УДК 621.74

ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПЛАВИЛЬНОЇ ПЕЧІ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ УНІВЕРСАЛЬНОГО ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПЕРЕМІШУВАЧА РІДКОГО МЕТАЛУ

За допомогою чисельного моделювання електромагнітних процесів у системі "універсальний індуктор – рідкий метал" визначено вплив конструктивних елементів відбивної печі для алюмінію на ефективність універсального електромагнітного перемішувача рідкого металу, що почергово створює біжуче і пульсуюче магнітні поля. На прикладі універсального тристрижневого індуктора, прилаштованого до бокової стінки печі, досліджувався вплив на нього феромагнітного кожуха печі та металевої немагнітної ніші перемішувача. Оцінка впливу цих елементів здійснювалася шляхом визначення та співставлення інтегральних електромагнітних сил і потужності тепловиділення в рідкому металі. В результаті проведеного тривимірного моделювання встановлено, що вплив феромагнітного кожуха печі є незначним (не перевищує 10 %) і ним можна знехтувати. За наявності між індуктором та рідким металом металевої ніші ефективність перемішування може зменшуватися на 15 %. При цьому спостерігаються значні електричні втрати в ній, які можуть перевищувати тепловиділення в рідкому металі. Показано, що такі втрати, а також вплив ніші на ефективність перемішування можна суттєво зменшити за допомогою секціонування (виконання розрізів) металевої ніші, а також за рахунок зменшення частоти струму живлення універсального перемішувача. Бібл. 6, рис. 4.
Ключові слова: електромагнітне перемішування, рідкий метал, універсальний індуктор, конструктивні елементи печі, чисельне моделювання.

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТОВ ПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

С помощью численного моделирования электромагнитных процессов в системе "универсальный индуктор - жидкий металл" определено влияние конструктивных элементов отражательной печи для алюминия на эффективность универсального электромагнитного перемешивателя жидкого металла, поочередно создающего бегущее и пульсирующее магнитные поля. На примере универсального трехстержневого индуктора, пристыкованного к боковой стенке печи, исследовалось влияние на него ферромагнитного кожуха печи и металлической немагнитной ниши перемешивателя. Оценка влияния этих элементов осуществлялась путем определения и сопоставления интегральных электромагнитных сил и мощности тепловыделения в жидком металле. В результате проведенного трехмерного моделирования установлено, что влияние ферромагнитного кожуха печи незначительно (не более 10 %) и им можно пренебречь. При наличии между индуктором и жидким металлом металлической ниши эффективность перемешивания может уменьшаться на 15 %. При этом наблюдаются значительные электрические потери в ней, которые могут превышать тепловыделение в жидком металле. Показано, что такие потери, а также влияние ниши на эффективность перемешивания можно существенно уменьшить с помощью секционирования (выполнения разрезов) металлической ниши, а также за счет уменьшения частоты тока питания универсального перемешивателя. Библ. 6, рис. 4.
Ключевые слова: электромагнитное перемешивание, жидкий металл, универсальный индуктор, конструктивные элементы печи, численное моделирование.

THE INFLUENCE OF STRUCTURAL ELEMENTS OF MELTING FURNACE ON EFFICIENCY OF VERSATILE ELECTROMAGNETIC STIRRER OF LIQUID METAL

With the help of numerical modelling of electromagnetic processes in system “versatile inductor – liquid metal” the influence of structural elements of reflection furnace for aluminum on efficiency of versatile electromagnetic stirrer of liquid metal that alternatively creates travelling and pulsing magnetic fields have been determined. On the example of versatile three core inductor, attached to the side wall of furnace, the influence of ferromagnetic plating of furnace and metal nonmagnetic pocket of stirrer was investigated. Estimation of influence of such elements performed by the way of determining and comparison integral electromagnetic forces and heat power in liquid metal. As a result of 3D modelling it was found that influence of ferromagnetic plating of furnace is insignificant (not exceed 10 %) and it can be neglected. In the presence of metal pocket between inductor and liquid metal the efficiency of stirring may be reduced to 15%. At the same time there are significant electrical losses in pocket which could exceed heat power in liquid metal. It is shown that such losses and also influence of pocket on efficiency of stirring can be significantly reduced with the help of sectioning (performing of cuts) of metal pocket, and also by reducing of frequency of power supply of versatile stirrer. References 6, figures 4.
Key words: electromagnetic stirring, liquid metal, versatile inductor, structural elements of furnace, numerical modelling.