сплавов на основе меди, определение и оценка зависимостей Э»5Л, а такгг.е разработка конст -рукции индукционных устрс.'.ств совместно с кристаллизатором и методики их расчета.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить комплекс теоретических, экспериментальных и инженерных задач, основными из которых являются:

1. Проведение анализа совокупности факторов, определявших влияние электромагнитного, перемешивания на структуру отливаемого металла.

2. Определение основньк параметров электромагнитного поля, создающих особые эффекты, позволяющие получить стру :'.?>•; у отливаемых слитков с требуемыми свойствами.

2. Создание методики расчета, устройства электромагнитного пере^есизакия.

4. Экспериментальное исследование образцов устройств ЭМП.

5. Разработка и создание промасленных образцов устройств ЭШ1 в совокупности с кристаллизатором.

Кау:ная новизна

1. Определены факторы влияния электромагнитного поля на жидкую фазу иеднкх сплавов в процессе кристаллизации.

2. Выявлено соответствие ме.уду параметра.'/.!! гсэяейстэужцего электромагнитного поля и структурой литого металла, полученного с применением электромагнитного перемешивания.

3. Разработана методика электромагнитного расчета коротких цилиндрических индукторов (КЦИ), в которой .учтены следующие особенности:

- построена детализированная магнитная схема замещения с уточнением магнитных сопротивлений торцевых зон и конструктивных элементов КЦИ совместно с кристаллизатором;

- на основания метода конечных разностей разработаны алгоритмы расчета составляющих индукции электромагнитного поля в рабочей зоне индуктора;

- уточнены коэффициенты затухания электромагнитного поля з кристаллизаторе и в торцезкх зонах индукционного устройства, определяющие интенсивность влияния ЭМП.

Практическая ценность

I. Определены режима электромагнитного перемепивания, позволяющие получить структуру литого металла с требуемыми свойствами.

Разработанная программа расчета коротких цилиндрических индукторов внедрена' в учебный процесс кафедры "Электротехника и злектротехкологические системы" Уральского государственного технического университета.

3. Разработанные конструкции индукторов совместно с кри -сталлизатором доведены до стадии.промышленного исполнения.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы в виде промышленных установок для ЭМП круглых слитков диаметром 110, 200 и 300 мм спла-. вов на основе меди внедрены в производственный цикл. АООТ "Каменск-Уральский завод 0151", АО "Кольчугинский завод им.С.Орджо-никидзе" и АООТ "Ревдинский завод ОЦМ", что подтверждается соответствующими отзывами и актами о внедрении втих заводов.

Апробация работы

Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались: на научно-практическом семинаре по электромеханике с международным участием (Екатеринбург, 1991); на международном семинаре "Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением" (Севастополь, 1992, 1993); на международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (Иваново, 1992); на международном научно-техническом секинаре "Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортник средствах и в их роботизированном производстве" (Суздаль, 1993); на научной конференции с международным участием "Проблемы электротехники" (Новосибирск, 1993); на I международной конференции по электромеханике и электротехнологии (Суздаль, 1994).

Публикации

Основное содержание и результаты диссертационной работы . опубликованы в 12 научных работах.

Объем и структура работы•

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на.291 странице машинописного текста, иллюстрирована 88 рисунками и 26 таблицами. Список использованной литературы содержит 304 наименования, включая 161 наименование зарубежных патентов и заявок на изобретения.

ОСНОВНОЕ СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, показана актуальность темы, .сформулированы цель и задачи исследований, а также приведены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе на основе анализа отечественных и зарубежных работ, связанных с электромагнитным воздействием на жидкие металлы, показаны возможности влияния электромагнитного перемешивания в процессе кристаллизации круглых слитков на формирование структуры и свойства литого металла.

На основе систематизации научных публикаций сформулированы общие положения о механизме процесса кристаллизации сплавов меди под воздействием Э1Ш. Показано, что Э!Ш в современном производстве находит широкое применение в металлургии черных и легких цветных металлов. Электромагнитное перемешивание в литейном деле тяжелых цветных металлов изучено относительно мало, хотя современные технологии требуют использования прогрессивных методов получения литой структуры с требуемыми свойствами. В. связи с этим работа направлена на разработку и исследование устройств электромагнитного перемешивания в конкретных технологических процессах получения круглых литых заготовоя из сплавов тяжелых цветных металлов.

Во второй главе проведен анализ влияния и'выбор режимов электромагнитного перемешивания на структуру и свойства сплавов тяжелых цветных металлов в процессе кристаллизации при полунепрерывной отливке круглых слитков на. примере сплавов ЫНЦ 15-20 ( 0 НО мм) и БрОЦ 4-3, БрЮЩ 3-1 (* О 200 мм).

Показано значительное влияние материала и размеров гильзы кристаллизатора на процесс ЭШ. На рис. I представлены характерные распределения нормальной (Дг) и тангенциальной (Зх ) огибающих индукции электромагнитного поля короткого цилиндрического индуктора вдоль оси магнитопровода при наличии различных гильз кристаллизатора. Кривая I - материал гильзы кристаллизатора БрАЗМц 10-3-1,5; кривая 2 - материал БрХ 0,8; кривая 3 - гильза кристаллизатора выполнена из хромированной меди. Очевидно, что сплав БрАЗЗДц 10-3-1,5.оказывает наименьший экранирующий эффект.

В дальнейшем материал БрЛЖйд 10-3-1,5 был рекомендован и использован в качестве гильзы кристаллизатора при отливке сплавов БрОЦ 4-3, ЫНЦ 15-20, БрКМЦ 3-1, ДКцАЗНК, МБ, 1С 5Э-2, БрОФ 10-1 и БрШц 10-3-1,5.

В глава также показано, что технологическая эффективность устройства электромагнитного перемепивания зависит от:

Рис. I. Распределение 3*(1') КЦЦ под слиток & 110 мм

- интенсивности электромагнитного поля;

- распределения нормальной и аксиальной составляющих электромагнитного поля в рабочем объеме;

- схемы соединения обмоток;

- направления движения поля вдоль вертикальной оси индуктора;

- эквивалентной электропроводности рабочего тела и частоты питающей сети, определять глубину проникновения электромагнитного поля в металл.

Определено, что электромагнитное перемешивание в процессе кристаллизации позволяет: '. .

- устранить столбча:. ^ структуру, часто являвшуюся причиной возникновения горячих треаин по границам зерен как в литом металле, так и при последующей высокотемпературной деформации;

. - повысить однородность структуры слитка, одновременно измельчая зерно до минимальных размеров (для данной скорости охлаждения);

- снизить-пористость отливаемого слитка;

- исключить неметаллические вкгвчения;

- улучаить механические характеристики получаемого металла (повысить пластичность и процентное: значение относительного удлинения, а также снизить усилие на разрыв в процессе отжига перед последующей стадией передела). .

На рис. 2 представлены фотографии удкромифОв тешлетов слитков из сплава БрОЦ 4-3, отлитых с применением 2'М. (рис.2,6) и без Э2С (рис.2,а). Очевидно, что электромагнитное перенесива-ние позвмяет получить измельченную литуи структуру,.

Однако, как показано в работе, мелкокристаллическая литая структура не всегда приводит к улучшению механических свойств готового изделия. Графически и в виде таблиц представлены значения индукции и режимы электромагнитного перемешивания, при которых достигается комплексный перемешивающий эффект, приводящий к улучшению свойств я качества готовых изделий. В частности, для слитка диаметром 200 мм из сплава БрОЦ 4-3, отлитого без применения электромагнитного перемеотвания.значения среднего размера зерна Аср * 1,5 мм, длины столбчатых кристаллов £ » 40 мм, процентного содержания пор У„'« 0,8£ к неметаллических включений

ЛЯ»», -

Рис. 2. Макрошшфы слкткоз сплава ЕрОЦ 4-3, отлитых без применения ЭМП (а) к с применением ЭМП (б)

Рис. 3. Общий вид промышленного индуктора под слиток диаметром

. 110 мм

НЗ = ТГ?. Используя один из режимов ЭМП было получено Аср = 0,5 мм, 8 = 20 мм, Уп * 0,0155 и НВ * 2,4£ , что по мнения специалистов-металлургов приводит к значительному улучшении свойств готовых изделий.

Следует отметить, что данный режим ЭМП не позволяет получить аналогичных результатов на других сплавах. Поэтому для каждого конкретного сплава были проведены отдельные исследования и сформулированы способы улучшения качества литого металла.

Доказано, что процессы кристаллизации, протекающие в установках малого.диаметра под воздействием электромагнитного перемешивания, не соответствуют процессам кристаллизации слитков большого диаметра.

Также определено, что литая структура, полученная с применением Э!Ш позволяет пол'/чат ь готовые изделия с недостижимыми в других случаях характеристиками.

3 третьей глазе рассмотрены вопросы конструирования ЮДО и кристаллизаторов, а также обоснована методика расчета устройств для электромагнитного перемешивания слитков круглого сечения из сплавов на основе меди в процессе кристаллизации при полунепрерывной отливке.

Расчет и конструирование индукционных устройств проведены для Щ1 под слитки диаметрами 110, 200 и 300 мм. Рассмотрены варианты как совместного, так и раздельного конструктивного исполнения установки индуктор - кристаллизатор. На рис. 3 приведена фотография промышленного образца ЙЩ. Устройство состоит из отдельных модулей - магнитопроводов с пазами прямоугольной формы, обращенными к рабочему объему. Магнитопро-воды объединены кольцевыми катушками. Корпус выполнен из немагнитной стали с несущими верхним и нижним фланцами. На рис. 4 схематически изображен кристаллизатор и индуктор в.разрезе. Как видно из рисунка« структура немагнитного зазора между внутренней поверхностью индуктора и внутренней поверхность» гильзы кристаллизатора неоднородна. Для учета затухания электромагнитного поля в немагнитном зазоре между индуктором и рабочим талом в работе предложен общий коэффициент затухания поля К :

Л- - е"*. е-'"к .

Рис. 4. Сгеиатсчесхое Езобрагйнае конструкции кндухтср- кристаллизатор

где В - коэффициент затухавкя пега в sorçyre кристаглиза-

V/

тора; с - коэффициент затуг&нкя поля в всдосхлатамк^еЯ ру--V«

башке; € - коэффициент за^тухгнил псся в рубазее кристазли-

в

затора; ci - характеристический саракгтр; Â , ti - глубина про

никновеш» эгектрсыагклткого пеля е иетгхя; й % - тапзгаа

экрана; "S. - тоггдана кекагвнгкого зазера С/ = О).

С вспад1»зоз£кгех кетсакх расчета ззекгрпмягнитжзс пара-метроэ и категралькьз: тарахтергстик Ееугх^онгЕо: устройств бы

разработан общий подход к расчету КЦИ. На начальном этапе оценивались значения электрических параметров и геометрических размеров индуктора,. Расчет производился исходя из величины критической скорости движения расплава у границы раздела фаз, определяющей минимальное значение полюсного деления, габаритных размеров устройства, определяемых геометрическими размерами промышленной установки, а такте исходя из значения индукции, при котором начинает проявляться эффект дШ,к значения индукции, при котором возникает интенсивное перемешивание жидкого металла. При расчете такте учитывается материал и конструктивные особенности кристаллизатора. На этой этапе оценивавтся значения токов фаз без учета электрической.и магнитной несимметрии индукционного устройства.

Задаваясь геометрическими размерами кристаллизатора, на -рупаа» диаметром индуктора и величиной магнитодвижущей силы в рабочем зазоре (// ),можно рассчитать геометрические параметры индуктора по связываицему их выражении через фактор нагрева Aj :

Д - ^ /ЗаМШа) \ (2)

à)

где Л/7 - высота паза; ^ - ширина паза; h - высота магнитопро-всда; Z - количество лазсв индуктора; L - длина магнитопрово-да; èj - сирина зубца; - внутренний радиус индуктора; сел - радиус слитка; Л - суммарный технологический зазор.

На следующем этапе рассчитывается магнитная схема замещения СМСЗ), в которой учитываться конструктивные особенности просаленного образца индуктора совместно с кристаллизатором я связанные с ним изменен;«» электромагнитного поля в торцевые зенгх, а также по краям поверхности магнитопровода. В результате расчета саределеттсн как собственные сопротивления самоиндукция фаз, так и сопротивления взаимоиндукции между отдельны® катупками обмоток фаз,и сопротивления взаимоиндукции иея- . яу отдельными фазами.

При составлении магнитной сгекы замещения в работе был вээден ряд допущений и ограничения. Рассматриваемая КСЗ позво-

лила учесть конструктивные особенности как самого индуктора, так и кристаллизатора за счет введения дополнительных магнитных сопротивлений, соответствующих основным путям замыкания магнитного потока через отдельные элементы конструкции индуктор -кристаллизатор (рис. 5).

На рис. б изображены элементы магнитной схемы замещения, соответствующие участкам I, П, Ш предыдущего рисунка. Магнитные сопротивления, соответствующие магнитному потоку над магнитопроводом.параллельны его поверхности в теле кристаллизатора - Я пи* и в воздушно-водяном зазоре - Р<т,д • Магнитные сопротивления й/тцтм и соответствуют магнитному потоку лобовых (неэкранированных) частей.

Магнитные сопротивления Я/пгд . $тгм .и аналогич-

ны вышеперечисленным сопротивлениям и соответствуют нормальной составляющей магнитного потока. Расчет магнитных сопротивлений , $т<м » Ятгд и Йтгм проводится по следующим выражениям:

6

(3)

0,5^ 8[Т ~(й,+Д2 + й3)]п

¿3

(2-й,,)П

■ е

(4)

(5)

Д* ■* Дг + Дл

тг*Ж 5б Л

■ е

(6)

1 - несущие фланцы индуктора;

2 - кристаллизатор;

3 - гильза кристаллизатора;

4 - нажимное кольцо

Рис. С. Элементы магнитной схемы замещения, соответствующие конструктивным особенностям исследуемого устройства

В магнитной схеме замещения полное магнитное сопротивление неэк-ранированной части обмотки Rhhi ж 1fJ!t-/i-n подразделяется на четыре составляющих, ftrrt,n/i > и R/n,***, которые

рассчитываются следующим образом:

_ вптгнэ ns

я --¡¡г- ' (7)

о

где йщ,нз = — общее магнитное сопротивление, учитывающее

затухание аксиальной составляющей магнитного потока в неэкраниро-ванной части обмотки;

К - _ коэффициент пропорциональности, полученный из

R /П2

■ Rflt,M» - к- RmtHí3 (8)

RmfM3Í я —m¡(1~ ' ' ' ' ^ '

где Rmm * Rm¡i*i К - общее магнитное сопротивление, учитывающее затухание тангенциальной составлявшей потока в незкраниро-ванной части обмотки, /

К гш ^

1 " Rm,i

RntiHjM * Rm,H3Ó ' Кг , CIO)

,, Rm,M'

K>m tz¡ ;

Расчет магнитных сопротивлений, соответствующая зона I (рис. 5), проводился с учетом затухания поля ва расстоянии 3¿j от поверхности магнитопровода. Расчетно-экспериментальный коэффициент затухания электромагнитного поля в воздушном пространстве над торцевой поверхностью кагкитопровода, полученный в ходе работы, имеет вид:

к - O.3ÍS~'агсЦ ) ■ т'\ <ш

где А - геометрические размеры рассматриваемых участков; Г-величина полюсного деления.

Магнитные сопротивления в аксиальном ( Ятз ) и тангенциальном (^/77«) направлениях относительно магнитопровода (рис. 6) состоят из последовательно соединенных магнитных сопротивлений, соответствующих путям магнитного потока через нажимное кольцо Агп2кц), через кристаллизатор (Ат<кр , йт3кр). через фланец индуктора (Ят,<рл , йтгфл) и через суммарный воздушный зазор (¿"/?/т?,/, 2Дтгд}- Эти сопротивления в аксиальном направлении определяются по выражениям:

^__

0,5 -//„ ■ rt Ô ■ ?f

- £)фл -Юса Где —~—2- - ширина фланца.

<т*КР ' D,5 jU0 n-6■ 7г

Ят.ко' —-'Р . ..— е ' . (И)

2)л/> -¡dca

где ¿2 " --- - толщина корпуса кристаллизатора.

Дки . -(Л'Ф,)

0,5-JU0-П- б- 7г

■ и ки . 1

Rntiicii .. , X ~ • е . <М)

г Нт,6 0,3/8 ♦ I _____ )j

(15)

Аналогичные сопротивления в тангенциальном направлении определяются следующим образом:

7 -(ЫнА Ятг1рА = -7-- • е - (16)

кр

3 /¿о ■ Дрл с »

г* •

3 /10 пб ■ Агр

■е ;

3/и0 п-3- &КЦ

гг -

(17)

" тг-тт~Г • -е ; (18)

Магнитные сопротивления йп5 и элементов конструкции ин-

дуктор - кристаллизатор в объеме, ограниченном плоскостью внутренней поверхности магнитопрсвода и плоскостью торцевой поверхности магнитопровода,определяются аналогично выражениям (12) ♦ (19) с учетом геометрических размеров соответствующих конструктивных элементов в этом объеме. Магнитные сопротивления й/п? . ~Д/пго и , Ятв рассчитываются аналогично выражениям (3) и (5) соответственно. Магнитные сопротивления Ят« * Я/пц , учитывающие геометрические размеры нижнего фланца индуктора, его внутреннего кожуха, суюарного немагнитного зазора и собственно кристаллизатора (зона Ш, рис. 5), рассчитываются аналогично формулам (12) т- (19) с учетом конкретных геометрических размеров. Магнитные сопротивления Длщ » и также рассчитываются аналогично выражениям (3) и (5). Полученные сопротивления позволили оценить и рассчитать реальные токи с учетом несимметрин фаз, а также учесть основные физические процессы и улучшить сходимость расчетных й экспериментальных данных.

ао

При помощи численного метода конечных разностей с учетом значений токов, полученных на предыдущем этапе, рассчитываются нормальные и аксиальные составлящие индукции электромагнитного поля как на границе "внутренняя поверхность кристаллизатора -- жидкий металл", так и в объеме кристаллизующегося металла.

В четвертой главе приводятся экспериментальные исследования установок для ЭМП в лабораторных и промышленных условиях, а также условия »к проведения. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных как опытного, так и промышленных КЩй.даёт хорошую сходимость. Погрешность между экспериментальными и расчетными значениями реактивного сопротивления отдельных катушек не превышает 2.,ВЙ. При трехфазном включении расхождение между расчетными и экспериментальными значениями параметров не превышает 3,4%. Приведено графическое сравнение расчетного и экспериментального распределения составляющих индукции электромагнитного поля, показывающее достаточно высокую сходимость. Экспериментальная оценка распределения электромагнитного поля за пределами индуктора по его торцам показала, что расстоянкз З^з , на котором поле обращается в ноль, является достаточным для определения граничных условий при расчете магнитной схемы замещения к "полевой" задачи. Экспериментальные исследования показали, .что кристаллизатор оказывает влияние на электромагнитные характеристики индукционного устройства, что привело к необходимости учитывать конструктивные особенности и материал кристаллизатора при расчете МСЗ. Доказано, что полученный в работе расчетно-экспериментальный коэффициент достаточно точно описывает процесс затухания электромагнитного поля в рабочем пространстве. На основании анализа электрических параметров получено экспериментальное подтверждение вывода о целесообразности использования в качестве гильзы кристаллизатора сплава БрА5Кц 10-3-1,5.

В приложении приводятся формуляр расчета КЦЙ» программа расчета КЦИ, выполненная на языке СИ, отзывы и акты внедрения, а также дополнительная информация по теме диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I. Электромагнитное воздействие на юшкие металлы в процессе кристаллизации является одним ад эффективных способов улучше-

ния качества литой, структур» сплавов на основе меди.

2. Показано, что различные характеристики электромагнитного поля оказывшот различное влияние на свойства медных сплавов, причем воздействия указанных факторов могут носить как согласованный, так и несогласованный характер.

3. Электромагнитное перемешивание позволяет получить характеристики медных сплавов, практически недостижимые с помощьа других технологических процессов, а такте исключает из технологической цепочки изготовления рабочих изделий ряд операций.

4. Определено, что технологическая эффективность устройств Э!Ш зависит с? интенсивности, распределения нормальной и аксиальной составляющих индукции и направления бегущего электромагнитного поля, а так*е от схемы соединения обмотох индуктора, эквивалентной электропроводности рабочего тела и частоты питатадея сети.

5. Доказано, что бесконтактное силовое воздействие на жидкий металл позволяет устранить столбчатую структуру, часто являющуюся причиной возникновения горячих трещин как з литом металле, так и при последующей- высокотемпературной деформации, повысить однородность структуры слитка одновременно с измельчением зерна, снизить пористость отливаемого слитка, исключить неметаллические включения и газовые поры и улучшить механические характеристики металла.

• 6, Графически и в виде таблиц представлены значения индукции, при которых влияние с?.лП проявляется наиболее эффективно. Показано, ' что при заданных условиях-электромагнитное перемешивание позволяет получать структуру литого металла с заранее заданными свойствами.

7. Разработана методика электромагнитного расчета коротких ' цилиндрических. индукторов, в которой учтены следующие особенности:

- построена детализированная магнитная схема замещения с уточнением магнитных сопротивлений торцевых зон. я конструктивных элементов короткого цилжцрического индуктора совместно с кристаллизатором;

- на основании метода конечны? разностей разработаны расчеты и В, сосгавлязцах индукции электромагнитного поля, соответствует::« рабочей зоне индуктсра;

- уточнены коэффициенты затухания электромагнитного поля в кристаллизаторе и в торцевых зонах индукционного устройства.

8. Предложены конструкции коротких цилиндрических индукторов и кристаллизаторов, а также обоснован выбор материала гильзы кристаллизатора.

9. В ходе выполнения диссертационной работы с применением электромагнитного перемешивания отлито 188 тонн слитков круглого сечения диаметрами НО, 200 и 300 мм из восьми сплавов цветных металлов на основе меди. По результатам работы получены заключения

и акты внедрения устройств ЭШ в технологический цикл отливки круглых слитков сплавов тяжелых цветных металлов на АООТ "Каыенск--Уральский завод по обработке цветных металлов", на АО "Кольчугин-С1-:.;Я завод им.С.Орджоникидзе" и на АООТ "Ревдинский завод по об- • работке цветных металлов".

10. Программа расчета КЦЙ внедрена в учебный процесс кафедры "Электротехника и электротехнологические системы" Уральского государственного технического университета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

•I. Получение качественных медньк сплавов для транспортных средств/Б.А.Сокунов, Я.С.Прудников, Ф.Н.Сарапулов, А.И.Кривонщен-ко и др.//Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в та роботизированном производстве: Тез. докл. междунар. техн. конф. Суздаль, 1993.

?.. Разработка и создание устройства для электромагнитного перемешивания жидкого металла: Отчет по НИР £ 1831/ УПИ; Руководитель И.А.Крив он;щенко. Свердловск, 1990.

3. Кривониценко А.И., Прудников С.В. Применение электромагнитного псремесйвания в процессе полунепрерывной отливки тяжелых цветных металлов и сплавов на основе меди//Состояние и перспективы развития электротехнологии: Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. Иваново, 199?.

4. Разработка технологических основ электромагнитного перемешивания при производстве сплавов БрЬ^Ц и БрОЦ 4-3 и оценка качества полуфабрикатов: Отчет по НИР ? 01859/УПИ; Руководитель Ю.С.Прудников. Свердловск, 1991.

5. Электромагнитное воздействие на жидкие металлы/Б.А.Соку-:ов, Ю.С.Прудников, Д.К.Оигуровский, А.И.Кривонгаденко и др.// 'ез. докл. науч. - практич. семинара с междунар, участием. Ека-еринбург, 1991.

6. Кривошеденко А.И., Сокунов Б.А., Прудников С.Ю. Исследо-ание устройств для электромагнитного воздействия на металлы// 1лектрическке машины и электромашинные системы: Сб. науч. тр. 1ермь: ПГТУ, 1993. С. 71-82.

7. Устройства электромагнитного воздействия на жидкие метали/А. И.Кривонкденко, С.Ю.Прудников, Б.А.Сокунов и др.//Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управле-|ием: Тез. докл. семинара. Севастополь, 1992.

8. Разработка и исследование индукционного устройства для |лектромагни?ного перемешивания меди в процессе отливки: Отчет ю НИР № 0Г772/УПИ; Руководитель Б.А.Сокунов. Свердловск, 1991.

9. Электромагнитное воздействие на жидкие мзталлы/А.И.Криво-гкценко, С.й.Прудкиксэ, Б.А.Сокунов, Ю.С.Прудников и др.//Пробле-1ы электротехники: Тез. докл. науч. конф. с междунар. участием, ¡овосибирск, 1993.

10. Электромагнитное перемешивание з литейном деде/Б.А.Соку-[ов, О.Н.Сарапулов, П.С.Прудников, А.И.Кривошгценко и др.//Тез. ;окл. I иеждукар. конф. по элекгромгханике и электротехнологии. )уздалъ, 1994. •

11. Разработка и внедрение технологии получения слитков слла-1а МНЦ 15-20 методом полунепрерывного литья с использованием в ¡кхте чистых материалов-, ломов В1#1 и отходов собственного произ-юдстьа: Отчет по НИР У 21 - 89 г 659/Т^процветметобработка; 'укозодитель Д.К.ОигуровскиЯ. Москва, 1990.

12. Положительное решение по заявке * 4860567/25. Полупогружной индукционный насос для жидких металлов/И.А.Кривонищен-ко, Б.А.Сокунов, Е.С.Прудников, А.И.Кривонищенко, С.Ю.Прудников. Опубл. 07.02.1990.

Подписано в печать 09.03.95 Формат 60x84 1/И

Бумага типографская Плоская печать Усл.п.л. 1,3!

7ч.-пзд.л. 1,33 • Тзрая 100 Заказ 181 Бесплат»

Редакционно-аздательск'ий отдел УГГУ 620002, Екатеринбург, УГТУ, 8-й учебный корпус Ротапринт УГТУ. 620002, Екатеринбург, УГГУ, 8-й учебный корпус