Проект РФФИ № 17-48-590539 «Влияние электромагнитных сил на процессы в расплавленном металле с твердыми включениями»
рук. Колесниченко И.В., первый этап (2017г)

В ходе выполнения всего проекта будет создан пилотный образец установки и с помощью нее будут получены научные результаты, которые имеют выраженное прикладное направление. Подобную установку в дальнейшем можно изготовить под конкретные требования. Установка позволяет осуществлять комплексное бесконтактное электромагнитное воздействие на расплавленный цветной металл или сплав для улучшения его свойств. В установке осуществляется предварительное плавление металла с электромагнитным перемешиванием. Металл может быть в любом изначальном виде: слитки, стружка, литниковые отходы, лом, брак. В установке возможно осуществить очистку металла от неметаллических включений, либо выделение остаточного металла из расплава солей или шлама. Также установка позволяет разливать металл в цилиндрические слитки методом полунепрерывного литья с применением двунаправленного электромагнитного перемешивания. Установка будет являться продуктом наукоемкого производства. Она будет конкурентноспособна, доступна по цене, тем самым отвечая современным требованиям правительства по модернизации экономики, производства и импортозамещению. На первом этапе проекта разработана первая очередь установки и численно и экспериментально изучены магнитогидродинамические процессы в ее компонентах.

(a) – эксперимент по измерению силы, (b) — эксперимент по изучению течения жидкого металла.

Слева — зависимость силы от тока в обмотках для разного количества витков, справа — зависимость индукции от тока в обмотках для разных толщин спинки.

Второй этап (2018 г.)

На втором этапе проекта выполнены работы по разработке и изготовлению второй очереди экспериментальной установки, а также исследованию влияния электромагнитных сил на процессы в расплавленном металле. Построена матмодель и численно исследован процесс течения, поведения примесей и кристаллизации в прямоугольном объеме тигля при воздействии бегущего магнитного поля. Изучена зависимость темпа кристаллизации от параметров процесса при различных видах бегущего магнитного поля. Экспериментально исследован процесс кристаллизации в прямоугольном объеме тигля при воздействии бегущего магнитного поля. Найдены зависимости темпа кристаллизации от параметров процесса в прямоугольном объеме жидкого металла при разных характеристиках бегущего магнитного поля. Построена матмодель и проведено численное исследование электромагнитного индуктора для цилиндрического канала. Определены в результате расчетов геометрические размеры, технические параметры (число витков обмоток, сечение провода) электромагнитного индуктора для цилиндрического канала. Численно найденные наилучшие массо-габаритные характеристики, которые не допустят насыщения магнитного поля в ферромагнитном сердечнике. Построена матмодель и численно исследована гидродинамика, поведение включений и процесс кристаллизации жидкого металла при наличии воздействия бегущего и вращающегося магнитных полей в цилиндрическом объеме. Определена зависимость темпа кристаллизации от параметров процесса. Численно исследован электромагнитный насос и расходомер для раздаточного узла для дозированного разлива расплава. Определены характеристики и параметры для коаксиального электромагнитного насоса бегущего поля и электромагнитного расходомера.

Рис. 3. (a) Схема экспериментальной установки: 1. кювета с жидким металлом, 2. теплообменники, 3. термостат, 4. линейная индукционная машина, 5. источник питания, 6. ультразвуковой доплеровский анемометр, 7. ультразвуковые датчики. (b) Изменение положения фронта кристаллизации в зависимости от времени при питающих индуктор токах: 1. 0A, 2. 3.0A, 3. 5.0A.

Рис. 4. (a) Скорость движения фронта кристаллизации V в зависимости от периода модуляции бегущего магнитного поля. (b) Эксперимент для верификации расчета электромагнитной силы.

• Назад
• Вперед